試述半剛性材料溫度收縮和干燥收縮的基本原理

1、試述半剛性材料溫度收縮和干燥收縮的基本原理。（一）半剛性基層材料溫度收縮機(jī)理半剛性基層材料是由固相（組成其空間骨架結(jié)構(gòu)的原材料的顆粒和其間的膠結(jié)構(gòu)）、液相（存在于固相表面與空隙中的水和水溶液）和氣相（存在于空隙中的氣體）組成。所以，半剛性基層材料的外觀脹縮性是由其基本體的固、液、氣相的不同溫度收縮性的綜合效應(yīng)結(jié)果。一般氣相大部分與大氣貫通，在綜合效應(yīng)中影響較小， 可以忽略，故半剛性基層材輯的脹縮性可主要 從固相脹縮、液相脹縮，以及兩者的綜合作用三個(gè)方面進(jìn)行研究.1. 固相復(fù)合材料的熱脹縮性分析半剛性基層材料中的面相顆粒大部分為結(jié)晶體及部分非結(jié)晶體，其熱學(xué)性質(zhì)由質(zhì)點(diǎn)的鍵性和熱運(yùn)動(dòng)以及結(jié)構(gòu)組成所決

2、定。組成晶體的質(zhì)點(diǎn)（原子、分子、離子）間的鍵性一般較強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)的熱運(yùn)動(dòng)只是在其平衡位置附 近的熱震蕩。晶體的勢(shì)能曲線是不嚴(yán)格對(duì)稱的左陡、右緩的復(fù)雜函數(shù)曲線。影響晶體熱脹縮性的因素主要有：晶體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間的鍵力、 離子電荷及質(zhì)點(diǎn)間距、 晶體與晶體類型以及晶體的空間結(jié)構(gòu)等。質(zhì)點(diǎn)間的鍵力越強(qiáng)、 離子的間距越小以及電子電荷越大時(shí)，熱脹縮系數(shù)就越小，晶體質(zhì)點(diǎn)的配位數(shù)越大，則熱脹縮系數(shù)越大，層狀晶體，垂直于層面方向的熱脹縮系數(shù)要大于層向的熱脹縮系數(shù)，緊密堆積結(jié)構(gòu)比敞曠式結(jié)構(gòu)有較大的熱脹縮系數(shù)。由于組成固相復(fù)合材料的各礦物有不同的熱脹縮性，但又是膠結(jié)為整體的材料， 所以，其熱脹縮性是各組成單元體間相互作用的“綜合

3、效應(yīng)”。2. 水對(duì)半剛性基層材料熱脹縮性的影響半剛性基層材料內(nèi)部廣泛分布有空隙， 包括大空隙、毛細(xì)孔和凝膠孔。自由水存在于大空隙 中；毛細(xì)水存在于毛細(xì)孔和凝膠孔中； 表面結(jié)合水存在于一切固體表面； 層間水存在于晶胞 及凝膠物層間；結(jié)構(gòu)水和結(jié)晶水存在于礦物晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部。水對(duì)半剛性基層材解熱脹縮性的影響主要是通過三種作用過程而實(shí)現(xiàn)的，即擴(kuò)張作用、毛細(xì)管張力作用和冰凍作用。溫度升高時(shí)，水的擴(kuò)張壓力使顆粒間距離增大面產(chǎn)生膨脹；反之，則產(chǎn)生收縮。毛細(xì)管張力作用有兩個(gè)方面的影響；其一，溫度下降時(shí)，毛細(xì)管中水的表面張力增大，從而加大了材料的收縮系數(shù)； 其二是由于毛細(xì)管彎液面的內(nèi)外存在壓力差，以壓的形式作用于

4、管壁之間。溫度下降時(shí)，對(duì)管壁的壓力增大，從而引起整體材料的收縮。各孔隙中的水在其冰點(diǎn)溫度以下凍結(jié)肘，體積增大9%,從而引起材料膨脹。同時(shí)，由于冰具有較大約收縮系效，又會(huì)使整體材料的溫縮系數(shù)增大。（二）半剛性基層材料干燥收縮機(jī)理干燥收縮是指半剛性基層材科因內(nèi)部含水量變化（水分蒸發(fā)）而引起的體積收縮現(xiàn)象。干燥收縮的基本原理是由于水分蒸發(fā)而發(fā)生的“毛細(xì)管張力作用”、“吸附水及分子間力作用”礦物品體成膠輕體的“層間水作用”、以及“碳化脫水作用”而引起的整體宏觀體積的變化。1 .毛細(xì)管張力作用半剛性基層材料毛細(xì)管中水的彎液面存在著內(nèi)外壓力差（即毛細(xì)管張力），以壓的形式作用于毛細(xì)管壁，其大小與毛細(xì)管的半徑

