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掺风积沙水泥复合土力学性能的研究

作　者: 王树娟
导　师: 申向东
学　校: 内蒙古农业大学
专　业: 结构工程
关键词: 风积沙无侧限抗压强度三轴剪切试验本构关系微观加固机理
分类号: TU521.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着科学技术的飞速发展,水泥土在工程应用中也越来越广泛。水泥在土体中的加固作用是首要的,能显著的改善土体的力学性能。近年来,随着建筑材料科学的迅猛发展,人类寻求能在水泥土中发挥更大作用的新材料。由于中国发展状况的极度不平衡,新材料在地区间的应用也有较大的差别。除了要考虑应用新材料给工程带来的力学性能的提高幅度外,还要做到因地制宜、节能减排以及降低工程成本,减少不必要的浪费。本文以此为出发点,针对内蒙古等地的河砂和大量的廉价风积沙资源进行研究,在水泥土中掺入一定量的河砂和风积沙,通过室内无侧限抗压强度试验、三轴剪切试验以及SEM电镜扫描试验,研究河砂和风积沙材料对水泥土力学性能改良效果及加固机理。根据研究得出以下结论：1、无论是河砂还是风积沙都明显的改善了土体的力学性能,提高了土体的强度,使变形特性也向有利于工程实际的方向发展。并给出了河砂和风积沙掺量与强度的关系,供以后研究及工程实际参考。2、对土样进行了三轴剪切试验,对剪切强度的变化也进行了研究,得出水泥土中掺入风积沙,对粘聚力的影响很大,而对摩擦角的影响较小,剪切强度的增强主要来源于粘聚力的增大。并通过试验得到的应力—应变曲线,对本构关系进行了研究。3、进一步通过风积沙各组分的颗粒级配试验及SEM电镜扫描分析水泥土中各组分对复合土强度的影响及相互间的作用机理,更加明确了水泥、土、风积沙等通过一系列物理化学反应,对土强度提高的贡献。4、通过河砂和风积沙对水泥土强度的影响,分析两种外掺剂对土体的贡献区别。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-13
  1.1 研究背景和意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 水泥土的国内外研究现状  9-11
    1.2.2 掺河砂和风积沙水泥土的研究现状和意义  11
  1.3 本文研究的主要内容  11-13
2 试验材料、内容及方法  13-20
  2.1 试验材料  13-15
    2.1.1 试验用土  13-14
    2.1.2 试验用水泥  14-15
    2.1.3 试验用河砂和风积沙  15
  2.2 试件制备及试验仪器  15-18
    2.2.1 试件制备  15-16
    2.2.2 试验仪器  16-18
  2.3 试验内容  18-20
    2.3.1 无侧限抗压强度试验  18
    2.3.2 三轴压缩试验  18-19
    2.3.3 SEM扫描电镜试验  19-20
3 试验结果分析  20-40
  3.1 击实试验  20
  3.2 无侧限抗压强度及其影响因素  20-25
    3.2.1 河砂掺入比对无侧限抗压强度的影响  20-23
    3.2.2 水泥掺入比对无侧限抗压强度的影响  23-25
  3.3 三轴压缩试验  25-32
    3.3.1 风积沙与河砂的对比  26-27
    3.3.2 强度分析  27-29
    3.3.3 应力—应变关系  29-32
  3.4 变形特性分析  32-35
    3.4.1 掺入风积沙水泥土的受力特性分析  32-35
    3.4.2 掺入河砂水泥土的受力特性分析  35
  3.5 本构模型的建立  35-39
    3.5.1 单轴受压下本构模型的建立  35-38
    3.5.2 围压状态下应力—应变关系模型的建立  38-39
  3.6 本章小结  39-40
4 掺风积沙水泥土固化机理及微观结构  40-51
  4.1 水泥土固化机理研究  43-44
    4.1.1 水泥的水解水化反应  43
    4.1.2 水泥水化物与土体间的作用  43-44
  4.2 掺风积沙对土体抗剪强度参数的影  44-48
    4.2.1 摩擦角的变化  44-45
    4.2.2 粘聚力的变化  45-48
  4.3 微观结构研究  48-50
  4.4 本章小结  50-51
5 结论与展望  51-53
  5.1 全文总结  51
  5.2 下一步开展工作思路与展望  51-53
致谢  53-54
参考文献  54-56
作者简介  56

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