化学激发剂对水泥基防渗材料性能研究

在前期室内试验基础上，采用正交试验，研究不同化学激发剂对砂浆力学、抗渗性能影响。试验表明：与空白砂浆相比，不同掺量、不同种类的化学激发复配在很大程度上提高和改善了砂浆力学、抗渗性能。通过试验得出了化学激发剂最优配比为：组分A∶组分B∶组分C∶组分D=10∶200∶300∶20。通过SEM微观测试方法探究了化学激发剂抗渗作用机理。     

胶结剂对花岗岩残积土微生物固化特性的影响规律

为系统分析胶结剂对花岗岩残积土微生物固化特性的影响规律，分别考虑氯化钙、氯化镁与乙酸钙等3种胶结剂以及4种固化次数，进行微生物固化花岗岩残积土的室内试验，对不同工况的固化试样分别开展无侧限抗压强度(UCS)、碳酸盐生成率、崩解、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)试验，以此分析胶结剂与固化次数对花岗岩残积土力学特性的影响规律及其固化机理。研究结果表明：试验采用的3种胶结剂下，花岗岩残积土的固化效果均随固化次数的增加而提升，固化次数相同时，氯化钙、氯化镁、乙酸钙3种胶结剂对花岗岩残积土的固化效果依次减弱；固化最佳工况为氯化钙固化14次试样，无侧限抗压强度达到1 045 kPa,崩解系数降至9%;固化次数较少时固化试样存在明显的不均匀性，其随固化次数的增加而得到改善，但其改善效果随固化次数增加而减弱；不同胶结剂反应产生的碳酸盐沉淀晶体形态不同，其主要附着在土体颗粒表面和颗粒之间，所起胶结作用是改善花岗岩残积土固化试样宏观物理力学特性的根本原因。     

初始各向异性对软土力学特性影响研究

开展固结排水剪切试验和场发射扫描电子显微镜试验研究不同沉积角度软土的宏观微观特性，并基于图像处理技术和分维理论研究初始各向异性对软土的力学特性影响的微观机理。结果表明：与不同沉积角度试样的峰值强度及初始切线模量为各向异性的，其中与沉积呈0°方向的强度和模量最高，颗粒及孔隙的形状分维数最大。形状分维数随着角度的升高而降低，复杂度随之减小，黏附力降低，以致土的强度也随之降低。孔隙定向角分布具有各向异性，初始各向异性会影响剪切作用下颗粒的重定向分布。     

基于灰靶决策理论的钢渣沥青混合料最佳掺量研究

为研究钢渣胶粉改性沥青混合料的最佳钢渣掺量，对不同钢渣掺量下胶粉改性沥青混合料的路用性能进行研究。首先对钢渣进行微观特性分析，利用钢渣对AC-16玄武岩胶粉改性沥青混合料的10～20 mm、5～20 mm、3～20 mm等3档粗集料分别进行替换。以AC-16玄武岩胶粉改性沥青混合料集配曲线为基础，经过质量-体积换算，得到不同替换方式下各档钢渣所占比例。通过高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔和冻融劈裂试验对钢渣-玄武岩胶粉改性沥青混合料高、低温及水稳定性进行研究。最后针对各项指标运用灰靶决策理论，计算选出钢渣替换玄武岩的最佳替换方案。结果表明：钢渣加入后混合料油石比降低，单位体积内实际沥青用量增大；钢渣替代玄武岩可改善混合料路用性能；钢渣替换5～20 mm玄武岩粗集料，混合料高温性能最优；随着钢渣掺量增大，低温性能、水稳定性越来越好；运用灰靶决策理论确定最佳方案为钢渣替换5～20 mm粗集料，此时掺量为58%。     

集料类型对砂粒式沥青混合料微观形貌的影响

为评价集料类型对细集料沥青混合料微观形貌的影响，采用三维景深显微镜和扫描电子显微镜深入研究了当集料选用石灰石、辉绿岩或钢渣时细集料沥青混合料的微观形貌。宏观上看，石灰石和辉绿岩砂粒式混合料表面较为光滑，钢渣砂粒式混合料表面较为粗糙，表面颜色差异较为明显。结果表明：石灰石砂粒式沥青混合料表面集料沙化，集料裸露，由黏附失效和黏聚失效共同主导；辉绿岩砂粒式沥青混合料表面褶皱，沥青和集料相间分布，黏聚失效占主导；钢渣砂粒式沥青混合料表面反光区域较多，为钢渣切割面，少量区域存在空隙，黏附失效占主导。三维景深结果与扫描电镜结果很好地吻合，因此，利用三维景深和扫描电子显微镜均可很好地评价砂粒式沥青混合料的微观形貌，特别是微区失效特性。     

聚氨酯混凝土配合比试验研究

为解决桥梁传统伸缩缝锚固区材料易发生破坏、 维修养护周期长等问题, 本文根据双组份聚氨酯聚合反应机理, 提出了聚氨酯混凝土的完整制备流程; 随后以胶骨比、 水泥掺量比、 骨料级配为控制因子, 通过正交试验确定了聚氨酯混凝土的最佳配合比为组合聚醚 ∶ 多异氰酸酯 ∶ 水泥 ∶ 骨料= 1 ∶ 1 ∶ 2 ∶ 10; 最后分析了其宏观破坏形态以及微观形貌, 20%胶骨比的聚氨酯混凝土的内部结构更为密实, 聚氨酯胶凝材料对骨料的包覆效果更好。 由于聚氨酯混凝土具有早期强度高、 凝结硬化快等优点, 可将其应用于桥梁伸缩缝锚固区的维修, 实现快速通车。     

