导读:本文包含了固化剂加固土论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献,主要关键词:土力学,淤泥质土,有机质,硫氧镁水泥
固化剂加固土论文文献综述
朱剑锋,饶春义,庹秋水,刘浩旭,潘斌杰[1](2019)在《硫氧镁水泥复合固化剂加固淤泥质土的试验研究》一文中研究指出针对淤泥质软土含水量高、强度低、有机质含量高的特点,以节能、环保的硫氧镁水泥为主固化剂,开展镁质水泥复合固化剂加固淤泥质土的室内试验研究。首先通过分析有机质、含水量及镁质水泥掺量对淤泥质土固化效果的影响,确定硫氧镁水泥固化软土试验的基准配比,再通过双掺试验确定水玻璃、熟料和硅灰作为复合固化剂的外加剂。然后,以固化土的7d无侧限抗压强度为评价指标,设计叁因子五水平的中心组合试验,结合响应面法研制了最优硫氧镁水泥复合固化剂TZ18,最后通过电镜扫描技术分别对普通硅酸盐水泥固化土、硫氧镁水泥固化土以及TZ18固化土的微观结构进行对比分析,结果表明:与同一龄期下的前2种固化土相比,TZ18固化土生成的水化产物更多,颗粒间联结更强,微观结构特性更稳定。(本文来源于《岩石力学与工程学报》期刊2019年S1期)
王凤华[2](2018)在《基于掺砂膨润土的离子固化剂加固机理研究》一文中研究指出由于天然膨胀土成分复杂,膨胀性黏土矿物含量变化范围较大,黏土矿物种类复杂多样化,在研究其膨胀特性、持水特性、力学性质过程中,难以解释各成分在其中所起的作用,对于清晰认识膨胀土的膨胀机制、水分运移机制大大增加研究困难。因此在本文中选用不同比例的掺砂膨润土作为研究对象,来研究不同膨润土含量下的土体其膨胀变形规律,确定掺砂膨润土的界限掺砂率,土水特性,水分运移机制,力学强度随掺砂率的衰减变化规律等,从而简化膨胀土理论研究模型,简单清晰的解释其膨胀机理。离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer)是一种化学试剂,将其加入土中可以改进土体的工程性质,包括增强土体的压实度、密度、承载力、凝聚力,降低土体的水敏感性。它含有多种天然的分散剂,来分解土体矿物质,然后通过促使其重新结晶来形成金属盐和新的化学键,最终能够保持土壤长期稳定。土壤的活性是可以通过固化剂的强离子交换来进行,来对土壤颗粒外表面双电层结构破坏,从而减弱水对土壤表面的化学作用。由于该过程将土壤的毛细结构进行破坏,从而导致土壤颗粒表面的水最终不可逆的脱出为自由水。当通过碾压来排去水分子后,土壤就会从亲水性转换为斥水性,从而增强土壤颗粒表面之间的相互作用,促使裂隙不易产生。随后,由于含水率下降,土体的密实度便会提高,从而对土体的稳定性和强度进行了提高。根据上述原理,离子土壤固化剂可以应用在掺砂膨润土中,通过改变膨润土中黏土矿物表面的离子类型来破坏土体表面的双电层结构,改变土体的亲水性和结合水的类型,从而使膨润土与砂颗粒更好的相互连结,降低掺砂膨润土的亲水性和膨胀特性,提高土体强度和整体稳定性。本文就不同掺砂率下的膨润土的基本物理力学性质展开实验研究,得知掺砂率对膨润土的胀缩特性和力学强度都有着明显的影响,且存在界限掺砂率。然后采用离子固化剂对掺砂膨润土进行加固,通过一系列实验研究来了解离子固化剂对掺砂膨润土膨胀特性、收缩特性、力学强度、土水特性、水分迁移过程的影响,从而进一步阐述离子固化剂加固掺砂膨润土的机理。本文的主要研究工作如下:(1)研究不同掺砂率对膨润土物理力学性质的影响。通过击实实验、液塑限实验、膨胀率试验、膨胀力测试实验和单轴无侧限压缩实验来了解不同掺砂率下膨润土的最大干密度与最有含水率之间的关系,土体的液限含水率和塑限含水率,土体的膨胀浅势以及力学强度的性质。实验结果表明,掺砂率对土体的物理力学性质均有影响且掺砂膨润土存在一定的界限掺砂率。