本文關(guān)鍵詞：基于PAM—有機(jī)硅改性水泥土的抗?jié)B特性研究

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【摘要】：隨著我國(guó)社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展,水泥土在市政道路、水利及護(hù)坡等防滲工程中得到廣泛使用,且工程量巨大。在這些工程中使用水泥土一方面是因?yàn)樗嗤翆儆诎雱傂圆牧?其本身具有剛性防滲材料(如防滲混凝土)強(qiáng)度較高的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又具有柔性防滲材料(如高分子防滲材料)可以發(fā)生較大變形的優(yōu)點(diǎn),另一方面水泥土施工成本低,施工方便。使用水泥土能極大地節(jié)約資源,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都極其可觀,所以研究水泥土的抗?jié)B性能是非常有必要的。當(dāng)然,我們?cè)谶@些防滲工程中使用成本較低的水泥土來(lái)代替原來(lái)昂貴的剛性或者柔性防水材料,首要考察的指標(biāo)就是水泥土的抗?jié)B性能怎么樣,能否達(dá)到工程的要求,如果達(dá)不到要求,能有什么辦法使水泥土的抗?jié)B性能滿(mǎn)足要求,所以改善水泥土的抗?jié)B性能是一個(gè)亟待解決的課題。當(dāng)前對(duì)水泥土抗?jié)B方面的研究一般采用模仿水泥砂漿或混凝土的抗?jié)B原理,添加一些單純的化學(xué)外加劑如硫鋁酸鈣或添加一些物質(zhì)填充水泥土顆粒間微小孔隙的辦法來(lái)改善水泥土的抗?jié)B性能。我們可以通過(guò)往水泥土中添加高分子聚合物和偶聯(lián)劑從物理和化學(xué)兩方面來(lái)同時(shí)改善水泥土的抗?jié)B性能。比較常用的高分子聚合物聚丙烯酰胺具有良好的絮凝性和保水性,能填充水泥土顆粒間的微小孔隙,并調(diào)節(jié)水泥土內(nèi)部的水分含量,保證水泥土內(nèi)部結(jié)構(gòu)不會(huì)因外界濕度條件的變化而輕易發(fā)生破壞;常用的偶聯(lián)劑有機(jī)硅能與水泥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu),并在水泥土內(nèi)部形成一層幾個(gè)納米厚的憎水膜,能有效的阻止外部水進(jìn)入材料內(nèi)部,從而提高水泥土的抗?jié)B性能。本文的試驗(yàn)通過(guò)向水泥土中摻入一定量的聚丙烯酰胺和有機(jī)硅來(lái)改善其抗?jié)B性能,采用水泥摻量為13%,水灰比為1.5,通過(guò)試驗(yàn)來(lái)深入和系統(tǒng)的研究其抗?jié)B性能,通過(guò)得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用Excel、Matlab等軟件分析比較得出外加劑為聚丙烯酰胺、有機(jī)硅還是復(fù)合較優(yōu),并且較優(yōu)的外加劑摻量為多少,并對(duì)最優(yōu)外加劑種類(lèi)及最優(yōu)摻量的水泥土進(jìn)行電鏡掃描(SEM)試驗(yàn),分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。最后利用灰色系統(tǒng)模型對(duì)較優(yōu)外加劑和最優(yōu)摻量組合的28d齡期下水泥土滲透系數(shù)作為考察指標(biāo)得出預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),通過(guò)與實(shí)測(cè)值相比較,得出模型是否滿(mǎn)足工程精度要求。論文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得了添加不同摻量的聚丙烯酰胺(0%、1%、3%和5%)、不同摻量的有機(jī)硅(0%、1%、3%和5%)以及同時(shí)摻兩種外加劑的水泥土在不同齡期(3d、7d、14d、28d)下的滲透系數(shù),并對(duì)水泥土滲透系數(shù)進(jìn)行了不同齡期下的極差分析、方差分析,認(rèn)為水泥土中摻入適量的有機(jī)硅和聚丙烯酰胺能有效的改善水泥土的抗?jié)B性能,并且添加兩種外加劑的水泥土其抗?jié)B性能好于只添加其中一種外加劑的水泥土,當(dāng)齡期為3d、7d、14d時(shí)聚丙烯酰胺對(duì)水泥土抗?jié)B性能的影響大于有機(jī)硅對(duì)水泥土抗?jié)B性能的影響,當(dāng)齡期為28d時(shí),有機(jī)硅對(duì)水泥土抗?jié)B性能的影響大于聚丙烯酰胺對(duì)水泥土抗?jié)B性能的影響;(2)結(jié)合Matlab、Excel等軟件分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了摻聚丙烯酰胺、摻有機(jī)硅、同時(shí)摻聚丙烯酰胺和有機(jī)硅三種情況下的回歸分析,并采取固定聚丙烯酰胺摻量,分析不同有機(jī)硅摻量對(duì)水泥土抗?jié)B性能的影響,得出:當(dāng)聚丙烯酰胺摻量為0%時(shí),對(duì)應(yīng)的最優(yōu)有機(jī)硅摻量為1%,當(dāng)聚丙烯酰胺摻量為1%時(shí),對(duì)應(yīng)的最優(yōu)有機(jī)硅摻量為5%,當(dāng)聚丙烯酰胺摻量為3%時(shí),對(duì)應(yīng)的最優(yōu)有機(jī)硅摻量為3%,當(dāng)聚丙烯酰胺摻量為5%時(shí),對(duì)應(yīng)的最優(yōu)有機(jī)硅摻量為5%;(3)對(duì)比選出的4組最優(yōu)摻量,并考慮到經(jīng)濟(jì)性,認(rèn)為最好的水泥土外加劑摻量為:聚丙烯酰胺摻量為1%時(shí),有機(jī)硅摻量為5%時(shí)和聚丙烯酰胺摻量為3%時(shí)候,有機(jī)硅摻量為3%時(shí)兩種組合,對(duì)上述兩種最優(yōu)的組合進(jìn)行3d、7d、14d、28時(shí)的電鏡掃描試驗(yàn),分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化。