非饱和水泥改性膨胀土热物理特性试验研究

发布时间：2020-05-25 19:36

【摘要】：膨胀土广泛分布于合肥地区,为确保膨胀土场地工程安全,人们常用水泥改良膨胀土性质,但至今对水泥改性膨胀土的热物理特性研究不够深入,故随着城市地下工程建设的不断开展,膨胀土及水泥改性膨胀土的热物理特性问题日益受到工程界的关注。本文基于试验探讨了水泥掺入量、水泥养护龄期、击实功和环境温度等因素对水泥改性膨胀土热物理参数的影响规律,应用扫描电镜和图像处理技术定量分析了相应的微观特征,并初步探讨了热物理特性和微观特征间的关系。主要研究结论如下:(1)试验结果表明,随着水泥掺量的增加,非饱和水泥改性膨胀土的导热系数和比热容均呈现下降趋势,而导温系数数值则呈现上升规律。在室温15°C下,轻型击实制备的30mm高、掺9%水泥改性膨胀土试样的导热系数和比热容较膨胀土素土试样降低了15.20%、45.50%,而导温系数则提高了56.25%;重型击实制备的掺9%水泥改性试样的导热系数、比热容,则较未改性膨胀土试样分别下降了8.76%、41.54%,导温系数上升了56.30%。(2)对水泥掺入量9%的改性膨胀土试样,导热系数和比热容均随着水泥养护时间的增加而下降,导温系数数值则表现为线性增加规律。在室温15°C下,养护28天、轻型击实的30mm厚的水泥膨胀土试样的导热系数、比热容较养护0天试样下降了7.01%、19.62%,导温系数则上升了15.38%;重型击实试样的导热系数、比热容则分别下降了5.60%、11.02%,导温系数上升了6.29%。(3)重型击实制备的非饱和水泥改性膨胀土试样在室温中测定的导热系数均高于轻型击实制备试样,而在负温中测定的导热系数则低于轻型击实试样的导热系数,同时发现负温条件下试样的导热系数值均大于室温条件下测定的导热系数值,表明环境温度对改性膨胀土的热物理参数有影响。(4)EDS能谱成分分析试验结果表明非饱和水泥改性膨胀土中的化学元素主要为氧、硅、铝、铁及少量的钙、钾、镁元素,而且钙和镁的含量随着水泥掺量的增加而上升。轻型击实试样的SEM电镜试验结果表明土体颗粒呈现团粒块状,重型击实试样中的颗粒则趋于扁平状或絮凝状,颗粒接触方式则以面面接触、面边接触为主。改性土体孔隙主要以孔隙面积小于1μm~2、孔隙直径小于1μm和孔隙周长为1~5μm的孔隙为主。水泥改性膨胀土的物质成分和内部孔隙分布规律较膨胀土发生了变化,表明改性土的微结构变化是其热物理性质变化的原因之一。
【图文】：

制作过程,土样

（c）脱模过程图 2.1 土样制作过程Fig 2.1 Soil sample preparation process性试验研究质是土的重要参数之一，是影响热能在土体剖现，包括 3 个物理参数：表示土体导热能力的 c 及表示均温能力的导温系数 r。过网上查阅得到部分材料的热物理参数，但是数会随着材料温度、成分的细微改变而变化。素直接影响着土的热物理性质，只有详细确定热物理数值。

导热仪,热流法

图 2.2 耐驰 HFM436 热流法导热仪NETZSCH HFM436 thermal conductivity instrument by heat floFM436 热流法导热仪的具体操作步骤如下：准备工作前检查 Julabo 温度控制装置是否运转正常，保证水浴管路开关，若出现 E40 报警有可能是提示机器液面过低，打开则需要补充冷却液；若是透明液体，则需要补充蒸馏水。能是因为室内温度过低，因此在试验过程中应保证室内温氏度。信号线和电脑连通，打开耐驰HFM436热流法导热仪主机的机器 power 绿灯亮起，reset 红灯也亮起，，按下机器背面的。机器可开始进一步操作。试验操作验门板，门板开启，按住上升按钮，将升降板升到一个足
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU443

【参考文献】