李刚[1]2003年在《纳米材料水泥土工程性状试验研究》文中研究指明通过室内试验，对分别掺入纳米材料Al_2O_3及纳米材料TiO_2的水泥土工程性状开展了研究。根据试验结果，首先分析了纳米材料Al_2O_3掺入比、龄期、土样含水量、水灰比等对掺纳米材料Al_2O_3水泥土强度的影响，并给出其应力～应变关系(本构关系)和一定条件下的最佳配比；其次，分析了纳米材料TiO_2掺入比、龄期等对掺纳米材料TiO_2水泥土强度的影响；最后，通过比较前人的研究成果，对分别掺入纳米材料Al_2O_3、纳米材料TiO_2及纳米材料SiO_(2-x)的水泥土强度进行了对比分析。 研究表明：掺纳米材料Al_2O_3水泥土强度随龄期的增加而增长；随纳米铝掺入比增加呈先增大后减小的趋势，峰值出现在纳米铝掺入比为5‰左右；随水泥掺入比的增加而增加；在影响纳米铝水泥土强度的各因素中，水泥掺入比的影响最为显着，土样含水量影响次之，纳米铝掺入比的影响再次之，而水灰比的影响较小。其σ～ε关系曲线形状呈抛物线。 掺纳米材料TiO_2水泥土无侧限抗压强度随纳米钛掺入比及龄期的变化不明显，但其各龄期强度较普通水泥土强度均大幅度降低。 综合分析认为：掺纳米材料SiO_(2-x)可以大幅度提高水泥土强度，掺纳米材料Al_2O_3能提高水泥土强度，而掺纳米材料TiO_2则降低水泥土强度，可见，并不是所有的纳米材料都能作为水泥土的外加剂。
王立峰[2]2003年在《纳米硅水泥土工程特性及本构模型研究》文中指出水泥土外加剂可以改善水泥土的性能，如适应工程的需要早强、增强、增加抗渗能力和缓凝等等。随着对不同外加剂水泥土的工程特性、改性机理等理论的不断探讨和研究，水泥土被广泛应用于地基处理、边坡加固、基坑围护、注浆堵水等工程中。然而也因为存在水泥土强度不高、变形较大等因素而受到限制。随着纳米技术的兴起和发展，作者把纳米硅粉作为水泥土的外加剂，探讨了纳米硅水泥土的强度特性、变形特性及其影响因素和变化规律，分析了纳米硅作为水泥土外加剂在经济上的可行性，建立了纳米硅水泥土的弹塑性本构关系模型，为纳米硅水泥土在工程上的应用提供理论依据。 在大量试验基础上，本文首先分析了影响纳米硅水泥土抗压强度的因素和变化规律。试验表明，纳米硅对改善水泥土的工程特性，特别是增强水泥土抗压强度，效果明显。纳米硅增强水泥土存在一最佳掺量a_(op)，超过或低于这一掺量都不能充分发挥纳米硅增强水泥土的作用。其次应用正交试验，定量分析了纳米硅掺量、水泥掺量、水灰比和龄期等因素对抗压强度影响的大小。在对纳米硅水泥土强度特性及大量试验数据整理和分析的基础上，建立了纳米硅水泥土抗压强度与水泥掺量、纳米硅掺量、围压和龄期间的强度关系模型，用此模型可以粗略地估算相同的试验材料在试验条件相同的情况下纳米硅水泥土的抗压强度。以经济学价格理论为指导，分析了工程上应用纳米硅水泥土在经济上的可行性。分析结果表明，当纳米硅价格降至某一临界值时，相同强度的纳米硅水泥土成本低于普通水泥土成本；在此基础上，对纳米硅水泥土成本进行了分析和预测。 分析和描述了纳米硅水泥土受压破坏的过程，解释了试验过程中观察到的一些现象；分上升段和下降段建立了单轴受压下纳米硅水泥土的非线性本构关系模型，给出了模型参数的选取方法和建议值。根据大量的应力—应变关系曲线，讨论了水泥土的破坏应变、变形模量等指标与围压、抗压强度间的关系和统计规律。 