随着掺砂率的变化,土体的最大干密度与最优含水率发生变化,且在掺砂率80%时土体的干密度达到最大。掺砂率对土体的液限含水率和塑限含水率有较大影响,随掺砂率的降低,膨润土含量增加,此时土体的液限含水率和塑限含水率均增加,且液限含水率近乎程指数形式增加。掺砂率对膨润土膨胀特性影响显着,当掺砂率高于80%时,土体膨胀性较低,当膨胀率低于80%时,土体膨胀性显着,因此将80%时的掺砂率定义为界限掺砂率。另外,随掺砂率的变化,土体的强度已发生变化,且在掺砂率80%-70%时土体的强度相对较高。(2)了解实验用固化剂的电化学性质及其加固膨润土的最佳配比。本文采用便携式290A型PH计和电导率计测定了不同浓度下的固化剂溶液的酸碱度和电导率,并且采用强制离子交换法进行了阳离子交换量实验和液塑限实验,确定出在某一浓度配比下,固化剂溶液与膨胀性黏土矿物的离子交换效果最优且土体的塑性指数最低。实验表明当固化剂与水配比为1:150时土体阳离子交换量最低,塑性指数最低,故而在此配比下离子固化剂对膨润土的加固效果最好,因此本文中选定此配比作为实验研究用的离子固化剂浓度。(3)研究离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性。通过一维膨胀实验和膨胀力实验结果可以得知,离子固化剂对掺砂膨润土的膨胀特性有很好的抑制效果。随着掺砂率降低,土中膨润土含量增加,土体的膨胀特性变化越大,抑制效果也越来越明显。但当掺砂率降低到一定含量,固化剂对膨胀土的抑制效果有所降低。这是由于离子固化剂与掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物发生充分的离子交换,掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物在于离子固化剂溶液发生反应后,其土体内的胶体分子由原来的亲水性变为排水性,其吸水能力降低,故而膨胀性降低。随着黏土矿物含量的增加,虽然离子固化剂对于加固膨胀土,降低膨胀性有显着效果,但是黏土矿物含量的增加导致离子固化剂不能与其发生充分的离子交换作用,故而对抑制土体膨胀浅势能力减弱。说明随着黏土矿物含量的增加,土体膨胀性增强,经离子固化剂加固后对膨胀土膨胀性有一定的抑制效果,但当土体中膨润土含量过多,土体的吸水活性增强,所需要的离子固化剂含量与浓度也需要相应的发生变化,故而在工程实际中,要根据实际的工程需要配制相应浓度的离子固化剂溶液。(4)研究了离子固化剂加固掺砂膨润土的长期稳定性。通过设置实验条件,将离子固化剂加固前后的掺砂膨润土进行反复冻胀融化后,测量土体的单轴压缩强度。实验结果如下:(1)掺砂率对膨润土的力学强度有较大的影响且离子固化剂对掺砂膨润土界限掺砂率有一定的影响。未经离子固化剂加固的掺砂膨润土其界限掺砂率为80%左右,此时掺砂膨润土眼周压缩强度为200kPa,而经离子固化剂加固后土体的界限掺砂率明显降低,介于70%-60%之间,且此时掺砂膨润土单轴压缩强度提高到250kPa左右。这说明离子固化剂通过一系列加固作用,有效提高的土体密实度,降低土体的孔隙比,使膨润土与石英砂更好的相互黏连,有效降低土体的膨胀浅势,提高掺砂膨润土的强度。(2)掺砂率对膨润土的抗冻性有着显着的影响。冻融循环作用下,掺砂膨润土的力学强度随冻融循环次数增加衰减,并且在第一次冻胀融化后土体的衰减率最大。而后土体强度依然有一定程度的衰减,但是变化不大。当掺砂率高于80%时,土体的强度相对较低,抗冻性也较差,离子固化剂对土体的强度和稳定性影响较小。当掺砂率介于70%-50%之间时,掺砂膨润土强度提高,在冻胀融化作用下,强度有一定程度的衰减,但总体稳定性较好。当掺砂率低于50%时,此时掺砂膨润土强度虽然有一定的衰减,但经离子固化剂加固后的掺砂膨润土强度比未经固化剂加固土强度高,固化剂加固效果明显。