離子土壤固化劑固化土微觀固化機(jī)理及宏觀力學(xué)強(qiáng)度研究.pdf

1、傳統(tǒng)道路工程建設(shè)中需要大量使用砂礫石、水泥、石灰等高能耗、高污染的土工材料，不僅建設(shè)成本高，而且環(huán)境破壞與污染的代價(jià)極大。為節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，充裕的地區(qū)土壤資源逐漸被用于工程建筑和地基。
　　浙江金華地區(qū)廣泛分布的紅色土壤為低液限粘土，具有強(qiáng)度較低，土體變形較大等不良物理性質(zhì)，無(wú)法滿足工程需求。為了提高當(dāng)?shù)丶t粘土的性能，本文綜合比較各種固化劑的適用性和作用效果，選取液態(tài)離子土壤固化劑(Ionic Soil Stabilizer,

2、ISS，以下簡(jiǎn)稱“離子固化劑”)對(duì)金華地區(qū)紅粘土進(jìn)行了固化改良適用性分析。本文研究?jī)?nèi)容包括以下四部分:
　　首先，本文通過(guò)系列物化及微觀試驗(yàn)，探究了離子固化劑基本物化參數(shù)，以及紅粘土固化前后微觀結(jié)構(gòu)特征參數(shù)與變化規(guī)律，并通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試掌握了離子土壤固化劑固化粘土（以下簡(jiǎn)稱“離子固化土”）的強(qiáng)度特征。研究結(jié)果表明，離子固化劑作為一種表面活性劑類土壤固化劑，具有高導(dǎo)電性、強(qiáng)酸性，能使含鐵離子物質(zhì)的膠結(jié)作用加強(qiáng)，提高紅粘土強(qiáng)度;

3、固化劑與粘土顆粒表面的1價(jià)陽(yáng)離子發(fā)生交換，從而增大滲透液電導(dǎo)率;固化粘土礦物顆粒以“面—面”形式接觸，結(jié)構(gòu)更緊密;固化前后各土樣的X射線衍射圖譜基本重合，未出現(xiàn)新礦物的衍射峰和衍射特征值，，因此推斷，固化過(guò)程無(wú)新礦物生成;固化后土體聚集、凝結(jié)，逐漸形成較大顆粒，且當(dāng)離子固化劑摻量為0.014％時(shí)，土樣顆粒比表面積和孔容均分別減小至最小值，而無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度則達(dá)到最大。
　　其次，考慮離子固化土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響因素EN-1摻量、比

4、表面積、孔體積、塑性指數(shù)、平均孔徑、SEM角度標(biāo)準(zhǔn)差之間存在著非線性映射關(guān)系，選取灰色關(guān)聯(lián)度理論，分析了固化土強(qiáng)度影響因素之間的灰色關(guān)聯(lián)度。將灰色關(guān)聯(lián)度與傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，改良了傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立了灰色關(guān)聯(lián)分析的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型，實(shí)現(xiàn)了離子固化土微觀結(jié)構(gòu)特征與抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)聯(lián)性表達(dá)。
　　再次，為進(jìn)一步改善離子固化土強(qiáng)度以達(dá)到筑路材料強(qiáng)度要求，本文選取硅酸鹽水泥和熟石灰作為堿性固化劑與離子固化劑共同摻入紅粘

5、土以改善離子固化土材料強(qiáng)度，并通過(guò)一系列室內(nèi)試驗(yàn)，研究了酸堿固化劑協(xié)同改善固化土強(qiáng)度的機(jī)理、方法及作用效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石灰和水泥的摻入對(duì)離子固化土性能均起到了較好的改善效果，石灰為維持固化土后期穩(wěn)定起主要作用，水泥對(duì)維持固化土早、中期穩(wěn)定性起主要作用;石灰的摻入能降低離子固化土對(duì)壓實(shí)度的限制要求;在酸堿固化劑共存條件下，固化土強(qiáng)度存在疊加效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)期。
　　最終，綜合考慮材料可獲得性、施工要求、耐久性、承載能力、能耗、環(huán)保