工业废料加固黄土力学特性及环境友好性研究
发布时间：2021-08-18 18:18
地聚物是富含硅和铝的原料在碱性环境作用下通过缩聚反应生成的胶凝材料,该种材料具有早强快硬、耐腐蚀、绿色环保等特点,有取代水泥成为新型建筑材料的潜力。黄土具有肉眼可见的孔隙结构,且受水后会产生湿陷,会对周围的建筑物、构筑物产生极大影响,为了处理黄土地基,传统的处理方式为使用水泥等进行注浆,但是生产水泥会产生大量污染,而且在其服役期间会产生碱骨料反应。相比之下地聚物成为了一种新型的可靠固化材料,但是目前少有基于黄土的地聚物研究。本文通过研究黄土基地聚物的抗剪强度,确定适合于青海地区黄土的地聚物化学配比,研究表明,固化黄土的力学性能随激发剂质量的上升呈现先上升后下降的现象,随激发剂模数的增大呈现不断减小的现象,随碱质量的增大呈现先增大后减小的现象,黄土基地聚物最适宜的化学药品配比为激发剂质量、碱质量分别为土体最佳含水量的30%和15%,激发剂模数为1.0,此配比下的固化黄土黏聚力提升大约10倍,达到163.35k Pa,内摩擦角提升约5°。其次,本文采用粉煤灰和矿渣作为地聚物的原料制备不同材料地聚物。在相同硅铝比条件下通过比对天然黄土、黄土基地聚物固化黄土以及水泥固化黄土的力学性能,发现矿渣...
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪
青海大学硕士学位论文第二章黄土基地聚物力学强度的影响参数17图2.2称量和溶解药品Fig.2.2Weighanddissolvemedicine2.3最佳激发剂质量试验2.3.1试验方案为了探究激发剂质量对于黄土基地聚物固化黄土强度的影响规律，确定黄土中激发剂的的最优质量，根据土体中的含水量配比激发剂的质量，为了保证地聚物配比基于相同的含水量，土体中的含水量按照土体的最优含水率配置。采用黄土的击实试验得到黄土的最大干密度为1.75g/cm3，最优含水率为15%。配置分别为黄土的最优含水量的20%、30%、40%质量的激发剂，计算后得到试样中添加的硅酸钠质量，暂定一个碱质量（15%最优含水量质量）后，制作试样后在混凝土标准养护条件下养护，养护7d、14d、28d后对试样进行围压条件分别为100kPa、200kPa、300kPa的不固结不排水三轴剪切试验，分析和处理试验数据，获得固化处理后黄土的黏聚力c以及内摩擦角。2.3.2试验药品计算以九水硅酸钠晶体和氢氧化钠固体配比碱激发剂，配置30%最优含水量质量的激发剂试样为例。三瓣模具中的土量为150g，最优含水率为15%，得到体系内的含水量为22.5g。九水硅酸钠晶体（Na2SiO3·9H2O）中硅酸钠的含量为50%，取硅酸钠晶体的总量为13.5g，暂定试验中碱质量为含水量的15%，即氢氧化钠固体取3.375g，九水硅酸钠晶体中的水量为硅酸钠晶体总重的一半，即6.75g，实际加水量为15.75g。其余两组的化学药品配比计算方式一致，其各项药品的质量如下：（1）20%最优含水量质量激发剂试样的药品质量分别为：九水硅酸钠晶体11.25g，氢氧化钠颗粒3.375g，实际添加水量为16.875g。（2）40%最优含水量质量激发剂试样的药品质量分别为：九水硅酸钠晶体18g，氢氧化钠颗粒3.375g，实际添加水量为13.5g。各组试样化学药品质量见表2.6。
青海大学硕士学位论文第二章黄土基地聚物力学强度的影响参数18表2.6试样各组分质量Tab.2.6Themassofeachcomponentofthesample激发剂质量/最优含水量(%)203040九水硅酸钠/g11.2513.518氢氧化钠/g3.3753.3753.375实际加水量/g16.87515.7516.8752.3.3试样制作及养护三瓣模组装后，将土样分5次装入并且击实，在每一次装入之后将模具内的上层土样刮毛，防止试样断样，经过多次击实之后得到直径为39.1mm，高度为80mm的三轴试样如图2.3，使用橡胶套和保鲜膜对试样进行密封处理后，放置于养护室内进行养护7、14、28d，养护条件为标准混凝土试件养护条件，温度20±2℃，湿度95%以上。