(5)采用HYPROP装置测定离子固化剂加固前后掺砂膨润土的土水特性曲线。实验研究表明,经固化剂加固后,在同一基质吸力作用下,掺砂膨润土的含水量要低于未经固化剂加固的土体。这是由于经固化剂加固后的土体,由于离子固化剂中的大分子有机胶体与膨胀土中的黏土矿物发生离子交换,土体内的亲水基被排水性的有几大分子取代,土体颗粒表面结合水膜变薄,故而降低土体的吸水性。且掺砂率对膨润土的土水特性亦有所影响。掺砂率降低,土体的膨润土含量增加,基质吸力增大,吸水能力增强。(6)开放系统中离子土固化剂加固掺砂膨润土水分迁移过程实验研究。本文采用自行改进和组装的水分迁移实验装置开展这一实验。实验结果表明:(1)掺砂膨润土经过多次冻胀融化作用后,经离子固化剂加固的土体其不同高度处的含水率要低于未经固化剂加固的掺砂膨润土试样。这是由于离子固化剂中的有机大分子胶体与土体中黏土矿物原有的亲水基发生离子交换作用,土体由原来的亲水性变为斥水性,且土体的颗粒之间相互连接的更紧密,这一定程度上阻碍了水分子的迁移。故而经固化剂加固后的土体对水分的吸收能力相对降低,含水率较低。(2)掺砂率对土体水分迁移过程的影响。掺砂膨润土中掺砂率较高时,经固化剂加固后,膨胀土几乎不发生膨胀。土体温度降低,土体发生冻结,虽然有一定量的底部自由水发生向上的迁移并在冻结锋面处结冰,土体含水率一定程度上增大,体积发生膨胀。但是当温度升高后,土体中的冰开始发生融化,由于该土体中掺砂率高,土体颗粒孔隙较大,故而毛细力较小,土体融化后,自由水分子沿颗粒的孔隙通道流回底部。当掺砂率降低,土中膨润土含量增加,当温度降低,土体顶部发生冻结,土体中的自由水结冰,毛细力增大,水分子沿孔隙通道向上迁移。当温度升高,冰融化,由于土体中黏土含量较多,土体基质吸力较大,故而沿毛细通道上升的自由水分子大部分滞留在土体内。(3)当离子土壤固化剂对掺砂膨润土进行处理后,虽然土体裂隙在冻结过程中存在着一定程度生长,但速度较慢,冻胀与融化作用对于土体的整体结构具有较小影响,因此,在冻融过程中离子土壤固化剂可以有效地降低膨胀土裂隙的生长速度。本文通过开展上述实验研究,从离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性的变化,力学强度的提高,基质吸力与含水率关系的变化以及水分迁移过程中温度与含水率变化等方面来阐述了离子固化剂加固掺砂膨润土的加固效果和加固机理,从而为掺砂膨润土的加固与应用提供重要的理论依据和可靠的实验数据。(本文来源于《中国地质大学》期刊2018-05-01)
邱浩[3](2018)在《新型固化剂加固海相软土的机理及影响因素研究》一文中研究指出近年来,江苏沿海地区不断扩大的建设规模需要更多的土地资源,然而该地区优质的土地资源有限,这就需要将广泛分布的具有高含水量、高液限、低密度、低强度、高压缩性及高灵敏度等特点的海相软土加以利用。在试验中发现一种新型固化剂,具有在高水灰比情况下速凝早强、结石率高等特点,恰好适用于海相软土的固化。深入研究新型固化剂固化高含水率、且含有一定有机质的氯盐渍海相软土的固化效果和机理,对指导工程实践、推广新型固化剂的工程应用具有重大意义。本文通过向风干的海相软土中添加腐殖酸钠和氯化钠,人工调节海相软土的有机质含量和氯盐含量,通过添加胡敏酸和富里酸来改变有机质的成分,并使用新型固化剂对其进行固化。进行了室内的化学分析、加固和力学试验,并借助扫描电镜技术研究各影响因素对新型软土固化剂固化土的微观机理。得到以下主要成果和结论:通过分析新型固化剂主要组成物质的水化反应机理和水化产物,并经试验验证得到新型固化土的硬化机理主要是:新型固化剂溶解水化进而发生离子交换和团粒化作用,随后发生硬凝反应,最终形成新型固化剂-软土的骨架结构体系,氢氧化钙的碳酸化反应使得新型固化剂固化土的强度得到进一步提高。