论文部分内容阅读
随着我国道路交通量和交通荷载的日益增加，建设中所存在的高填土路基、软土地基处理、沉降差异、边坡稳定等问题对道路基层和路基的质量和耐久性有着重要的影响，气泡混合土技术应用对这些问题的解决具有重要意义。论文进行了气泡混合土的制备与强度性能研究，并创新性的制备出透水性气泡混合淤泥土，对其透水性能影响因素进行分析；系统地探讨了气泡混合土强度的影响因素及变化规律和最优配合比，给出了其应用于各道路结构层的使用范围。从微观上分析和阐述了各种因素对强度的影响，运用ANSYS软件建立气泡混合土模型并对分析了受压过程中的应力分布，对模型计算值和实验值进行误差分析。论文的主要内容包括： (1)在泡沫混凝土配合比设计的计算方法和试验方法上基础上对气泡混合土和透水性气泡混合淤泥土的配合比设计进行了改进和调整，并制备出了满足强度和密度要求的试样。 (2)通过抗压强度试验发现影响气泡混合土强度的因素主要有：原料土掺量、泡沫量、水灰比和试样养护龄期，揭示了抗压强度随各影响因素的变化规律。确定了在道路结构层中的使用范围，得到7天和28天的气泡混合粘土CBR与抗压强度的关系式。提出了正交试验条件下的气泡混合土最优配合比为：淤泥土（粘土）掺量20％，水灰比0.5，泡沫掺量24g/L。 (3)研究了透水性气泡混合淤泥土的制备，结果表明，影响气泡混合淤泥土强度和透水系数的主要影响因素是砂掺量和水灰比。低水灰比条件下更容易获得透水性能良好的气泡混合淤泥土，此条件下最优的透水性气泡混合淤泥土的配比为：水灰比0.28，砂掺量为40%，减水剂掺量为0.90%，可将其用于公路透水路基填筑。 (4)采用扫描电镜技术，观察内部孔结构，定性研究了气泡混合土的强度微观机理。研究表明：水泥颗粒通过改变原料土的状态增加其强度，水灰比、泡沫添加量、龄期的变化改变了气泡混合土的孔结构和内部水化产物结构。 (5)根据所测气泡混合土孔隙率和平均孔径，利用ANSYS软件建立对应的有限元模型，通过计算得到受力过程中模型应力分布图，发现各组最大应力主要分布在相邻孔隙之间的实体部分，较小应力主要分布在实体尺寸较大的部分。抗压强度荷载下计算得到的最大单位荷载应力相比试验最大单位荷载应力均较小，气泡混合淤泥土误差范围为12.15%～18.73%，气泡混合粘土误差范围为3.15%～12.15%。淤泥土杂质含量高，稳定性低等特点使气泡混合淤泥土误差范围较大。有限元计算模型可以为预测气泡混合土抗压强度提供参考。 研究表明，气泡混合土强度能够满足道路不同结构层使用要求，透水性气泡混合淤泥土可用于透水路基填筑，有利于解决软土地基换填、淤泥资源化利用等问题。