以收集到的大量试验数据为基础，以弹塑性理论为指导，得出了纳米硅水泥土在子午面上的破坏曲线。结果表明，低强度纳米硅水泥土破坏曲线在子午面上为直线型，高强度纳米硅水泥土为抛物线型，假定破坏线在π平面上以椭圆线相连，建立了纳米硅水泥土的屈服准则。应用此屈服准则，采用相关联的流动法则和塑性功硬化规律，推导了纳米硅水泥土的弹塑性本构关系模型；给出了硬化模量的一般形式，结合试验数据，可以方便地求出硬化模量。 建立了纳米硅水泥土的弹塑性有限元方程，得到了叁轴试验中圆柱体试样和单桩复合地基中的应力分布、变形特性和沉降规律，最后给出了一个工程算例，计算结果表明，在其它因素相同的情况下，纳米硅水泥土的桩基沉降明显小于普通水泥土材料；当纳米硅掺量在最佳掺量范围内，纳米硅掺量大的桩基沉降小于掺量小的桩基沉降。
王文军[3]2004年在《纳米矿粉水泥土固化机理及损伤特性研究》文中研究表明水泥土工程应用广泛，然而工程实践表明，水泥土强度不够高、形成的复合地基后期变形较大等问题制约了水泥土的进一步应用，选择适宜的外掺剂改善水泥土性能是解决这些问题的重要途径。随着纳米科技的发展以及纳米材料在混凝土等水泥基材料中的应用研究，在水泥土中掺加性能优异的纳米级材料将成为一种新的尝试。本文在纳米矿粉水泥土力学特性试验研究的基础上，探讨了纳米矿粉水泥土固化机理，为纳米材料进一步应用于水泥土提供微观层次上的依据。 在总结纳米材料在水泥基材料中的应用现状以及应用前景的基础上，本文首先分析了叁种纳米矿粉的微结构特性及其与普通矿粉的微结构特性异同；通过水泥土室内无侧限抗压强度试验，探讨了纳米矿粉掺入比和龄期对水泥土强度的影响规律。试验结果表明，适宜的纳米硅粉掺入比下，各个龄期的水泥土强度显着提高；纳米铝粉对水泥土的增强效果不明显；直至90d时，纳米钛粉仍然降低水泥土强度。根据试验结果，分析了纳米硅粉水泥土的变形特性，并对其应力应变曲线进行了二次抛物线拟合分析，推导了曲线上升段的表达式。 结合水泥石强度试验和XRD试验，从火山灰效应、填充效应、水泥水化促进作用和微结构改善作用等方面探讨了叁种纳米矿粉在水泥水化硬化过程中的作用机理；从这四个方面出发，对比分析了纳米硅粉和普通硅粉作用机理的异同点，分析表明，纳米硅粉的优异特性主要表现为颗粒细度、晶体结构、表面羟基等特性。 设计了叁组室内试验，分别探讨了纳米硅粉对粘性土物理力学性能的影响；结合试验结果和土质学基本理论，提出从水分子吸附作用、胶结作用、填充作用叁个方面探讨纳米硅粉与粘性土之间的作用机理。 结合SEM试验，探讨了纳米硅粉水泥土的微结构特点。在研究水泥浆—纳米硅粉、纳米硅粉—粘性土、水泥浆—粘性土相互作用的基础上，将纳米硅粉水泥土的固化机理总结为：水泥水化物的胶结作用、粘土颗粒中的离子交换效应和“二次反应”、纳米硅粉的火山灰效应、纳米硅粉的填充效应、纳米硅粉的胶结作用。根据固化机理，解释了水泥土和水泥石强度试验中的一些现象和规律，分析了纳米硅粉改性水泥土的适用性。 最后，通过室内试验分析了纳米硅粉水泥土的细观损伤机制及其损伤特性，建立了无侧限轴向压缩条件下的弹塑性损伤模型，分析了损伤演化规律。研究表明，纳米硅粉水泥土内部存在明显的损伤现象，掺加纳米硅粉，水泥土损伤特性发生改变：与试验曲线的对比结果表明，本文采用的损伤变量和损伤模型能够较真实地反映纳米硅粉水泥土的损伤特性。