高地温隧道注浆节理剪切损伤本构模型研究

高地温环境对水泥浆在硬化过程中造成的损伤，直接影响隧道围岩注浆节理的剪切性能和注浆加固的效果。主要考虑高温和法向应力2个影响因素，并采用能反映高地温隧道施工期间温度场真实变化过程的高温变温养护方法，进行浆-岩复合体试件的养护，并开展室内注浆节理直剪试验，由此获得不同初始养护温度和法向应力条件下的注浆节理剪切破坏特征、剪切应力位移曲线等；利用浆-岩界面扫描电镜（SEM）试验，分析高温变温养护对水泥浆微观结构的影响规律；在此基础上，引进统计损伤理论，建立考虑温度损伤的注浆节理剪切本构模型。结果表明：注浆节理剪切破坏模式在初始养护温度40℃时表现为胶结面破坏，60和80℃时表现为混合剪切破坏，且温度越高，水泥浆在破坏面中的占比越高；高温导致水泥浆微观上水化产物搭接不紧密，微孔隙、微裂缝发育，且温度越高，水泥浆微观损伤越严重；初始养护温度与注浆节理峰值剪切强度、剪切刚度呈负相关，与峰值剪切位移呈正相关，初始养护温度与法向应力的叠加效应对注浆节理剪切性能的影响较为明显；考虑温度损伤效应的注浆节理剪切本构模型，与试验结果有较好的吻合度，可为高地温隧道注浆节理剪切问题的相关研究和注浆加固设计提供借鉴...     

CFB灰-钢渣微粉多源固废协同注浆材料特性研究

为促进道路工程绿色发展，提高工业固废资源化利用率，采用循环流化床锅炉脱硫粉煤灰(CFB灰)、钢渣微粉(SSS粉)、脱硫石膏3种工业固废制备CFB灰-钢渣微粉多源固废协同注浆材料。通过室内试验，系统研究了原材料配比与水固比对注浆材料工作与力学性能的影响，并开展XRD和SEM试验，分析其水化作用机理。研究结果表明：水固比相同时，随CFB灰掺量的增加，浆液流动度与结石率增大，密度、析水率和结石体单轴抗压强度减小；CFB灰掺量相同时，随水固比增大，浆液析水率增加，流动度、密度、结石率及结石体单轴抗压强度减小；浆液流动度与结石体单轴抗压强度受水固比、CFB灰掺量影响显著，而浆液密度、析水率与结石率变化范围不大；析水率最高为4.2%、结石率最低为95.8%,28 d抗压强度最大达1.46 MPa。综合考虑各工作与力学性能，建议CFB灰掺量、SSS粉掺量及水固比的范围宜分别为35%～55%、30%～55%、1∶1.3～1∶1.5。CFB灰、SSS粉与脱硫石膏在浆液水化反应过程中可以起互补作用；SSS粉中C₂S、C₃S快速水化提供Ca²⁺     

海相淤泥质黏土中水泥搅拌桩成桩效果分析

水泥搅拌桩法在面对深厚海相淤泥质黏土地质条件时，往往会出现水泥搅拌桩成桩效果不佳的问题，影响地基加固效果和工程质量。目前水泥搅拌桩在淤泥质黏土环境中成桩效果差的作用机理尚不清楚，导致相关工程缺乏相应的改进措施。依托某地铁工程项目出入段水泥搅拌桩加固工程，针对现场淤泥质黏土层中的水泥搅拌桩试桩质量和现场淤泥质黏土的宏微观特性进行了试验测试。结果表明：相比于现场表层黏土，淤泥质黏土层中的搅拌桩桩体平均无侧限抗压强度值下降约85.56%;现场淤泥质黏土相比于表层黏土，铝元素含量降低了15.02%,镁离子含量增加了9.76%,镁离子会与水泥土中的氢氧化钙反应，侵蚀硫酸盐；淤泥质黏土微观孔隙中大孔占比多，水泥结晶程度低，有机质含量达到1.15%,影响了水泥搅拌桩的成桩效果。     

济南富水裂隙黏性土的渗透特性试验研究

依托济南某基坑工程，对富水裂隙黏性土进行基本参数、原状土和重塑土渗透试验，对比分析室内外两种试验的差异性，优化室内渗透试验装置；开展SEM电镜扫描、工业CT扫描等微观试验，深入分析渗透机理。研究表明：裂隙黏性土通常可直观看到表面有接近圆形的孔隙特征，孔隙比大于0.8，室内渗透系数通常能达到10^-4 cm/s量级，现场抽水试验可达10^-3 cm/s量级，CT扫描分析可获取较为完整的裂隙-孔隙管道体系。研究认为：裂隙土的高渗透性主要因其本身大孔隙比和内部发育的裂隙与孔隙管道系统，较大的孔隙比为其高渗透性提供了基本条件，裂隙-孔隙管道系统进一步为高渗透性提供了通道。