钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

吴燕开; 王浩; 苗盛瑶; 韩天; 曹玉鹏

doi:10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.02.005

山东科技大学学报（自然科学版） ›› 2021, Vol. 40 ›› Issue (02) : 41 -50. DOI: 10.16452/j.cnki.sdkjzk.2021.02.005

钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

吴燕开, 王浩, 苗盛瑶, 韩天, 曹玉鹏

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摘要

膨胀土是一种具有多裂隙性、超固结性和反复胀缩性的非饱和土。在干湿气候交替变化的环境中会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生,通过化学改良法改善水土间相互作用,可达到改良膨胀土工程特性的目的。利用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下力学特性变化规律及其改良机理。将纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)4种土体进行不同次数干湿循环作用后,进行体积变化率试验、不固结不排水三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,改良土体的体积变化率较未改良土试样有了相当大的减小;改良膨胀土强度有大幅度提升,并且其强度关系总有Es-SSP-C-N>Es-C>Es-SSP-C>Es;在干湿循环作用下改良土仍能保持较高的强度水平,且随循环次数增加强度有所提升。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)技术对4种土体在干湿循环次数变化时的微观形貌和物相成分进行分析,发现水泥和钢渣粉水化致使土体颗粒变得密实,水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物逐渐增多,弱化了干湿循环中水的侵蚀作用,确保其强度在干湿循环过程中保持稳定。