【摘 要】
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滨海地区吹填土具有含水量大、孔隙比大,天然地基承载力小,且含盐量高等工程特征。若吹填土体地基若处理不当,易发生不均匀沉降,将对构筑物产生较大危害。本文以曹妃甸工业园区内的浅层吹填土作为研究对象,通过土工试验分析了该区域吹填土的基本物理力学性质,明确了该地区吹填土的土性分类;在此基础上提出了利用矿粉复合材料固化曹妃甸吹填土,并通过单因素变量法和正交试验法确定了矿粉复合固化剂各材料的最优配比;基于最优
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滨海地区吹填土具有含水量大、孔隙比大,天然地基承载力小,且含盐量高等工程特征。若吹填土体地基若处理不当,易发生不均匀沉降,将对构筑物产生较大危害。本文以曹妃甸工业园区内的浅层吹填土作为研究对象,通过土工试验分析了该区域吹填土的基本物理力学性质,明确了该地区吹填土的土性分类;在此基础上提出了利用矿粉复合材料固化曹妃甸吹填土,并通过单因素变量法和正交试验法确定了矿粉复合固化剂各材料的最优配比;基于最优配比得到了矿粉复合固化剂,通过掺量试验、溶陷试验、水稳试验和干湿循环试验,分析了矿粉复合固化土的长期路用性能;最后结合SEM和XRD测试分析了矿粉复合固化前后土体的微观特征形态及水化产物,提出了矿粉复合固化剂固化曹妃甸吹填土的作用机理。本文的主要研究结论如下:(1)曹妃甸吹填土含水率高,颗粒级配不均,细颗粒偏多,为粉质黏土,且土中易溶盐含量较高,属于氯中盐渍土。(2)矿粉复合固化剂固化效果显著,其中生石灰对矿粉固化盐渍吹填土的固化效果影响最大,10%的矿粉,1.0%的生石灰,0.8%的硅酸钠,1.5%的石膏粉,是矿粉复合固化剂最优配比方案。(3)矿粉复合固化剂和水泥固化剂均能改善盐渍吹填土的溶陷性;相同掺入比例下,矿粉复合固化剂与水泥固化剂在初期的改善效果相差不大,随着养护时间的增长,矿粉复合固化剂对吹填土溶陷性改善效果要明显优于水泥固化剂。(4)矿粉复合固化剂和水泥固化剂均能改善盐渍吹填土的水稳性;相同掺入比例下,水泥固化剂在初期的改善效果较好,但随着养护时间的增长,矿粉复合固化剂对土体水稳性的改善效果要明显优于水泥固化剂。(5)矿粉复合固化剂对盐渍吹填土的抗干湿性能有很好的改善,同掺入比例下,矿粉复合固化剂对盐渍吹填土的抗干湿性能的提升效果要优于水泥固化剂。(6)SEM结果表明矿粉复合固化后吹填土体表面孔隙极少,土颗粒结构排列更加紧密,密实度显著增加,矿粉复合固化剂大大提高了吹填土的空间充填能力。(7))矿粉复合固化机理可分为三级固化过程。初级固化过程中矿粉水化形成了水化硅酸钙和水化铝酸钙胶体;二级固化过程为,水化铝酸钙与石膏粉和盐渍土中的SO42-结合生成钙矾石;三级固化过程为,水化铝酸钙与土中Na Cl反应生成水化氯铝酸钙,水化氯铝酸钙在SO42-离子作用下生成了最终产物水化氯铝硫酸钙。研究成果可为滨海盐渍化吹填地区地基固化工程提供一定的指导和理论依据。
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