张志敏[4]2015年在《纳米CaO水泥土的工程特性研究》文中研究表明水泥土由于其所具有的施工方便、对周围环境影响较小、价格低廉和加固效果显着等特点被广泛应用于各类软土加固工程中。水泥土是一种人工改良软土的材料，将需要处理的软土经过与水泥搅拌而形成的水泥土具有整体性、低压缩性、水稳定性。但后期经过验证发现水泥土由于强度不高、变形较大在很多应用上也会受到限制。论文根据纳米材料所具有的优异性能，将纳米CaO掺入到水泥土中，通过正交设计试验和全面试验，分析纳米CaO水泥土在不同水泥掺入比与不同纳米CaO掺入比的条件下，水泥土的无侧限抗压强度变化规律；将纳米CaO水泥土进行不同养护龄期后通过声波测速试验观察其波速的变化情况而比较水泥土的强度改变；分析了纳米CaO水泥土的应力-应变关系特征和强度增长规律，并采用了纯水泥土与纳米CaO水泥土的电镜照片，分析了的微观结构特征和结构的变化。研究认为：（1）在正交设计试验中发现水泥掺量为20%，纳米CaO掺入比为10‰，水灰比0.35时水泥土的无侧限抗压强度最高，这个组合为正交设计中的最佳配比。（2）通过全面试验中在四个水泥掺入比中当纳米CaO含量为10‰时在同一养护龄期时无侧限抗压强度最高，也验证了正交试验设计结果的可靠性。（3）通过扫描电镜能够看到水泥土与纳米CaO水泥土相对原状土大孔隙减小，结构更加密实；纳米CaO作为水泥土外掺剂在水泥土中将土团粒能够相对更加紧密胶结的同时，也细化了孔隙。（4）掺加纳米CaO的水泥土的应力-应变关系上升段时似弹性变形阶段的曲线斜率要与同养护龄期同水泥掺入比的斜率大。（5）经过拟合得到水泥土变形模量与抗压强度关系式为：E50=64qu，纳米CaO水泥土变形模量与抗压强度关系式为：E50=73qu。
张茂花, 刘亚静[5]2014年在《纳米水泥土研究进展概述》文中研究表明对已有纳米水泥土的研究现状和研究成果(如纳米水泥土的强度特性、损伤特性、固化机理、抗腐蚀性等)进行了分析和总结,并提出了在纳米水泥土研究中亟待解决的一些问题,为其进一步研究和工程应用提供了方向。
郭印[6]2007年在《淤泥质土的固化及力学特性的研究》文中指出水泥土在工程中得到了广泛的应用，然而工程实践表明，当遇到含水量高且富含有机质的淤泥质土时，采用水泥固化淤泥质土往往会出现固化土的强度偏低，搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题，使得处理成本大大增加，因此有必要选择适宜的外掺剂来改善水泥土的性能。本文在国家自然科学基金资助项目“有机质土的固化及其物理力学特性研究(50678158)”的资助下，总结了土壤固化剂的研究现状和展望，分析了腐殖酸对水泥土固化过程的影响机理，提出固化淤泥质土的对策；基于室内单掺和正交试验确定了针对淤泥质土的固化剂最优配方；在分析各因素对固化土强度影响规律的基础上，建立固化土强度预测模型；基于叁轴试验数据的分析，建立了固化土的非线性本构关系；最后采用FLAG软件模拟了固化土在叁轴试验中应力应变曲线，主要内容如下：(1)分析了腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理，提出固化淤泥质土的对策；(2)通过单掺试验初步确定了水泥、苛性钠、叁乙醇胺、高效减水剂FDN、水玻璃、生