复合矿粉水泥土力学性能及耐久性的试验研究

摘要

水泥土是以当地特定环境地区的粉质粘土或砂质土等土料作为主要原材料，加入适量的水泥以及微量外掺剂和适量的水拌和均匀，制备成不同规格的试件，经养护固定龄期后作为低碳经济环保的建筑材料使用。水泥土以它可就地取材，价格低廉等优点被广泛应用于渠道防渗、道路的垫层等工程中。本文主要针对内蒙古呼和浩特市托克托县渠道旁的粉质粘土进行了一系列的分析研究，通过在普通水泥土中掺入级配良好的活性熟料—复合矿粉作为掺和料，通过室内试验及室外模拟试验研究分析了复合矿粉水泥土的力学性能和耐久性能及内在机理，为工程中的实际应用提供了相关科学依据。
　　首先利用正交试验，优选16组具有代表性的实验组进行正交试验，通过直观分析、方差分析、SAS软件等统计学理论和软件计算分析得出水泥掺量和龄期这两因素对其强度影响最显著。同时得到结论:随着复合矿粉的增加，复合矿粉水泥土的强度呈先增大后减小的趋势，复合矿粉最佳掺量为8％。
　　其次对复合矿粉水泥土的最优应力—应变曲线进行了研究和分析，建立了单轴作用下复合矿粉水泥土的本构关系。
　　再次对试件进行了耐久性能方面的研究，通过冻融循环试验得到了当掺入不同掺量的复合矿粉后，其对水泥土整体强度的影响大小有所不同。同时对试件的整体破坏形态及特征进行了直观方面地分析与描述。
　　最后结合水泥、粉质粘土、复合矿粉这三种物质的本身形态及特性以及三者之间相互作用关系，从两方面详细阐释了复合矿粉水泥土的固化机理。从物理方面分析研究了其固化机理和固土性质，同时从微观角度分析了复合矿粉水泥土内部的一些化学反应机理及固化形态。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 水泥土国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 复合矿粉水泥土的研究现状

1．4 本文研究主要内容

1．5 主要技术路线

2 试验材料及内容

2．1 试验原材料

2．1．1 试验土样

2．1．2 试验水泥

2．1．3 复合矿粉

2．1．4 试验用水

2．2 试验设备仪器

2．3 试验准备、制备及养护

2．3．1 试验准备

2．3．2 试件制备

2．3．3 试验养护

2．4 试验内容

2．4．1 无侧限抗压强度试验

2．4．2 冻融循环试验

2．5 本章小结

3 复合矿粉水泥土无侧限抗压强度试验研究

3．1 复合矿粉水泥土的正交试验设计

3．2 正交试验结果

3．3 正交试验结果分析

3．3．1 直观分析法

3．3．2 SAS软件进行方差分析

3．3．3 试验验证

3．4 试件破坏特征

3．5 应力-应变曲线分析

3．6 单轴受压状态下本构模型建立

3．7 本章小结

4 复合矿粉水泥土的耐久性研究

4．1 复合矿粉水泥土的冻融循环试验

4．1．1 试验方法

4．1．2 试验结果

4．1．3 冻融循环对复合矿粉水泥土试件的破坏分析

4．2 本章小结

5 复合矿粉水泥土固化机理及固化结构的研究

5．1 水泥土固化机理分析研究

5．1．1 水泥水解及水化反应

5．1．2 粉质粘土颗粒与水泥水化产物之间的相互作用

5．2．1 矿粉的填充密实效应

5．2．2 矿粉在水泥中火山灰效应

5．2．3 矿粉自身形态效应

5．3．1 矿粉和粉煤灰共同作用

5．4．1 水泥固化土结构的形成

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者简介