5、成反比。當(dāng)水分蒸發(fā)時(shí)，毛細(xì)管水面下降，彎液面的曲率 半徑變小，致使毛細(xì)管壓力增大，從而產(chǎn)生收縮。2.吸附水和分子間力作用 毛細(xì)水蒸發(fā)完結(jié)后，隨著相對(duì)溫度的繼續(xù)變小，半剛性基層材料中的吸附水開始蒸發(fā)，使顆粒表而水膜變薄，顆粒間距變小，分子力增大，導(dǎo)致其宏觀體積的進(jìn)一步收縮。這一階段的 收縮量要比毛細(xì)管作用的影響大得多。當(dāng)吸附水膜減薄到一定程度以后，收縮量逐漸減小，直至終止收縮。3. 層間水作用隨著相對(duì)溫度的進(jìn)一步下降，層間水蒸發(fā)，致使晶體間距減小，從而引起整體材料的收縮。4. 碳化收縮作用所謂碳化收縮是指 Ca （OH） 2與CO2反應(yīng)生成CaCO3過程中析出水分而引起的體積收縮。 試述影響疲勞

6、壽命的因素影響瀝青路面疲勞壽命的因素有很多方面，除了荷載條件的影響外，還包括材料性質(zhì)與種類、環(huán)境變量等的影響。1 荷載條件1）荷載歷史。材料的疲勞壽命可按不同的荷載條件測(cè)定。對(duì)于相同的瀝青混合料，試件在承受簡單荷載或是復(fù)合荷載的情況下所表現(xiàn)出來的疲勞反映是不同的。采不同的加載模式作用于試件的實(shí)際受荷狀況是不同的。2）加載速率。在瀝青混合料疲勞加載試驗(yàn)中，混合料的勁度量隨著加載作用次數(shù)增加呈下降的趨勢(shì)。在試驗(yàn)過程中，加載率越高，則勁度模量也就越大。雖然速率不同，但是勁度模量著作用次數(shù)下降的趨勢(shì)卻是相近的，即不同速率的幾條曲線在到疲勞破壞的作用次數(shù)以前基本上保持了平行的關(guān)系。3）荷載間歇時(shí)間。路面

7、在承受車輛荷載時(shí)，在車輛前后輪之間或前后車輛輪載之間都有間隔時(shí)間。由于瀝青材料具有粘彈性性質(zhì)，故在荷載之間的間歇時(shí)間內(nèi)瀝青路面將產(chǎn)生有利于疲 勞微細(xì)裂縫愈合的內(nèi)部應(yīng)力，因而可以延長其疲勞壽命。研究表明，荷載之間的間歇時(shí)間對(duì)疲勞性能的影響是很大的。2 材料性質(zhì)1）混合料勁度。從疲勞觀點(diǎn)來看，瀝青混合料的勁度模量是一個(gè)重要的材料特性。任何影響混合料勁度的變量 ，諸如集料與瀝青的性質(zhì)、瀝青用量、混合料的壓實(shí)度與空隙率，以及反映車輛行駛速度的加載時(shí)間和所處的環(huán)境溫度條件等都會(huì)影響到它的疲勞壽命。2）混合料中瀝青的種類及用量。瀝青種類和稠度對(duì)瀝青混合料疲勞壽命的影響基本上可以用它對(duì)混合料勁度的作用來衡量

8、。通常，在控制應(yīng)力加載模式中疲勞壽命隨瀝青硬度的增大而 增長，在控制應(yīng)變加載模式中則出現(xiàn)相反的情況，即瀝青越軟，疲勞壽命越長。瀝青混合料的疲勞性能受瀝青用量的影響很大，瀝青用量大，混合料的空隙率就小 ，疲勞壽命也長。3）集料的表面性狀與混合料的空隙率。由于集料的表面紋理、形狀和級(jí)配可以影響混合料中的空隙結(jié)構(gòu)，即空隙的大小、形狀與連貫狀況以及瀝青的適宜用量和瀝青同集料的相互作用 情況，可以對(duì)疲勞壽命表現(xiàn)出不同的影響。3 環(huán)境條件，瀝，因而在控制應(yīng)力加，溫度增加引起混1）溫度。溫度對(duì)于疲勞性能的影響可以用混合料勁度來解釋。溫度在一定限度內(nèi)下降時(shí)青混合料的勁度增大，試件在承受一定應(yīng)力的條件下所產(chǎn)生的

