路基填料無機(jī)化學(xué)改性微細(xì)結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、我國的高速公路里程數(shù)世界第一，在高速公路的建設(shè)中，路基的設(shè)計(jì)直接控制著高速公路的質(zhì)量。高速公路建設(shè)需要大量的路基填料，對于其性能指標(biāo)國家規(guī)范中有著明確的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保意識的提高，利用土壤固化劑處理路基填料得到了越來越廣泛的應(yīng)用。
　　本文以江蘇省臨海高等級公路的粉土作為研究對象，依托國家自然基金“基于計(jì)算材料學(xué)原理的路堤填料無機(jī)固化劑設(shè)計(jì)理論研究”，選取NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作為無機(jī)改性劑，對改性

2、后的土體分別進(jìn)行宏觀力學(xué)性質(zhì)和微細(xì)結(jié)構(gòu)研究，主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下:
　　(1)宏觀力學(xué)性質(zhì)
　　以NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作為無機(jī)改性劑，分別設(shè)置四組對照試驗(yàn)進(jìn)行對比研究。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件，分別對改性土體進(jìn)行加州承載比與固結(jié)不排水試驗(yàn)。通過對比研究，發(fā)現(xiàn)無機(jī)改性荊可以有效提高路基填料的路用性能和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，說明所用無機(jī)改性劑可有效地改善所研究的土體強(qiáng)度。
　　(2)微細(xì)結(jié)構(gòu)研究
　　對四組土樣分

3、別進(jìn)行X射線衍射分析和CT掃描試驗(yàn)研究其微細(xì)結(jié)構(gòu)。通過XRD圖譜分析，得出素土中主要成分為石英、高嶺石、鉀長石、斜長石、方解石和云母，而固化劑主要與其中的高嶺石、鉀長石、斜長石和云母反應(yīng)，生成少量方解石和CSH。通過CT掃描試驗(yàn)獲得土體內(nèi)部圖像，對圖像進(jìn)行圖像增強(qiáng)與圖像分割，處理后對圖像的平均灰度值、孔隙幾何特征和分形維數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其值與改性土樣微細(xì)結(jié)構(gòu)變化相對應(yīng)。三者與土樣的宏觀力學(xué)性質(zhì)有一定聯(lián)系，其中平均灰度值與土樣CBR值有著明顯

4、的線性關(guān)系。
　　(3)顆粒流數(shù)值模擬
　　根據(jù)離散元數(shù)值模擬原理，按照各土樣級配，結(jié)合土樣CT圖像生成顆粒模型。對土樣進(jìn)行雙軸試驗(yàn)?zāi)M，以室內(nèi)固結(jié)不排水試驗(yàn)為參照對象，標(biāo)定顆粒細(xì)觀參數(shù)。將雙軸試驗(yàn)?zāi)M結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果作對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果較為接近。CT圖像的灰度值與模型的顆粒接觸剛度有著明顯的線性對應(yīng)關(guān)系，說明CT圖像細(xì)觀參數(shù)對于顆粒流細(xì)觀參數(shù)標(biāo)定有一定的參考作用。利用相同的顆粒模型和細(xì)觀參數(shù)，設(shè)置對應(yīng)的伺服