研究了有机质含量、有机质成分、含水率、氯盐含量、养护龄期对新型固化剂固化土强度的影响规律,结果表明:有机质对固化土的影响存在一个相对临界值,当有机质含量超过相对临界值时,固化土强度的下降速率明显减小;腐殖酸中的富里酸比胡敏酸酸性更强,对固化土强度的影响更大;含水率的增加会导致有机质对固化土的不利影响产生“滞后”现象,强度随着含水率的提高而降低;软土中氯盐含量超过弱盐渍土范围后,固化土的强度会大幅降低,氯盐含量越高,强度随龄期的增长速率越缓慢。分析了有机质、含水率、氯盐对新型固化土的影响机理,结果认为:有机质通过吸附于新型固化剂颗粒表面阻碍其水化反应,降低固化土的强度,而有机质中的腐殖酸通过对新型固化剂水化产物的分解腐蚀作用,影响了固化土强度的发展;含水率增高一方面使得新型固化剂的水化产物在软土中分布得更均匀,另一方面使得固化土的孔隙率进一步提高,对固化土的强度造成了双面的影响;少量的氯盐通过抑制硫酸盐的溶解,间接地提高了固化土的强度,一旦氯盐含量达到弱盐渍土范围,则主要以氯化钙的形式溶解,造成固化土孔隙率过大,降低了固化土的强度。通过线性拟合得到似水灰比与无侧限抗压强度的关系,给出浆体水灰比在原状土含水率不同情况下的建议取值范围,提出新型软土固化剂应用于搅拌法和高压旋喷法施工时的工程条件及其对应的固化剂配方,给出其适用的施工技术工艺,为新型固化剂的工程应用提供了参考依据。(本文来源于《中国矿业大学》期刊2018-05-01)
刘瑾,冯巧,孙少锐,汪勇,白玉霞[4](2017)在《聚氨酯型固化剂加固砂性土抗压试验及破坏模式》一文中研究指出针对砂性土结构松散的问题,采用聚氨酯型固化剂对其进行改良,对不同固化剂含量及养护时间的改良砂性土进行了无侧限抗压试验,并对其加固程度及破坏模式进行分析。结果表明:聚氨酯型固化剂改良的砂性土无侧限抗压强度得到一定程度的提高;当养护时间一定时,改良砂性土的抗压强度和残余强度随着固化剂含量增加而增加,峰值应变反而减小;当固化剂含量一定时,改良砂性土的抗压强度、残余强度及峰值应变均随着养护时间增加而增加;抗压强度、残余强度及峰值强度在含量为30%,养护时间为48h时,基本达到最佳加固效果;在无侧限压缩破坏后,养护初期的破坏形态为"X"形、"Y"形剪切带破坏,在养护中期为"花瓣状"破坏,养护后期为锥形缝合线状破坏。(本文来源于《地球科学与环境学报》期刊2017年05期)
禹冠男[5](2017)在《固化剂加固冻结盐渍土工程特性试验研究》一文中研究指出通过对冻结盐渍土进行叁轴试验,研究固化剂加固前后冻结盐渍土强度特性与强度相对提高率变化规律。研究表明,冻结盐渍土的偏应力-应变关系曲线为应变硬化型。为了有效改善盐渍土性能采用固化剂进行改良,有效增强土体强度与稳定性,固化剂是良好的改良材料。冻结固化盐渍土的偏应力-应变关系曲线表现为应变软化型,随着固化剂掺量增加早期强度、弹性模量和破坏强度呈先增后减变化趋势,残余强度增加,残余强度比呈先减后增变化趋势。固化剂对冻结盐渍土强度相对提高率从两方面进行分析:强度提高系数(破坏时对比)和规格化应力(整个受力变形过程对比);固化剂加固后冻结盐渍土强度相对提高率均大于1,说明固化剂对冻结盐渍土有良好的加固作用;随着固化剂掺量的增加,固化冻结盐渍土的强度相对提高率呈先增后减变化趋势。因此,固化剂掺量为6%时土体强度最佳,抵抗变形的能力最强,即最为合理的加固方案。(本文来源于《黑龙江工程学院学报》期刊2017年04期)
秦雨航[6](2017)在《土壤固化剂加固红黏土路基的试验研究》一文中研究指出为解决红黏土路基胀缩率较大等性能缺陷,通过加入ISS土壤固化剂对其进行改性,并通过室内试验对ISS固化红黏土的性能进行了研究。室内试验表明:ISS固化剂的掺入有效降低了红黏土的塑性指数,但红黏土的塑性指数并不是随ISS固化剂掺入浓度增大而减少,浓度增大时,塑性指数反而增加;ISS固化剂的最佳掺入比为ISS∶水=1∶200(体积);ISS固化剂的掺入有效地降低了红黏土的膨胀性能,增强了其抗剪切性能与无侧限抗压强度。(本文来源于《北方交通》期刊2017年07期)