石膏、高锰酸钾和生石灰各添加剂对固化效果影响规律和掺量范围；(3)通过正交试验以及补充试验优化了针对高含水量、高有机质含量的淤泥质土的固化剂GX07的配比，并与其它固化剂进行了固化效果对比分析，验证了该固化剂GX07在强度方面的优越性；(4)通过无侧限抗压强度试验，分析不同有机质含量、固化剂掺量、水泥掺量、含水量和龄期对固化土强度的影响规律，在此基础上建立综合考虑各因素影响的固化土强度预测模型；(5)通过常规叁轴试验，分析围压对固化有机质土力学特性的影响规律，同时得到了淤泥质固化土抗剪强度指标与其抗压强度的关系；(6)对无侧限抗压强度和叁轴试验中的应力应变关系曲线进行非线性拟合，建立了符合固化土自身特点的非线性本构关系；(7)建立了固化土强度指标的扰动演化规律，采用有限差分法实现了考虑固化土应力应变曲线软化和硬化特性的模拟。
李智彦[7]2006年在《水泥土工程性能实验研究》文中研究说明水泥土是按一定水灰比的水泥浆与土体均匀搅拌,使水泥与土发生物理、化学作用,生成整体的、坚硬的、水稳定性的生成物。水泥土的应用在我国南方及沿海地区得到广泛的推广,采用水泥土及相关的地基处理方法加固的土质多为淤泥、淤泥质土、地基承载力不大于 120kPa 的粘性土和粉性土。但是在土质的物理力学性能较好的地区,水泥土的应用较少。即使有所应用,也是直接应用软土地区的经验参数。这样,不仅造成地层功能上的损失,而且会增加施工成本,也造成了经济浪费。为此,本文通过大量的室内试验对北京地区土层搅拌后的水泥土工程性能进行了研究。本文对水泥土作用机理进行了详细的总结,对不同水灰比、不同水泥掺入比情况下的水泥土工程性能做了大量试验,包括单轴无侧限抗压试验、应力–应变关系试验、叁轴压缩试验及抗渗试验等,并得出以下结论:1.水泥土中水泥的物理-化学作用是在具有活性的土介质围绕并参与下进行的,与一般水泥混凝土相比,作用更为复杂,反应速度更缓慢,其强度提高也是一个缓慢的过程,整体表现为水泥土强度随龄期增长而增长。2.水泥土工程性质随龄期的增长表现出增长的趋势,主要表现为水泥土无侧限抗压强度的增加和弹性模量的增加。3.随着搅拌过程中水灰比的增加,水泥土工程性能表现为减小趋势,相同水灰比的条件下,原地土土层性质越好,其强度就越大。4.随着水泥掺入比的增加,水泥土的强度总体表现为增大的趋势。5.水泥土的抗渗性能好,可以达到临时支护防水结构的要求。并与软土地区水泥土进行了对比分析,系统地研究了土层物理性质较好的北京地区的水泥土工程性能。为土层物理力学性质较好地区应用水泥土提供可供工程研究借鉴的数据与参数,为水泥土的应用和推广积累了基础数据。
王文军, 朱向荣[8]2004年在《纳米硅粉水泥土的强度特性及固化机理研究》文中研究表明将性能优异的纳米硅粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究。通过室内试验,探讨了纳米硅粉水泥土的强度特性。试验表明,一定掺量下的纳米硅粉能够显着提高水泥土的各个龄期强度。结合试验测试和理论分析,探讨了纳米硅粉在水泥水化硬化过程中的作用以及纳米硅粉与土之间的作用,在此基础上,分析了纳米硅粉改性水泥土工程性状的机理,旨在为纳米硅粉应用于工程实践开展理论和试验研究探索。
