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原文传递离子土壤固化剂固化土微观固化机理及宏观力学强度研究

论文题名：	离子土壤固化剂固化土微观固化机理及宏观力学强度研究
关键词：	道路工程;液态离子土壤固化剂;微观固化机理;力学强度
摘要：	传统道路工程建设中需要大量使用砂砾石、水泥、石灰等高能耗、高污染的土工材料，不仅建设成本高，而且环境破坏与污染的代价极大。为节约资源、保护环境，充裕的地区土壤资源逐渐被用于工程建筑和地基。　　浙江金华地区广泛分布的红色土壤为低液限粘土，具有强度较低，土体变形较大等不良物理性质，无法满足工程需求。为了提高当地红粘土的性能，本文综合比较各种固化剂的适用性和作用效果，选取液态离子土壤固化剂(Ionic Soil Stabilizer,ISS，以下简称“离子固化剂”)对金华地区红粘土进行了固化改良适用性分析。本文研究内容包括以下四部分: 　　首先，本文通过系列物化及微观试验，探究了离子固化剂基本物化参数，以及红粘土固化前后微观结构特征参数与变化规律，并通过无侧限抗压强度测试掌握了离子土壤固化剂固化粘土（以下简称“离子固化土”）的强度特征。研究结果表明，离子固化剂作为一种表面活性剂类土壤固化剂，具有高导电性、强酸性，能使含铁离子物质的胶结作用加强，提高红粘土强度;固化剂与粘土颗粒表面的1价阳离子发生交换，从而增大渗透液电导率;固化粘土矿物颗粒以“面—面”形式接触，结构更紧密;固化前后各土样的X射线衍射图谱基本重合，未出现新矿物的衍射峰和衍射特征值，，因此推断，固化过程无新矿物生成;固化后土体聚集、凝结，逐渐形成较大颗粒，且当离子固化剂掺量为0.014％时，土样颗粒比表面积和孔容均分别减小至最小值，而无侧限抗压强度则达到最大。　　其次，考虑离子固化土无侧限抗压强度的影响因素EN-1掺量、比表面积、孔体积、塑性指数、平均孔径、SEM角度标准差之间存在着非线性映射关系，选取灰色关联度理论，分析了固化土强度影响因素之间的灰色关联度。将灰色关联度与传统BP神经网络模型相结合，改良了传统BP神经网络模型，建立了灰色关联分析的BP神经网络分析模型，实现了离子固化土微观结构特征与抗压强度之间的关联性表达。　　再次，为进一步改善离子固化土强度以达到筑路材料强度要求，本文选取硅酸盐水泥和熟石灰作为碱性固化剂与离子固化剂共同掺入红粘土以改善离子固化土材料强度，并通过一系列室内试验，研究了酸碱固化剂协同改善固化土强度的机理、方法及作用效果。实验结果表明，石灰和水泥的掺入对离子固化土性能均起到了较好的改善效果，石灰为维持固化土后期稳定起主要作用，水泥对维持固化土早、中期稳定性起主要作用;石灰的掺入能降低离子固化土对压实度的限制要求;在酸碱固化剂共存条件下，固化土强度存在叠加效应的优势体现期。　　最终，综合考虑材料可获得性、施工要求、耐久性、承载能力、能耗、环保性、材料经济费用和使用寿命等八项因素，通过层次分析法构建材料选择的多层次模糊综合评价模型，对离子固化土及同类型的水泥土、石灰土、二灰土、三灰土5种常用筑路材料的综合成本，进行多层次模糊综合评价分析。分析结果表明:基于能耗与环保性因素考虑，离子固化土能耗小，环保性好，较其他材料具有一定的优势。
作者：	罗小花
专业：	智能交通技术
导师：	邱欣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	浙江师范大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文