2.3.4试验数据及分析将养护7、14、28d的试样分别进行围压为100、200、300kPa后的主应力记录如表2.7、2.8和2.9，试样经过不同时长的养护后破坏时的偏应力不同，偏应力随养护时间的增长而增大，其试样破坏时的最大偏应力对应的激发剂质量为最佳含水量的30%，说明在此质量下，试样强度得到了最大程度提高。固化黄土的主应力相比于天然黄土有明显增强，其大主应力峰值相差1倍以上。表2.7养护7天后不同激发剂质量试样的力学特性数据Tab.2.7Differentactivatormassspecimenstestresultsaftercuringfor7d20%30%40%σ/kPa3100200300100200300100200300σ-σ/kPa13301.3616.7775506.3951.71133.8516.3901.71043.5图2.3试样制作Fig.2.3Makingsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚物影响因素对黄土强度的试验研究[J]. 刘雨,张吾渝,崔靖俞. 青海大学学报. 2019(05)
[2]基于GDS动三轴试验的西宁地区原状黄土微观结构研究[J]. 武文举,张吾渝,马艳霞,刘凌霄,苏延桂. 青海大学学报. 2018(01)
[3]土体SEM图像微观结构的识别和统计方法[J]. 汤强,刘春,顾颖凡,施斌. 桂林理工大学学报. 2017(03)
[4]地聚合物力学性能主要调控因素的研究综述[J]. 陈潇,王杰,朱国瑞,陈谦. 硅酸盐通报. 2017(09)
[5]矿渣掺量及激发剂模数对偏高岭土基地聚物常温固化的影响[J]. 崔潮,彭晖,刘扬,张建仁,蔡春声,彭安银. 建筑材料学报. 2017(04)
[6]碱渣-粉煤灰基注浆液的制备及其影响因素研究[J]. 刘宇飞,刘春原,左丽明,庞云泽,赵献辉. 硅酸盐通报. 2017(05)
[7]再生骨料对高钙粉煤灰基地聚物混凝土力学及耐久性能的影响[J]. 周艳华. 科学技术与工程. 2017(11)
[8]碱渣-粉煤灰基新型注浆材料固化机理试验研究[J]. 赵献辉,刘春原,刘宇飞,庞云泽. 硅酸盐通报. 2017(04)
[9]粉煤灰地聚物反应体系下的反应影响因素分析[J]. 陈晨,程婷,贡伟亮,翟建平,张敏特. 材料导报. 2016(24)
[10]激发剂模数及活性对偏高岭土基地聚物强度的影响研究[J]. 陈治坤,崔潮,赵建伟,肖斌,彭晖. 公路与汽运. 2016(06)
硕士论文
[1]偏高岭土基地聚物的高温固化性能及常温固化机理研究[D]. 陈治坤.长沙理工大学 2016
[2]石煤提钒尾渣地聚物的制备及其机理的研究[D]. 胡芳芳.武汉理工大学 2014
本文编号：3350389
【文章来源】：青海大学青海省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪
青海大学硕士学位论文第二章黄土基地聚物力学强度的影响参数17图2.2称量和溶解药品Fig.2.2Weighanddissolvemedicine2.3最佳激发剂质量试验2.3.1试验方案为了探究激发剂质量对于黄土基地聚物固化黄土强度的影响规律，确定黄土中激发剂的的最优质量，根据土体中的含水量配比激发剂的质量，为了保证地聚物配比基于相同的含水量，土体中的含水量按照土体的最优含水率配置。采用黄土的击实试验得到黄土的最大干密度为1.75g/cm3，最优含水率为15%。配置分别为黄土的最优含水量的20%、30%、40%质量的激发剂，计算后得到试样中添加的硅酸钠质量，暂定一个碱质量（15%最优含水量质量）后，制作试样后在混凝土标准养护条件下养护，养护7d、14d、28d后对试样进行围压条件分别为100kPa、200kPa、300kPa的不固结不排水三轴剪切试验，分析和处理试验数据，获得固化处理后黄土的黏聚力c以及内摩擦角。2.3.2试验药品计算以九水硅酸钠晶体和氢氧化钠固体配比碱激发剂，配置30%最优含水量质量的激发剂试样为例。三瓣模具中的土量为150g，最优含水率为15%，得到体系内的含水量为22.5g。九水硅酸钠晶体（Na2SiO3·9H2O）中硅酸钠的含量为50%，取硅酸钠晶体的总量为13.5g，暂定试验中碱质量为含水量的15%，即氢氧化钠固体取3.375g，九水硅酸钠晶体中的水量为硅酸钠晶体总重的一半，即6.75g，实际加水量为15.75g。其余两组的化学药品配比计算方式一致，其各项药品的质量如下：（1）20%最优含水量质量激发剂试样的药品质量分别为：九水硅酸钠晶体11.25g，氢氧化钠颗粒3.375g，实际添加水量为16.875g。（2）40%最优含水量质量激发剂试样的药品质量分别为：九水硅酸钠晶体18g，氢氧化钠颗粒3.375g，实际添加水量为13.5g。各组试样化学药品质量见表2.6。
