公路路基納米復(fù)合材料固化土試驗研究.pdf

1、將淤泥質(zhì)土固化處理用于道路路基，其力學(xué)性能將直接影響到道路結(jié)構(gòu)層的路用性能。由于一般水泥土的強(qiáng)度不高、變形較大、容易開裂，在公路工程上的應(yīng)用受到一定的限制。研究改善水泥固化土的力學(xué)性質(zhì)，提高其作為公路路基土?xí)r的路用性能，對于改善路面結(jié)構(gòu)使用狀況和延長使用壽命，都具有重要意義。
　　本文在水泥土中摻加不同比例的納米SiO2和納米Al2O3，研究兩種納米材料對水泥土的固化效果及共同摻加時對水泥土的改性效果。通過室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗和

2、劈裂試驗，研究水泥土在不同納米SiO2和納米Al2O3摻量下的力學(xué)特性。并通過掃描電鏡試驗來研究納米材料改性水泥土的微觀作用機(jī)理?；赑laxis有限元分析軟件，對納米材料水泥土和純水泥土用作道路路基時進(jìn)行數(shù)值模擬分析。主要研究成果如下:
　　(1)通過7d、14d、28d三個齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗研究發(fā)現(xiàn)，添加納米材料能很好地提高水泥土的早期強(qiáng)度，對水泥土的后期強(qiáng)度也有提高。納米SiO2水泥土三個齡期時的抗壓強(qiáng)度均隨摻量增加而

3、增大;納米鋁水泥土的7d抗壓強(qiáng)度隨納米Al2O3摻量的增加而增大，但14d和28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨納米Al2O3摻量的增加先增大后減小，從14d和28d強(qiáng)度考慮，納米Al2O3的摻量存在最佳值，最佳摻量在2％～3％之間。相同摻量下納米硅水泥土的最終強(qiáng)度普遍高于納米鋁水泥土。
　　(2)納米SiO2和納米Al2O3復(fù)摻時效果優(yōu)于單摻，但納米材料摻量過大反而會使水泥土強(qiáng)度降低。納米材料水泥土的抗壓強(qiáng)度隨齡期的增長而增大。
　　(

4、3)通過7d劈裂強(qiáng)度試驗研究發(fā)現(xiàn)，納米材料的摻加能極大地提高水泥土的劈裂強(qiáng)度。摻量較小和較大時，納米硅水泥土的7d劈裂強(qiáng)度大于納米鋁水泥土;而摻量適中時，相同摻量下兩種納米材料單摻時水泥土的劈裂強(qiáng)度十分接近。兩種納米材料復(fù)摻時對水泥土劈裂強(qiáng)度的提高明顯大于單摻。
　　(4)納米材料水泥土7d劈裂強(qiáng)度與7d抗壓強(qiáng)度的比值介于0.130～0.160之間，大于純水泥土?xí)r的比值。當(dāng)納米材料摻量增大時，σs/qu比值增大，復(fù)摻時這個比值最大

5、。
　　(5)掃描電鏡試驗結(jié)果表明，摻加納米材料使得水泥土中的大孔隙得到填充并細(xì)化。納米材料與水泥水化產(chǎn)物發(fā)生了強(qiáng)烈的火山灰反應(yīng)，促進(jìn)了水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，生成了大量的C-S-H和C-A-H絮凝狀膠凝物質(zhì)。它們充填在孔隙中或包裹在針柱狀鈣礬石晶體周圍，使得網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更為密實，且增強(qiáng)了水泥石骨架之間的粘結(jié)作用。
　　(6)借助Plaxis有限元分析軟件對納米材料水泥土和純水泥土用作道路路基時進(jìn)行數(shù)值模擬分析。數(shù)值分析結(jié)果表明，水