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掺加纳米SiO2水泥复合固化土力学性能研究及数值分析
| 论文题名： | 掺加纳米SiO2水泥复合固化土力学性能研究及数值分析 |
| 关键词： | 道路工程;水泥土;纳米二氧化硅;力学性能 |
| 摘要： | 水泥土半刚性基层作为我国道路基层的典型代表，其力学性能直接关系道路使用状况和寿命。研究改善水泥土的性能，提高力学指标，解决半钢性基层强度不足，延长道路使用寿命，具有重要意义。本文把纳米SiO2作为水泥土外掺剂，研究了不同水泥掺量，不同纳米SiO2掺量，不同龄期单轴无侧限抗压强度试验，系统总结了规律。在无侧限强度的基础上，探讨了对劈裂强度影响规律，以及抗压强度与劈裂强度之间关系。最后，基于Plaxis有限元软件，对比分析了纳米SiO2水泥土的优越性。主要研究内容和成果如下: (1)通过对5％、7％、9％和11％四种水泥掺量，0％、2％、4％、6％和8％五种纳米SiO2掺量，在标准养护的条件下，7天、14天和28天三个龄期单轴无侧限抗压强度的研究得到了应力应变曲线和峰值应力。结果表明，掺加纳米SiO2能提高水泥土强度，但并非越多越好。通过拟合发现，纳米SiO2的最佳掺量应当为3％～5％。掺加4％的纳米SiO2能提高水泥的7d强度约20％～40％，28d强度约10％～25％，纳米SiO2对提高水泥土早期强度效果比后期好。无论是否掺加纳米SiO2，水泥土抗压强度随着水泥掺量的增加而增加，且呈很强的线性关系。无论是否掺加纳米SiO2，水泥土抗压强度随着龄期的增长而增长，呈自然对数关系。 (2)通过对5％、7％、9％和11％四种水泥掺量，0％和4％两种纳米SiO2掺量，在标准养护条件下，7天劈裂强度的研究得到应力应变曲线和峰值应力。结果表明，掺加纳米SiO2水泥土的劈裂强度比未掺加纳米SiO2水泥土的劈裂强度提高了大约20％。无论是否掺加纳米SiO2，劈裂强度随着水泥掺量增加而增加，且呈很强线性关系。 (3)通过分析对比，发现抗压强度和劈裂强度两者之间存在较为密切的关系。水泥土劈裂强度与抗压强度之间的比值介于0.141～0.231之间。通过拟合发现，抗压强度与劈裂强度之间存在线性关系，且相关性较好，给出了拟合公式，通过拟合公式，可以用抗压强度推算劈裂强度。 (4)根据上述试验结果，基于Plaxis有限元软件，分析对比了掺加纳米SiO2水泥土和末掺加纳米SiO2水泥土作为道路半刚性基层的性能。水泥掺量7％条件下，掺加4％纳米SiO2水泥土比未掺加纳米SiO2水泥土半刚性基层的寿命提高了7.2年。掺加4％纳米SiO2水泥土能提高半刚性基层的承载力，增强路用性能。 |
| 作者： | 朱静 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 黄志义 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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