EPS—玄武岩纤维改良合肥膨胀土试验研究

发布时间：2020-08-26 11:13

【摘要】：膨胀土是一种由强亲水性蒙脱石与伊利石组成的特殊土体,具有多裂隙性、强膨胀性及反复变形性等工程特性,它以不同的形态广泛的分布在我国各地区;随着改革开放以来,我国大力进行经济建设,在修建铁路、公路、桥梁等大型基础设施时,经常会涉及到膨胀土的工况,它给工程建设带来了巨大的困难,稍微处理不当就易影响工程质量和经济效益。因此对膨胀土这种特殊土体,学术界也对其进行了大量研究,期望通过降低其膨胀性,提高其强度等方法来解决实际工程中遇到的问题。鉴于膨胀土吸水膨胀,失水收缩且呈反复变化的特性,在实际施工中经常对该种土体进行改良,而后再应用到实际工程当中。本文主要的研究及得出的具体结论如下:(1)首先对原状土进行击实试验,得出原状土的含水率与干密度的关系曲线,同时可以得到原状土的最大干密度与最优含水率,为而后的基于膨胀土最大干密度与最优含水率的试验研究提拱了基础。(2)将0%、3%、6%、9%的磷尾矿以质量为配比掺入膨胀土中,并对改良后的膨胀土进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验、固结不排水三轴剪切试验。试验结果表明,当磷尾矿掺量为6%时,磷尾矿改良膨胀土的改良效果最佳。(3)基于磷尾矿最佳掺量为6%,保证含水率和干密度不变的条件下,将0、0.1%、0.3%、0.5%的玄武岩纤维按质量为配比掺入膨胀土中,并对改良后的膨胀土进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验、固结不排水三轴剪切试验。试验结果表明,玄武岩纤维对膨胀土胀缩变形有一定的抑制作用,并且提高了膨胀土的延性,延缓了膨胀土的剪切破坏,对其强度起到了良好的补强作用;但玄武岩纤维的掺量并不是越多越好,通过试验研究得出,当玄武岩纤维掺量为0.3%时,改良膨胀土效果最佳。(4)基于磷尾矿最佳掺量为6%,保证含水率和干密度不变的条件下,将EPS按质量比0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%掺入膨胀土中,并对改良后的膨胀土进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,EPS密度小、质量轻且压缩度高,掺入膨胀土后,对其胀缩性有良好的抑制作用,EPS掺量与最终膨胀率近似呈线性递减关系,即掺量越大,改性土膨胀率越小,但EPS掺入会导致改性土强度下降。因此,定义了改良效应系数,并对不同EPS掺量下,绝对强度降低率与绝对膨胀率降低率进行了进一步分析,得出不同EPS掺量下改良效应系数曲线,当EPS掺量为0.25%时,改良效应系数最大,改良效果最佳。与素土相比,磷尾矿—EPS改良膨胀土,对膨胀土胀缩性有良好的抑制效应,对其抗压强度有明显提升作用,改性土自重降低,以减小工后沉降,磷尾矿、EPS最佳掺量为6%、0.25%。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU443
【图文】：

尾矿,大冶,磷矿,加工厂

图 2.1 磷尾矿本试验采用的磷尾矿取自大冶某磷矿加工厂，样品如图 2.1，颜色为灰褐色，呈粉末状。其化学成分见表 2.2。表 2.2 磷尾矿得主要化学成分2.1.3 玄武岩纤维玄武岩纤维是一种由玄武岩矿物组成的纤维材料，主要成分为 Fe2O3、Al2O3、SiO2，呈无规则多孔隙束状结构，它自行降解后可与土融为一体，具有环保无污染等特点。其基本物理性质见表 2.3，主要化学成分见表 2.4.Fe2O3/（%） Al2O3/（%） P2O5/（%） Ca O/（%） Mg O/（%） SiO2/（%）2.2 0.25 31.82 33.62 15.88 3.36

玄武岩纤维,主要化学成分

表 2.4 玄武岩纤维主要化学成分本试验采用的玄武岩纤维如下图 2.2。TiO2/（%）Al2O3/（%）B2O3/（%）CaO/（%）MgO/（%）SiO2/（%）K2O+Na2OFe2O3+FeOF2其他0.8-2.2514.6-18.305.9-9.43.0-5.351.63.6-5.29.0-14.000.09-0.13

泡沫,有机化学,聚苯乙烯泡沫,颗粒

图 2.3 EPS 泡沫颗粒EPS 又称聚苯乙烯泡沫，是一种轻质有机化学材料，本试验所用 EPS 泡沫颗粒取自武汉某化工厂，颗粒粒径为 2-3mm，纯颗粒密度 0.022g/cm3，堆积密度0.015g/cm3，样品如图 2.3 所示。2.2 膨胀土的击实试验2.2.1 试验器材击实试验是室内土工基本试验，试验前需准备的实验器材有：最小刻度为0.01g，量程为 300g 的天平；最小分度为 1g，量程为 20kg 的台秤；5mm 孔径的土工试验专用筛，木锤，盛土容器，喷雾器，轻型击实仪，如图 2.4。

【参考文献】