汪勇,刘瑾,张达,冯巧,亓孝辉[7](2016)在《高分子固化剂加固土质边坡的稳定性分析》一文中研究指出分析高分子固化剂的加固机理,并利用室内试验测得的抗剪强度参数,采用Slide软件进行数值建模,主要研究在不同边坡坡比工况下,固化剂的浓度和加固厚度对边坡稳定性的影响。研究结果表明:高分子固化剂的护坡机理主要为高分子固结成膜加固,植被根系的锚固和加筋作用。高分子固化剂对于不同坡比工况下的边坡稳定性的提高均具有积极的作用。在同一坡比工况下,加固深度对于稳定性的影响受其他因素相关性小,而固化剂浓度对于稳定性的影响受本身稳定性系数影响,与其他因素相关性较大。当边坡坡比越小时,即原坡面稳定性系数越小时,加固后稳定性系数增加的比例越小。高分子固化剂应用到工程边坡上,促进边坡坡面的植被生长与恢复,根被根系的加固作用将更有利于提高边坡的稳定性。(本文来源于《河北工程大学学报(自然科学版)》期刊2016年04期)
张丽娟,李渊,刘洪辉[8](2016)在《复合BTS固化剂加固黄土的试验研究》一文中研究指出分析了复合BTS固化剂加固土的强度形成机理和优点,对素黄土、石灰加固黄土和复合BTS加固黄土分别进行了击实试验、无侧限风干抗压强度试验、无侧限饱水抗压强度试验和CBR试验。结果表明:复合BTS固化剂加固土比素土、石灰土具有更高的强度、水稳定性和CBR值。(本文来源于《路基工程》期刊2016年06期)
张东海[9](2016)在《土壤固化剂加固细粒土路基的应用研究》一文中研究指出通过室内试验对固化剂稳定细粒土的无侧限抗压强度、回弹模量和承载比性能展开了研究。研究表明:随着固化剂掺入量的增加,砂土与黏土的无侧限抗压强度逐渐增加;土壤固化剂的最佳掺入量为10%;固化砂土与固化黏土的最佳含水率分别为9.2%、14.3%。工程实例表明:土壤固化剂的掺入能够有效控制砂土与黏土路基的沉降,增加路基的抗压强度。(本文来源于《山西交通科技》期刊2016年05期)
王彦勇[10](2016)在《土壤固化剂加固黏土路基的应用研究》一文中研究指出为研究土壤固化剂加固黏土的性能,通过室内试验对固化黏土的抗压强度展开了研究。(本文来源于《山东交通科技》期刊2016年03期)
固化剂加固土论文开题报告
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
由于天然膨胀土成分复杂,膨胀性黏土矿物含量变化范围较大,黏土矿物种类复杂多样化,在研究其膨胀特性、持水特性、力学性质过程中,难以解释各成分在其中所起的作用,对于清晰认识膨胀土的膨胀机制、水分运移机制大大增加研究困难。因此在本文中选用不同比例的掺砂膨润土作为研究对象,来研究不同膨润土含量下的土体其膨胀变形规律,确定掺砂膨润土的界限掺砂率,土水特性,水分运移机制,力学强度随掺砂率的衰减变化规律等,从而简化膨胀土理论研究模型,简单清晰的解释其膨胀机理。离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer)是一种化学试剂,将其加入土中可以改进土体的工程性质,包括增强土体的压实度、密度、承载力、凝聚力,降低土体的水敏感性。它含有多种天然的分散剂,来分解土体矿物质,然后通过促使其重新结晶来形成金属盐和新的化学键,最终能够保持土壤长期稳定。土壤的活性是可以通过固化剂的强离子交换来进行,来对土壤颗粒外表面双电层结构破坏,从而减弱水对土壤表面的化学作用。由于该过程将土壤的毛细结构进行破坏,从而导致土壤颗粒表面的水最终不可逆的脱出为自由水。