文献类型：学位论文

中文题名：复合材料改性膨胀土短龄期力学特性与微观机理

作者：傅克贤[1];

机构：[1]绍兴文理学院;

导师：王伟;绍兴文理学院|宋新江;绍兴文理学院

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：水泥改性膨胀土;无侧限抗压强度;三轴剪切试验;微观结构;纳米MgO;纳米黏土

中文摘要：膨胀土具有吸水膨胀与失水收缩的特性,在工程上造成的危害极大,所以在膨胀土地区需进行加固处理。水泥作为常见的化学固化剂已经大规模地运用于国内外的工程施工中,但水泥改性膨胀土越来越无法满足工程上承载力与抗裂性的需求。纳米材料（纳米MgO以及纳米黏土）作为新型材料对水泥改性膨胀土的改良具有广阔的应用价值,另外纤维、粉煤灰作为掺入剂也对其具有研究价值,对以上几种材料展开研究以得出其对水泥改性膨胀土的改良效果。基于试验所用膨胀土来自安徽驷马山分洪道,所处的工程环境下,膨胀土含水率较大,因此设置试验中试样的含水率均为65%;由于现场施工中,在常温条件下,水泥稳定土基层的养护时间至少为7d,为模拟实际的工程环境,设置养护龄期均为7d。因此,复合材料改性膨胀土短龄期力学特性研究与微观机理分析具有十分重要的研究意义与工程价值。研究的主要工作与成果如下:（1）对不同的水泥、纳米MgO、纳米黏土掺量以及以适量纤维、粉煤灰为掺入剂的水泥改性膨胀土进行龄期为7d的无侧限抗压强度试验。试验结果采用BP神经网络算法拟合。（2）分析BP神经网络拟合后的应力应变曲线特征可得:水泥掺量从6%增加到20%时,对应的抗压强度增加了14.9倍。考虑到自由膨胀率与抗裂性等因素,10%为最佳水泥掺量;纳米MgO从0‰增加到30‰,抗压强度增加了2.32倍。考虑到自由膨胀率与抗裂性等因素,10‰最佳纳米MgO掺量;在水泥改性膨胀土中掺入10‰纤维后,其抗压强度稍微有所提升,提升幅度为7%~8%;纳米黏土与粉煤灰在养护龄期为7d的条件下并不能有效地提升其抗压强度。（3）通过固结不排水剪三轴试验可知,掺入纳米MgO后,水泥改性膨胀土的有效内摩擦角与有效粘聚力提升的幅度分别为39%与167%,其改良效果最明显,加入纤维后,其有效内摩擦角与有效粘聚力提升幅度分别为9.0%、85.0%;加入纳米黏土后,其有效内摩擦角有所减小,减小的幅度为15.5%;而有效粘聚力有所增大,增大的幅度为28.4%。（4）通过对上述复合材料改性膨胀土进行SEM与EDX微观测试,分析其微观机理。微观测试结果表明,试样养护龄期为7d时,水泥、纳米MgO、纤维能使膨胀土整体结构变得更加密实;纳米黏土与粉煤灰则不能改良膨胀土的内部结构。以微观机理解释宏观力学特性。