納米礦粉水泥土固化機(jī)理及損傷特性研究.pdf

1、水泥土工程應(yīng)用廣泛,然而工程實踐表明,水泥土強(qiáng)度不夠高、形成的復(fù)合地基后期變形較大等問題制約了水泥土的進(jìn)一步應(yīng)用,選擇適宜的外摻劑改善水泥土性能是解決這些問題的重要途徑.隨著納米科技的發(fā)展以及納米材料在混凝土等水泥基材料中的應(yīng)用研究,在水泥土中摻加性能優(yōu)異的納米級材料將成為一種新的嘗試.該文在納米礦粉水泥土力學(xué)特性試驗研究的基礎(chǔ)上,探討了納米礦粉水泥土固化機(jī)理,為納米材料進(jìn)一步應(yīng)用于水泥土提供微觀層次上的依據(jù).在總結(jié)納米材料在水泥基材料

2、中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上,該文首先分析了三種納米礦粉的微結(jié)構(gòu)特性及其與普通礦粉的微結(jié)構(gòu)特性異同;通過水泥土室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗,探討了納米礦粉摻入比和齡期對水泥土強(qiáng)度的影響規(guī)律.試驗結(jié)果表明,適宜的納米硅粉摻入比下,各個齡期的水泥土強(qiáng)度顯著提高;納米鋁粉對水泥土的增強(qiáng)效果不明顯;直至90d時,納米鈦粉仍然降低水泥土強(qiáng)度.根據(jù)試驗結(jié)果,分析了納米硅粉水泥土的變形特性,并對其應(yīng)力應(yīng)變曲線進(jìn)行了二次拋物線擬合分析,推導(dǎo)了曲線上升段的

3、表達(dá)式.結(jié)合水泥石強(qiáng)度試驗和XRD試驗,從火山灰效應(yīng)、填充效應(yīng)、水泥水化促進(jìn)作用和微結(jié)構(gòu)改善作用等方面探討了三種納米礦粉在水泥水化硬化過程中的作用機(jī)理;從這四個方面出發(fā),對比分析了納米硅粉和普通硅粉作用機(jī)理的異同點(diǎn),分析表明,納米硅粉的優(yōu)異特性主要表現(xiàn)為顆粒細(xì)度、晶體結(jié)構(gòu)、表面羥基等特性.設(shè)計了三組室內(nèi)試驗,分別探討了納米硅粉對粘性土物理力學(xué)性能的影響;結(jié)合試驗結(jié)果和土質(zhì)學(xué)基本理論,提出從水分子吸附作用、膠結(jié)作用、填充作用三個方面探討納

4、米硅粉與粘性土之間的作用機(jī)理.結(jié)合SEM試驗,探討了納米硅粉水泥土的微結(jié)構(gòu)特點(diǎn).在研究水泥漿—納米硅粉、納米硅粉—粘性土、水泥漿—粘性土相互作用的基礎(chǔ)上,將納米硅粉水泥土的固化機(jī)理總結(jié)為:水泥水化物的膠結(jié)作用、粘土顆粒中的離子交換效應(yīng)和"二次反應(yīng)"、納米硅粉的火山灰效應(yīng)、納米硅粉的填充效應(yīng)、納米硅粉的膠結(jié)作用.根據(jù)固化機(jī)理,解釋了水泥土和水泥石強(qiáng)度試驗中的一些現(xiàn)象和規(guī)律,分析了納米硅粉改性水泥土的適用性.最后,通過室內(nèi)試驗分析了納米硅粉