轮胎颗粒压实稳定土(CSSRC)的力学性能研究

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轮胎颗粒压实稳定土(CSSRC)是由原料土、废旧轮胎颗粒、水泥及水经充分混合搅拌后击实制成的一种密度和强度可以调节的混合土。它的压实特性、强度特性及变形特性会受到各种原材料自身物理力学性质及配比的影响。本文采用室内试验测试了各原材料对CSSRC物理力学性能的影响,并通过理论分析探讨了各组成材料对混合土强度特性及变形特性的影响机理。本文的主要研究内容和取得的研究成果包括:
  (1)测试了轮胎颗粒与水泥含量对CSSRC击实性能的影响,研究了混合土干密度及含水率的变化规律,发现无论是标准轻型击实还是标准重型击实,CSSRC均存在一个最优含水率使其达到最大干密度。CSSRC在击实作用下的最大干密度随轮胎颗粒含量的增加而线性减小,最小仅1.24g/cm3,比纯原料土的最大干密度降低了27%。轮胎颗粒含量较多时,增加含水率比增加击实功更容易使CSSRC的干密度达到最大。CSSRC在击实作用下的最优含水率也轮胎颗粒含量的增加而线性减小。
  (2)测试了CSSRC于侧限条件下的压缩性能,发现CSSRC的压缩应变ε及孔隙率变化率(e0-e)/e0随着轮胎颗粒含量U的增加而线性增加。当竖向应力0.5MPa≤p≤4MPa时,CSSRC的侧限压缩时的应力应变关系在半对数坐标系上呈线性变化。在e-lgp曲线中,CSSRC的孔隙比随着竖向应力的增大呈线性减小,其直线段的斜率成为CSSRC的压缩系数Cc,接近于一个常量,不随p及轮胎颗粒及水泥含量的变化而变化。
  (3)测定了各配比下CSSRC的无侧限抗压强度,对CSSRC的强度特性及变形特性进行了分析,发现轮胎颗粒含量较低时,采用重型击实比采用轻型击实更容易提高CSSRC试样的无侧限抗压强度,轮胎颗粒含量较高时则相反。CSSRC的无侧限抗压强度随水泥含量的增加而逐渐增加,掺有轮胎颗粒轻型击实试样的无侧限抗压强度最高可达1100kPa,当轮胎颗粒含量大于10%时,轮胎颗粒含量对CSSRC试样无侧限抗压强度的影响曲线呈线性减小,轮胎颗粒含量为55%的轻型击实试样的无侧限抗压强度为569kPa。
  (4)研究了轮胎颗粒和水泥对CSSRC剪切性能的影响,发现无论是轻型击实还是重型击实,CSSRC试样的抗剪强度均随垂直压力的增加呈线性增加,符合土的抗剪强度公式。CSSRC的黏聚力和内摩擦角随着轮胎颗粒含量的增加而逐渐减小,原因在于轮胎颗粒的加入降低了试样的原始黏聚力和滑动摩擦;CSSRC的的黏聚力和内摩擦角随着水泥含量的增加而逐渐增加,原因在于水泥的加入提高了试样的固化黏聚力和咬合摩擦。
  (5)CSSRC的承载比试验研究发现,CSSRC的膨胀量随轮胎颗粒含量的增加而逐渐增加,随水泥含量的增加而逐渐减小。CSSRC试样在泡水4昼夜后的膨胀量随轮胎颗粒含量的增加呈线性增加。CSSRC的承载比随轮胎颗粒含量的增加而逐渐减少,但减少幅度不大,承载比随着水泥含量的逐渐增大,水泥含量为5%试样的承载比最高可比水泥含量为1%试样的承载比提升80%。
  通过对CSSRC的物理力学性能研究得出CSSRC可用于岩土工程中,可改良填土的的密度及强度特性,同时可解决废旧轮胎其他处理方式带来的占用土地、污染环境等问题。
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