(4)用灰色系統(tǒng)理論GM(1,3)模型對(duì)上述最優(yōu)的兩組試件28d的試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬,得出的模擬值和實(shí)測(cè)值的誤差范圍在工程應(yīng)用的范圍之內(nèi),并利用模型對(duì)剩余的一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)并與實(shí)測(cè)值相比較,其誤差在允許范圍之內(nèi),為抗?jié)B性能的預(yù)測(cè)提供了一種可以利用的方法。綜上所述,在水泥土中摻入聚丙烯酰胺和有機(jī)硅能有效的改善其抗?jié)B性能,且齡期和兩種外加劑的摻量都能影響水泥土的抗?jié)B性能,通過(guò)試驗(yàn),在考慮經(jīng)濟(jì)性和合理性的情況下確定出了兩組最優(yōu)摻量,并利用灰色系統(tǒng)理論GM(1,3)模型對(duì)這兩組最優(yōu)摻量的28d試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,其誤差在允許范圍之內(nèi),可以作為實(shí)際工程中的預(yù)測(cè)模型。
【關(guān)鍵詞】：水泥土 聚丙烯酰胺 有機(jī)硅 抗?jié)B特性
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TU43
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 水泥土應(yīng)用情況15-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線16-17
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.4.2 技術(shù)路線17
• 1.5 本章小結(jié)17-19
• 第2章 水泥土的滲透及改性19-26
• 2.1 滲透理論19-21
• 2.1.1 土的滲透性19
• 2.1.2 達(dá)西定律19-20
• 2.1.3 滲透系數(shù)的測(cè)定20-21
• 2.1.4 土滲透性的影響因素21
• 2.2 水泥土中水泥和外加劑作用過(guò)程21-25
• 2.2.1 水泥水化過(guò)程21-23
• 2.2.2 有機(jī)硅和水泥土作用過(guò)程23-24
• 2.2.3 聚丙烯酰胺和水泥土作用過(guò)程24-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第3章 水泥土滲透試驗(yàn)26-35
• 3.1 抗?jié)B性水泥土原材料的組成26-27
• 3.1.1 水泥26
• 3.1.2 粘土26
• 3.1.3 聚丙烯酰胺和有機(jī)硅26-27
• 3.2 試驗(yàn)?zāi)康呐c方案27-28
• 3.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>27
• 3.2.2 試驗(yàn)方案27-28
• 3.3 試驗(yàn)儀器設(shè)備28-29
• 3.4 試驗(yàn)步驟29-34
• 3.4.1 確定粘土的天然含水率29
• 3.4.2 粘土的風(fēng)干與研磨29
• 3.4.3 確定粘土的風(fēng)干含水率29
• 3.4.4 確定配合比29-31
• 3.4.5 試件的制作、養(yǎng)護(hù)及封樣31-33
• 3.4.6 水泥土滲透試驗(yàn)33
• 3.4.7 滲透試驗(yàn)注意事項(xiàng)33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-35
• 第4章 水泥土滲透試驗(yàn)結(jié)果與SEM分析35-71
• 4.1 滲透試驗(yàn)結(jié)果極差和方差分析及回歸模型35-54
• 4.1.1 3d滲透試驗(yàn)結(jié)果分析35-39
• 4.1.2 7d滲透試驗(yàn)結(jié)果分析39-44
• 4.1.3 14d滲透試驗(yàn)結(jié)果分析44-49
• 4.1.4 28d滲透試驗(yàn)結(jié)果分析49-54
• 4.2 滲透系數(shù)與聚丙烯酰胺和有機(jī)硅摻量的回歸模型54-65
• 4.2.1 滲透系數(shù)與有機(jī)硅摻量的回歸模型54-58
• 4.2.2 滲透系數(shù)與聚丙烯酰胺摻量的回歸模型58-62
• 4.2.3 外加劑組合及摻量的優(yōu)選62-65
• 4.3 SEM結(jié)果及分析65-70
• 4.4 本章小結(jié)70-71
• 第5章 灰色系統(tǒng)理論模型及對(duì)水泥土抗?jié)B性的預(yù)測(cè)71-82
• 5.1 灰色系統(tǒng)理論71-74
• 5.1.1 基本概念71-72
• 5.1.2 基本原理72-73
• 5.1.3 主要內(nèi)容73
• 5.1.4 水泥土抗?jié)B性能的灰色系統(tǒng)特征73-74
• 5.2 GM模型的建立74-77
• 5.2.1 建立GM（1,1）模型74-75
• 5.2.2 檢驗(yàn)GM（1,1）模型75-76
• 5.2.3 GM（1,1）模型的適用范圍76
• 5.2.4 建立GM（1,N）模型的步驟76-77
• 5.3 GM（1,3）模型在水泥土抗?jié)B性中的應(yīng)用77-80
• 5.3.1 建立GM(1,3)模型77-79
• 5.3.2 GM(1,3)模型對(duì)水泥土滲透系數(shù)的預(yù)測(cè)及誤差分析79-80
• 5.4 本章小結(jié)80-82
• 結(jié)論與建議82-84
• 致謝84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果88

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本文編號(hào)：976231