当通过碾压来排去水分子后,土壤就会从亲水性转换为斥水性,从而增强土壤颗粒表面之间的相互作用,促使裂隙不易产生。随后,由于含水率下降,土体的密实度便会提高,从而对土体的稳定性和强度进行了提高。根据上述原理,离子土壤固化剂可以应用在掺砂膨润土中,通过改变膨润土中黏土矿物表面的离子类型来破坏土体表面的双电层结构,改变土体的亲水性和结合水的类型,从而使膨润土与砂颗粒更好的相互连结,降低掺砂膨润土的亲水性和膨胀特性,提高土体强度和整体稳定性。本文就不同掺砂率下的膨润土的基本物理力学性质展开实验研究,得知掺砂率对膨润土的胀缩特性和力学强度都有着明显的影响,且存在界限掺砂率。然后采用离子固化剂对掺砂膨润土进行加固,通过一系列实验研究来了解离子固化剂对掺砂膨润土膨胀特性、收缩特性、力学强度、土水特性、水分迁移过程的影响,从而进一步阐述离子固化剂加固掺砂膨润土的机理。本文的主要研究工作如下:(1)研究不同掺砂率对膨润土物理力学性质的影响。通过击实实验、液塑限实验、膨胀率试验、膨胀力测试实验和单轴无侧限压缩实验来了解不同掺砂率下膨润土的最大干密度与最有含水率之间的关系,土体的液限含水率和塑限含水率,土体的膨胀浅势以及力学强度的性质。实验结果表明,掺砂率对土体的物理力学性质均有影响且掺砂膨润土存在一定的界限掺砂率。随着掺砂率的变化,土体的最大干密度与最优含水率发生变化,且在掺砂率80%时土体的干密度达到最大。掺砂率对土体的液限含水率和塑限含水率有较大影响,随掺砂率的降低,膨润土含量增加,此时土体的液限含水率和塑限含水率均增加,且液限含水率近乎程指数形式增加。掺砂率对膨润土膨胀特性影响显着,当掺砂率高于80%时,土体膨胀性较低,当膨胀率低于80%时,土体膨胀性显着,因此将80%时的掺砂率定义为界限掺砂率。另外,随掺砂率的变化,土体的强度已发生变化,且在掺砂率80%-70%时土体的强度相对较高。(2)了解实验用固化剂的电化学性质及其加固膨润土的最佳配比。本文采用便携式290A型PH计和电导率计测定了不同浓度下的固化剂溶液的酸碱度和电导率,并且采用强制离子交换法进行了阳离子交换量实验和液塑限实验,确定出在某一浓度配比下,固化剂溶液与膨胀性黏土矿物的离子交换效果最优且土体的塑性指数最低。实验表明当固化剂与水配比为1:150时土体阳离子交换量最低,塑性指数最低,故而在此配比下离子固化剂对膨润土的加固效果最好,因此本文中选定此配比作为实验研究用的离子固化剂浓度。(3)研究离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性。通过一维膨胀实验和膨胀力实验结果可以得知,离子固化剂对掺砂膨润土的膨胀特性有很好的抑制效果。随着掺砂率降低,土中膨润土含量增加,土体的膨胀特性变化越大,抑制效果也越来越明显。但当掺砂率降低到一定含量,固化剂对膨胀土的抑制效果有所降低。这是由于离子固化剂与掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物发生充分的离子交换,掺砂膨润土中的膨胀性黏土矿物在于离子固化剂溶液发生反应后,其土体内的胶体分子由原来的亲水性变为排水性,其吸水能力降低,故而膨胀性降低。随着黏土矿物含量的增加,虽然离子固化剂对于加固膨胀土,降低膨胀性有显着效果,但是黏土矿物含量的增加导致离子固化剂不能与其发生充分的离子交换作用,故而对抑制土体膨胀浅势能力减弱。说明随着黏土矿物含量的增加,土体膨胀性增强,经离子固化剂加固后对膨胀土膨胀性有一定的抑制效果,但当土体中膨润土含量过多,土体的吸水活性增强,所需要的离子固化剂含量与浓度也需要相应的发生变化,故而在工程实际中,要根据实际的工程需要配制相应浓度的离子固化剂溶液。(4)研究了离子固化剂加固掺砂膨润土的长期稳定性。通过设置实验条件,将离子固化剂加固前后的掺砂膨润土进行反复冻胀融化后,测量土体的单轴压缩强度。