? ? ??本文以內(nèi)蒙古河套地區(qū)粉質(zhì)粘土為原材料，利用水泥固化土技術原理，通過在水泥土中摻加粉煤灰，再利用強堿激發(fā)粉煤灰水泥土，配制具有高強度及耐久性良好的新型材料，以便應用于工程實際中。本文主要的研究工作有：
　　1、通過改變水泥土試驗條件、改變水泥土成分，研究原材料對水泥土無側(cè)限抗壓強度的影響及摻加劑對水泥土強度的影響程度，總結(jié)水泥土強度變化規(guī)律。通過對水泥土、粉煤灰水泥土、復合水泥土進行漸進式的研究，設計配合比方案。
　　2、通過改變摻加物質(zhì)及摻加物的用量更新試驗方案，來改善水泥土性能。以水泥土中摻加粉煤灰為基礎，重點研究如何提高粉煤灰水泥土及激發(fā)粉煤灰活性以后的復合水泥土的抗壓強度及耐久性。對水泥土各摻加劑進行權重分析、各因素用量水平分析及試驗的誤差分析，得出粉煤灰水泥土及復合水泥土的組成成分對水泥土性質(zhì)的影響權重，并對權重分析結(jié)果進行試驗驗證，使復合水泥土配合比得到進一步優(yōu)化，設計出具有高強度的新型復合材料。
　　3、對三類水泥土進行滲透試驗、凍融循環(huán)試驗、抗沖刷試驗研究，通過對三類水泥土養(yǎng)護不同齡期進行試驗對比，得出不同水泥土，尤其是被激發(fā)后粉煤灰水泥土及改善后的復合水泥土的滲透性能及耐久性的變化規(guī)律。結(jié)合水泥土試驗過程中的外觀形態(tài)變化及對微觀電鏡照片進行分析，研究水泥土經(jīng)過凍融破壞后，抗壓強度退化機理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。由于水泥土屬于粘脆性材料，因此研究水泥土的滲透性及耐久性具有重要的工程實際意義。
　　4、宏觀上，對水泥土破壞的形態(tài)特征進行細致觀察；微觀上，利用掃描電鏡技術及能譜分析技術，結(jié)合水泥土固化機理，深入分析標準養(yǎng)護后不同水泥土的生成物成分、數(shù)量、形態(tài)及結(jié)構(gòu)的不同，找出不同水泥土無側(cè)限抗壓強度不同的內(nèi)在原因。
　　5、從力學機理分析復合水泥土的改良效果。對復合水泥土進行反復加卸載試驗，研究復合水泥土的應力應變變化規(guī)律、彈性模量的變化規(guī)律，通過研究損傷度計算方法，研究其損傷退化規(guī)律，建立單軸受壓狀態(tài)下復合水泥土的彈塑性損傷模型。
　　根據(jù)室內(nèi)試驗并對試驗結(jié)果深入研究分析，得出如下成果：
　　1、在用強堿激發(fā)粉煤灰水泥土的基礎上，進行正交試驗，得到復合水泥土的最優(yōu)配合比為：土壤：水：水泥：粉煤灰：氫氧化鈣：氫氧化鈉：表面活性劑=60.7%：12.3%：10%：7.50%：9%：0.40%：0.10%。此試驗方案得到標養(yǎng)28d水泥土無側(cè)限抗壓強度為11.04（MPa），結(jié)果非常理想，可用于實際工程中。各外摻劑因子的權重為：氫氧化鈉為2.64、粉煤灰為2.62、氫氧化鈣為1.47、表面活性劑為1.27，對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析，得出試驗誤差為0.57，偏差較小，結(jié)果可信度高。
　　2、通過摻加石灰這種堿性物質(zhì)，可以大大提高粉煤灰水泥土抗?jié)B性能。以摻加15%的粉煤灰為例，加入石灰的粉煤灰水泥土的滲透系數(shù)為1.87310-8cm/s，是不加石灰的粉煤灰水泥土滲透系數(shù)的33%。由于粉煤灰、石灰是工程常見材料，從而得到一種針對河套地區(qū)粉質(zhì)粘土抗?jié)B性能良好的材料配比：水：水泥：粉煤灰：石灰：粉質(zhì)粘土=12%：10%：15%：3.75%：59.3%。復合水泥土方案8的配比與加石灰粉煤灰水泥土相比，28d齡期的復合水泥土的抗?jié)B性能提高了45%。
　　3、對復合水泥土不同試驗方案進行了大量地凍融循環(huán)試驗研究，得出不同凍融循環(huán)對水泥土抗壓強度破壞的機理：凍融循環(huán)12次以后，水泥土強度損傷達到30%以上，循環(huán)20次以后，水泥土基本被完全破壞。結(jié)合復合水泥土凍融破壞的變形特征，得出了復合水泥土凍融破壞過程強度損失和質(zhì)量損失的變化規(guī)律，對凍融后水泥土強度的變化規(guī)律進行擬合，得出擬合曲線方程。
　　4、結(jié)合SEM試驗照片和能譜分析，觀察了粉煤灰水泥土及復合水泥土的微結(jié)構(gòu)特點，分析了復合水泥材料的生成物類別和形態(tài)，進一步分析了粉煤灰水泥土及復合水泥土的固化機理，從本質(zhì)上找出了復合水泥土抗壓強度性能、抗?jié)B性、耐久性優(yōu)于水泥土的內(nèi)在原因。
　　5、通過對不同類別不同齡期的水泥土進行反復加卸載試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行采集，分析水泥土與復合水泥土的應力應變不同及變化規(guī)律，推導應力應變本構(gòu)方程；根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，分析復合水泥土的細觀損傷機制及其損傷演化規(guī)律，定義并得出復合水泥土這種新材料的損傷度，建立單軸壓縮條件下的彈塑性損傷模型。
? ? ?關鍵詞：摻合粉煤灰 ?復合水泥土 ?力學性能 ?耐久性試驗?