水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性分析

为探究水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性,开展了常规5%水泥掺量与不同含量粉土混掺条件下改性风积沙冻融循环试验,研究冻融条件下其强度衰减与质量体积变化规律。结果表明:经过2次冻融循环,改良风积沙抗压强度及峰值应变与粉土掺量呈正相关关系;随冻融循环次数增加,高粉土掺量与低粉土掺量改良风积沙抗压和抗破坏变形能力下降均较明显;15%粉土掺量改良风积沙结构稳定性最强;随冻融次数增加,单掺水泥与粉土水泥混掺的风积沙体积变化率均呈现下降趋势,但5%水泥+15%粉土掺量下降幅度最低,而单掺5%水泥改良风积沙质量损失率呈线性增加规律;采用强度衰减系数可更加直观有效地反映此类改良风积沙土冻融后的土体强度变化规律。

掺水泥粉土的改良风积沙三轴压缩特性

基于单掺5%水泥的经济性设计指标,开展了混掺水泥粉土的改良风积沙三轴压缩试验,分析了改良风积沙试样不同围压下的应力-应变及强度特性,揭示了不同掺比改良风积沙黏聚力和内摩擦角的变化规律,以及改良风积沙的破坏形式及剪切破坏机理。结果表明:改良风积沙的应力-应变关系曲线均为应变软化型曲线;弹性模量和破坏强度与围压正相关,弹性模量在粉土掺量增至15%时达到峰值;破坏强度与粉土掺量正相关;10%粉土掺量下改良风积沙黏聚力最大,内摩擦角则随粉土掺量增加而单调增长。水泥水化物包裹在沙粒表面,增加了沙粒表面粗糙度,并在沙粒之间的空隙形成网状结构,将沙粒联结起来,阻碍沙粒相对运动;掺入适量粉土可填充沙粒和水化物之间的空隙,但过量粉土会制约水化反应,同时碱性离子与水化物反应产生胶结能力差的硅酸钠和铝酸钠,导致改良风积沙整体性能下降。

混掺粉土与水泥改良风积沙堤坝性能试验研究

风积沙堤坝结构在地震荷载作用下易发生液化破坏。为有效提高堤坝抗震性,开展了掺入适量水泥与粉土改良筑堤风积沙的相关性能试验,并仿真分析了边坡抗震稳定性。研究表明,单掺5%水泥可有效提高风积沙最大干密度、粘聚力,但保证压实度时难以充分发挥水泥粘结作用,且风积沙颗粒表面光滑,胶凝-沙粒联结体形成骨架对内摩擦角影响相对较小;单掺5%水泥基础上掺入粉土可进一步提高风积沙最大干密度,且粉土掺量为10%时风积沙改良效果最好,边坡抗震稳定安全系数最大;掺粉土至15%~20%时内摩擦角提高,但粘聚力下降。说明适量粉土掺入后颗粒吸水性增强,改善了水泥胶凝和沙土粘结性能,而过量粉土掺入,粉土吸附水分超量进而制约了水泥水化联结效应,导致混合土体粘聚力下降;基于5%水泥掺量下的粉土掺量不超过15%,可显著改善整体级配、降低孔隙比、增大风积沙内摩擦角。