掺氧化镁-粉煤灰碳化复合水泥固化土力学试验研究开题报告

1. 研究目的与意义

研究目的：揭示外掺剂和碳化对水泥固化土力学强度变化的影响规律研究意义：通过本课题研究，熟悉了复合材料和新方法在土体加固中应用，对以后分析碳化复合材料的加固机理的打下基础。

2. 国内外研究现状分析

掺粉煤灰，特别是掺加超细粉煤灰，可提高砂浆的流动性。粉煤灰的平均粒径随着平均粒径值的增加，砂浆流降到一定值，然后逐渐增大。在平均粒径为2.8微米时获得最高流量；最低流量是在约93微米是达到平均粒径。结合强度和抗压强度结果表明，粉煤灰的置换对强度的发展有重要影响。根据调查结果，T可以结束用粉煤灰代替水泥和石灰，可显著提高高固化砂浆的长期强度。研究结果表明，粗粉煤灰含量的砂浆虽然需要较长的时间才能达到其极限强度，但其强度可能高于粉煤灰掺量的砂浆。仅用水泥和石灰就能达到的极限强度。将粗粉煤灰与细粉煤灰和超细粉煤灰混合，可显著提高后期强度，且无显著影响。显著降低砂浆的早期强度。同时，具有粗飞灰含量的砂浆具有最高的强度增益，且控制具有最低的强度增益。粉煤灰的平均粒径对粘结强度和抗压强度均有影响，随着平均粒径的增加，强度下降，特别是在28、56和120日龄时。飞灰其平均尺寸对粘结强度的影响大于对抗压强度的影响。

粉煤灰对水泥固化土早期强度影响较小，主要影响其后期强度。粉煤灰的掺入量存在一个最佳值，当粉煤灰含量在12％时水泥土的加固效果最佳。水泥土的应力应变关系随粉煤灰掺人量增加和龄期的增加由塑性破坏向脆性破坏转化。可以通过水泥掺入量、粉煤灰掺入量和龄期推算试样的无侧限抗压强度。水泥土的破坏应变在粉煤灰掺人量12％时达到最小值，破坏应变与强度呈乘幂关系。工程中可以根据变形要求确定粉煤灰的掺入量。根据软土同化所需水化物组成的特殊性以及固化土结构形成过程的特点，有针对性地选择煤矸石、电石渣和磷石膏制备成以工业废清为主要成分的软土同化剂。试验表明：采用合理的组成设计，充分利用不同工业废渣在提供碱性物质和膨胀性物质、调整胶结性水化物与膨胀性水化物生成速率协调性等方面的技术优势，利用工业废渣制备的固化剂与普通水泥相比可使固化土强度提高数倍。固化土最佳结构的形成需要有胶结性水化产物胶结土团粒、膨胀性水化产物挤压填充土团粒内和土团粒间的孔隙，以及足够的碱性环境保证水化硅酸钙等水化产物的正常生成和ca(OH)：与土中活性硅铝间硬凝反应的进行。而水泥提供的水化物往往不能保持固化土中ca(OH)：饱和的水化环境，不能提供足够的膨胀性水化物；此外水泥产生的CSH胶凝性水化物生成速度较快，与膨胀性水化物的生成速度不协调。而工业废渣具有提供足够碱性物质和膨胀性物质、调整CSH胶结性水化物与膨胀性水化物生成速率的协调性等方面的技术优势。试验表明：采用本文的设计理念和方法，在水泥用量仅占固化剂总量的24％，以煤矸石、电石渣和磷石膏等为主要成分制备的固化剂，其固化土强度比水泥的固化土强度提高了2．75倍；完全采用工业废渣制备的固化剂，其固化土强度比水泥的固化土强度提高了1．5倍：工业废料粉煤灰中掺适量水泥或石灰等固化剂来加固土壤，不仅可以降低工程造价、改善环境，而且可以增加加固土体的强度，使之能应用于工程实践。参考了大量国内外文献资料后，对粉煤灰、炉渣等工业废料在岩土工程领域中的运用背景及作用机理等作了探讨，并以大量的试验进行了初步的研究，出不同胶凝材料、不同掺量对不同复合土强度的影响规律。掺入一定的水泥或石灰，加固由工业废料粉煤灰和炉渣与软粘土、淤泥、细砂组成的复合土技术上是可行的。A型复合土单掺水泥的加固效果最为显著，其早期和28天强度值均随水泥掺量的增加而显著提高，最大增幅可达52．8％；对C型土，则单掺石灰的加固效果最好，其最佳掺量约为15％；等量复掺水泥 石灰时，对B型土的加固效果最好。

3. 研究的基本内容与计划