公路路基納米復(fù)合材料固化土試驗(yàn)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(shí)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(yàn)和

2、劈裂試驗(yàn)，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(yàn)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(shí)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(gè)齡期的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)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(gè)齡期時(shí)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(shí)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(yàn)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(shí)，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(shí)，相同摻量下兩種納米材料單摻時(shí)水泥土的劈裂強(qiáng)度十分接近。兩種納米材料復(fù)摻時(shí)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(shí)，σs/qu比值增大，復(fù)摻時(shí)這個(gè)比值最大

5、。
　　(5)掃描電鏡試驗(yàn)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(shí)，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(shí)進(jìn)行數(shù)值模擬分析。數(shù)值分析結(jié)果表明，水