青海大学硕士学位论文第二章黄土基地聚物力学强度的影响参数18表2.6试样各组分质量Tab.2.6Themassofeachcomponentofthesample激发剂质量/最优含水量(%)203040九水硅酸钠/g11.2513.518氢氧化钠/g3.3753.3753.375实际加水量/g16.87515.7516.8752.3.3试样制作及养护三瓣模组装后，将土样分5次装入并且击实，在每一次装入之后将模具内的上层土样刮毛，防止试样断样，经过多次击实之后得到直径为39.1mm，高度为80mm的三轴试样如图2.3，使用橡胶套和保鲜膜对试样进行密封处理后，放置于养护室内进行养护7、14、28d，养护条件为标准混凝土试件养护条件，温度20±2℃，湿度95%以上。2.3.4试验数据及分析将养护7、14、28d的试样分别进行围压为100、200、300kPa后的主应力记录如表2.7、2.8和2.9，试样经过不同时长的养护后破坏时的偏应力不同，偏应力随养护时间的增长而增大，其试样破坏时的最大偏应力对应的激发剂质量为最佳含水量的30%，说明在此质量下，试样强度得到了最大程度提高。固化黄土的主应力相比于天然黄土有明显增强，其大主应力峰值相差1倍以上。表2.7养护7天后不同激发剂质量试样的力学特性数据Tab.2.7Differentactivatormassspecimenstestresultsaftercuringfor7d20%30%40%σ/kPa3100200300100200300100200300σ-σ/kPa13301.3616.7775506.3951.71133.8516.3901.71043.5图2.3试样制作Fig.2.3Makingsamples
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚物影响因素对黄土强度的试验研究[J]. 刘雨,张吾渝,崔靖俞. 青海大学学报. 2019(05)
[2]基于GDS动三轴试验的西宁地区原状黄土微观结构研究[J]. 武文举,张吾渝,马艳霞,刘凌霄,苏延桂. 青海大学学报. 2018(01)
[3]土体SEM图像微观结构的识别和统计方法[J]. 汤强,刘春,顾颖凡,施斌. 桂林理工大学学报. 2017(03)
[4]地聚合物力学性能主要调控因素的研究综述[J]. 陈潇,王杰,朱国瑞,陈谦. 硅酸盐通报. 2017(09)
[5]矿渣掺量及激发剂模数对偏高岭土基地聚物常温固化的影响[J]. 崔潮,彭晖,刘扬,张建仁,蔡春声,彭安银. 建筑材料学报. 2017(04)
[6]碱渣-粉煤灰基注浆液的制备及其影响因素研究[J]. 刘宇飞,刘春原,左丽明,庞云泽,赵献辉. 硅酸盐通报. 2017(05)
[7]再生骨料对高钙粉煤灰基地聚物混凝土力学及耐久性能的影响[J]. 周艳华. 科学技术与工程. 2017(11)
[8]碱渣-粉煤灰基新型注浆材料固化机理试验研究[J]. 赵献辉,刘春原,刘宇飞,庞云泽. 硅酸盐通报. 2017(04)
[9]粉煤灰地聚物反应体系下的反应影响因素分析[J]. 陈晨,程婷,贡伟亮,翟建平,张敏特. 材料导报. 2016(24)
[10]激发剂模数及活性对偏高岭土基地聚物强度的影响研究[J]. 陈治坤,崔潮,赵建伟,肖斌,彭晖. 公路与汽运. 2016(06)
硕士论文
[1]偏高岭土基地聚物的高温固化性能及常温固化机理研究[D]. 陈治坤.长沙理工大学 2016
[2]石煤提钒尾渣地聚物的制备及其机理的研究[D]. 胡芳芳.武汉理工大学 2014
本文编号：3350389
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3350389.html