王立峰, 朱向荣, 张学文, 王文军[9]2005年在《纳米硅水泥土屈服特性分析》文中认为在试验的基础上,首先描绘出纳米硅水泥土在子午面上的图形,假定偏平面上拉、压屈服点以椭圆线相连,建立了纳米硅水泥土的屈服准则。并与常规岩土材料的屈服准则进行了比较和试验验证,结果表明:建立的屈服函数比较符合纳米硅水泥土的屈服性状。
李雪刚[10]2013年在《杭州海相软土的固化及其理论研究》文中提出杭州地区海相沉积软土具有天然含水量高,压缩性高,承载力低,有机质含量高等工程特性,在对其进行固化处理时,由于高有机质含量的存在,水泥固化效果并不理想,因此有必要选择适宜的添加剂来改善水泥固化的效果,从而配制一种高效复合固化剂,并且开发针对各种不同有机质含量软土的固化剂产品；为了将所开发的固化剂更好的应用于工程实际,需要对固化土的强度形成规律和固化土渗透性等物理力学特性进行研究；另外,研究适宜固化土的本构模型是对固化土进行数值模拟的基础。为此,本文主要开展如下工作：(1)从软土的成因分布,化学,物理力学性质,应力应变关系,结构性等方面对杭州地区第四纪全新统海相沉积软土进行系统的研究,从而科学评价杭州软土的工程特性。(2)针对杭州地区海相软土高有机质含量和高含水量的特性,在添加水泥的基础上,从选择合适的矿物填料,减薄土壤双电层的厚度,提高土壤PH值,增强早期强度,调节水泥离子和黏土颗粒的活性等五个方面选定生石膏,生石灰,碳酸钠,FDN,水玻璃,叁乙醇胺等六种添加剂来改善有机质软土的固化,开发性能优越的高效复合固化剂。(3)利用响应面法来对添加剂进行优选和配方研究,并考察各影响因子的交互作用规律。确定不同有机质含量的最优固化剂掺量和水泥掺量,使得所开发的固化剂产品能适应于各种不同有机质含量的软土。(4)采用水泥及固化剂GX08对有机质土进行固化,分析各种因素对强度的影响规律,在此基础上,建立同时考虑固化土中有机质含量、水泥掺量、固化剂掺量和龄期影响的固化土综合强度预测模型。(5)分析固化土的重度和含水量等指标受不同配比和龄期影响的变化规律。在对复合固化剂作用下固化土渗透性的变化规律进行研究的基础上,建立复合固化土的渗透系数预测方法。(6)考虑有机质含量,固化剂掺量和水泥掺量叁个因素影响下的损伤本构模型参数的变化规律,以及损伤变量的演化规律,最终建立综合考虑有机质含量,固化剂掺量和水泥掺量影响的固化土弹塑性损伤模型。
参考文献：
[1]. 纳米材料水泥土工程性状试验研究[D]. 李刚. 浙江大学. 2003
[2]. 纳米硅水泥土工程特性及本构模型研究[D]. 王立峰. 浙江大学. 2003
[3]. 纳米矿粉水泥土固化机理及损伤特性研究[D]. 王文军. 浙江大学. 2004
[4]. 纳米CaO水泥土的工程特性研究[D]. 张志敏. 吉林大学. 2015
[5]. 纳米水泥土研究进展概述[J]. 张茂花, 刘亚静. 山西建筑. 2014
[6]. 淤泥质土的固化及力学特性的研究[D]. 郭印. 浙江大学. 2007
[7]. 水泥土工程性能实验研究[D]. 李智彦. 中国地质大学（北京）. 2006
[8]. 纳米硅粉水泥土的强度特性及固化机理研究[J]. 王文军, 朱向荣. 岩土力学. 2004
[9]. 纳米硅水泥土屈服特性分析[J]. 王立峰, 朱向荣, 张学文, 王文军. 科技通报. 2005
[10]. 杭州海相软土的固化及其理论研究[D]. 李雪刚. 浙江大学. 2013