2018淤泥混合轻质土室内制备实验研究

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　　摘 要 通过室内试验，对淤泥混合轻质土的制作技术和基本物理，力学性质进行试验研究。为开发研制出符合我国国情的气泡混合轻量土，深入了解其物理力学性质，促进气泡混合轻量土的应用，完善和发展气泡混合轻量土技术做铺垫。该文将结合室内试验对EPS淤泥混合轻量土进行系统的理论研究与分析。
　　关键词 淤泥混合轻质土 室内制备 实验
　　气泡混合轻质土是近十年发展起来的新型轻质填土材料。它是在原料土中按照一定的比例添加固化剂、水和预先制作的气泡群，进行充分的混合、搅拌后所形成的轻型土工材料。由于该材料具有轻质性、强度可调节性、高流动性和固化后的自立性、良好的施工性、耐久性和隔热性等优良特性，在岩土工程中应用较为广泛，如软土地基处理，桥(涵)背回填，寒区冻土路基隔热保温及台背填土防冻胀及路基加宽等。
　　1、试样制备
　　1.1实验原料的选择
　　我们的原料土采用淤泥，淤泥为机质和矿物质的综合物，沉积时代新，具有高孔隙比、高含水量、高压缩性、强度低、灵敏度高、渗透系数小等特点。以发泡的聚苯乙烯(EPS)作为添加剂，本研究中所选择的EPS颗粒的粒径较均匀，为2～3mm。以普通硅酸盐水泥(强度等级R32.5，32.5 ，R42.5，42.5，R52.5，52.5。本实验选用的是R32.5的普通硅酸盐水泥。)作为固化剂，包括其他原料：水，砂子等。混合拌制而成具有轻质高强的EPS淤泥混合轻量土。
　　1.2试样尺寸
　　密度及无侧限抗压强度采用直径为62mm，高度为124mm;固结试验采用环刀(内径61.8mm、高度20mm)制样，三轴压缩试验采用直径为39.1mm、高度为80mm的试样。
　　在制备的过程中，与普通混凝土试块制备并无太大差异，值得注意的是EPS的掺量要严格控制符合标准，因为EPS掺量较少，对轻量土的性质影响较大。故实验要做到严谨细致。
　　2、EPS淤泥混合轻量土的性质研究
　　Eps淤泥混合轻量土作为一种特殊填土材料，目前国内对其物理力学特性的研究，目前国内还很少，没有试验规程可循。为研究Eps淤泥混合轻量土的物理力学特性。依据《土工试验方法标准》(GB/T-50123-1999)，对其性质进行如下研究：
　　2.1密度的测定
　　通过测定EPS淤泥混合轻量土的密度，以便了轻量土解疏密状态，供换算轻量土的其他物理力学指标和程设计之用。
　　密度的测定有环刀法、水银排开法、蜡封法、密度湿度计法和灌砂法等。本研究采用的是环刀法。
　　通过对不同变量下轻量土密度的测定表明EPS掺量对EPS淤泥混合轻量土EPS 的密度影响较大，是混合轻量土强度的重要影响因素。虽然水泥掺入比不同，但密度降低幅度基本上一致，且随着EPS掺量的增大而减少，降低幅度较大。
　　2.2无侧限抗压强度试验
　　本实验是将试件在无侧向压力的条件下，测定其抵抗轴向压力的极限强度。本研究进行试验的目的是快速取得Eps淤泥混合轻量土抗压强度随水泥掺入比、含水量、密度和龄期的变化规律，确定强度特性相对稳定、且密度较小的配比。对经过密度测定的试样，在应变控制式无侧限压缩仪上，测试其无侧限抗压强度值，试验过程中以应变控制。
　　对数据记录并处理，绘制应力―应变曲线。
　　以轴向应力为纵坐标，轴向应变为横坐标，绘制应力―应变曲线。以最大轴向应力作为无侧限抗压强度。若最大轴向应力不明显，取轴向应变15%处的应力作为该试件的无侧根抗压强度。
　　2.3压缩固结试验
　　土样在实际的工程运用中会因为受力而产生一定的变形，固结试验的目的是获得在一定大小的外力作用下土体体积的变化与外力作用时间的关系。固结(压缩)试验是使试样在侧向不变形的条件下，受竖向力的作用，量测试样轴向变形速率和在每级荷载作用下的最终压缩量，其成果用于沉降计算和一维固结计算。
　　通过压缩固结试验，主要是研究EPS含量、水泥掺入比、含水量、密度和龄期等对EPS淤泥混合轻量土压缩变形特性以及压缩屈服应力、压缩模量等的影响。
　　2.4三轴压缩试验
　　取试样，根据排水条件，分别进行不固结不排水剪试验(UU)、固结不排水剪试验(CU)、固结排水剪试验(CD)三种试验。
　　分别施加恒定不同的轴向压力，进行剪切直至破坏，从而确定土的强度参数。三轴压缩试验的目的，是研究轴向压力作用下，EPS淤泥混合轻量土应力应变特性的变化规律和抗剪强度指标的确定，分析水泥掺入比、密度和龄期对抗剪强度指标的影响等等。
　　通过对固结不排水三轴压缩试验结果的分析，抗剪强度指标的内摩擦角和粘聚力随水泥掺入比、密度和龄期不同而有所不同。水泥掺入比较小的轻量土，不固结不排水三轴压缩试验的抗剪强度特性不符合莫尔库仑强度理论，而水泥掺入比较大时，混合土的抗剪强度特性与一般土体具有很大的相似性。
　　3、结论
　　通过试样的制备以及上述实验，研究表明，影响EPS淤泥混合轻量土容重和强度的主要因素是轻质土中EPS的含量以及固化剂的比例。因此，固化剂是制备EPS淤泥混合轻量土的关键，直接决定着气泡混合轻质土的质量。
　　参考文献：
　　[1] 陈忠平，王树林.气泡混合轻质土及其应用综述[J].中外公路，2003(05).
　　[2] GB/50123-1999，土工试验方法标准[S].
　　[3] 卢廷浩.土力学[M].北京：高等教育出版社，2010(1).