实验结果如下:(1)掺砂率对膨润土的力学强度有较大的影响且离子固化剂对掺砂膨润土界限掺砂率有一定的影响。未经离子固化剂加固的掺砂膨润土其界限掺砂率为80%左右,此时掺砂膨润土眼周压缩强度为200kPa,而经离子固化剂加固后土体的界限掺砂率明显降低,介于70%-60%之间,且此时掺砂膨润土单轴压缩强度提高到250kPa左右。这说明离子固化剂通过一系列加固作用,有效提高的土体密实度,降低土体的孔隙比,使膨润土与石英砂更好的相互黏连,有效降低土体的膨胀浅势,提高掺砂膨润土的强度。(2)掺砂率对膨润土的抗冻性有着显着的影响。冻融循环作用下,掺砂膨润土的力学强度随冻融循环次数增加衰减,并且在第一次冻胀融化后土体的衰减率最大。而后土体强度依然有一定程度的衰减,但是变化不大。当掺砂率高于80%时,土体的强度相对较低,抗冻性也较差,离子固化剂对土体的强度和稳定性影响较小。当掺砂率介于70%-50%之间时,掺砂膨润土强度提高,在冻胀融化作用下,强度有一定程度的衰减,但总体稳定性较好。当掺砂率低于50%时,此时掺砂膨润土强度虽然有一定的衰减,但经离子固化剂加固后的掺砂膨润土强度比未经固化剂加固土强度高,固化剂加固效果明显。(5)采用HYPROP装置测定离子固化剂加固前后掺砂膨润土的土水特性曲线。实验研究表明,经固化剂加固后,在同一基质吸力作用下,掺砂膨润土的含水量要低于未经固化剂加固的土体。这是由于经固化剂加固后的土体,由于离子固化剂中的大分子有机胶体与膨胀土中的黏土矿物发生离子交换,土体内的亲水基被排水性的有几大分子取代,土体颗粒表面结合水膜变薄,故而降低土体的吸水性。且掺砂率对膨润土的土水特性亦有所影响。掺砂率降低,土体的膨润土含量增加,基质吸力增大,吸水能力增强。(6)开放系统中离子土固化剂加固掺砂膨润土水分迁移过程实验研究。本文采用自行改进和组装的水分迁移实验装置开展这一实验。实验结果表明:(1)掺砂膨润土经过多次冻胀融化作用后,经离子固化剂加固的土体其不同高度处的含水率要低于未经固化剂加固的掺砂膨润土试样。这是由于离子固化剂中的有机大分子胶体与土体中黏土矿物原有的亲水基发生离子交换作用,土体由原来的亲水性变为斥水性,且土体的颗粒之间相互连接的更紧密,这一定程度上阻碍了水分子的迁移。故而经固化剂加固后的土体对水分的吸收能力相对降低,含水率较低。(2)掺砂率对土体水分迁移过程的影响。掺砂膨润土中掺砂率较高时,经固化剂加固后,膨胀土几乎不发生膨胀。土体温度降低,土体发生冻结,虽然有一定量的底部自由水发生向上的迁移并在冻结锋面处结冰,土体含水率一定程度上增大,体积发生膨胀。但是当温度升高后,土体中的冰开始发生融化,由于该土体中掺砂率高,土体颗粒孔隙较大,故而毛细力较小,土体融化后,自由水分子沿颗粒的孔隙通道流回底部。当掺砂率降低,土中膨润土含量增加,当温度降低,土体顶部发生冻结,土体中的自由水结冰,毛细力增大,水分子沿孔隙通道向上迁移。当温度升高,冰融化,由于土体中黏土含量较多,土体基质吸力较大,故而沿毛细通道上升的自由水分子大部分滞留在土体内。(3)当离子土壤固化剂对掺砂膨润土进行处理后,虽然土体裂隙在冻结过程中存在着一定程度生长,但速度较慢,冻胀与融化作用对于土体的整体结构具有较小影响,因此,在冻融过程中离子土壤固化剂可以有效地降低膨胀土裂隙的生长速度。本文通过开展上述实验研究,从离子固化剂加固掺砂膨润土膨胀特性的变化,力学强度的提高,基质吸力与含水率关系的变化以及水分迁移过程中温度与含水率变化等方面来阐述了离子固化剂加固掺砂膨润土的加固效果和加固机理,从而为掺砂膨润土的加固与应用提供重要的理论依据和可靠的实验数据。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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