9、應(yīng)變就小載模式的試驗(yàn)中導(dǎo)致有較長的疲勞壽命；而在控制應(yīng)變加載模式的試驗(yàn)中合料勁度降低，使裂縫擴(kuò)展速度變慢而導(dǎo)致疲勞壽命得以增長。預(yù)計(jì)濕度的作用瀝青混2）濕度。濕度和大氣因素對(duì)路面壽命影響這方面的研究工作進(jìn)行得比較少?？墒够旌狭系膭哦葴p小 ，瀝青混合料在大氣因素作用下的老化過程可使其勁度增大。 合料在這些因素作用下的疲勞反應(yīng)可以通過勁度的變化而得到體現(xiàn)。瀝青路面疲勞性能的影響因素是多方面的，除了以上分析的各種因素之外，還包括路面設(shè)計(jì)、施工及工程所在地的地質(zhì)條件等很多因素。在具體的實(shí)際工程中，要從各個(gè)環(huán)節(jié)入手 ，針對(duì)工程特點(diǎn)，采取有針對(duì)性的有效措施，提高瀝青混合料的抗疲勞性能、延長其使用壽命。評(píng)述

10、疲勞試驗(yàn)的方法。第三章 試論述土體的強(qiáng)度構(gòu)成土體是由不同尺寸和不同成分的土粒所組成的多相分散體系.就其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度而言，土體屬于松散介質(zhì)，即其基本粒子（土粒）本身的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于它們之間的連接強(qiáng)度，因此土體的強(qiáng)度主 要由土粒（或微團(tuán)粒）之間的連接強(qiáng)度所決定。從構(gòu)成土體的整體強(qiáng)度來講，起決定性作用的是土粒之間的粘聚力和土拉之間的內(nèi)摩阻力。對(duì)于無粘性土， 土體強(qiáng)度主要來源于內(nèi)摩阻力，其摩擦性質(zhì)是控制抗剪強(qiáng)度發(fā)展的主要物理分量。無粘性土的摩擦性質(zhì)涉及到顆粒之間的相對(duì)移動(dòng)，其物理過程包含兩部分： 一是顆粒的滑動(dòng)，產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦；另一是顆粒與相鄰顆粒脫離咬合而移動(dòng)，產(chǎn)生咬合摩擦?；瑒?dòng)摩擦是由于顆粒接觸面粗糙不平而

11、形成的微細(xì)咬合作用，它并不產(chǎn)生明顯的體積膨脹。 咬合摩擦是由于相鄰顆粒對(duì)相對(duì)移動(dòng)起約束作用而形成的。因?yàn)轭w粒相互咬合， 阻礙相對(duì)移動(dòng)，顆粒必須首先豎立，跨過相鄰顆鈕才能移動(dòng)， 所以隨著咬合作用的破壞， 一般都發(fā)生體積增大一 一即剪膿。通常認(rèn)為，粘性土的強(qiáng)度由粘聚力和內(nèi)摩阻力構(gòu)成， 且粘聚力占有重要地位。 粘聚力又可分 為原始粘聚力和固化粘聚力。 原始粘聚力通過土粒之間的相互作用形成， 而固化鉆聚力是通 過土中天然膠結(jié)物質(zhì)的作用而產(chǎn)生的。對(duì)于粘性土，含水量對(duì)原始粘聚力起決定性作用。粘性土由濕變開始放出松弛結(jié)合水后，土粒所固有的、用于形成結(jié)合水的分子力起了作用，各顆粒間開始可能有分子引力，也就是說

12、其原始粘聚力開始出現(xiàn)。隨著結(jié)合水含量的減少，分布在土粒表面很近的結(jié)合水層相互接觸， 再加上離土粒較近的結(jié)合水層具有較大的粘滯性，使鉆聚力進(jìn)一步增大。相反，當(dāng)含水量增加時(shí)，由于水膜增厚而產(chǎn)生解離作用和分子力的減弱，致使原始粘聚力降低。固化粘聚力除了有引起原始粘聚力的分子間力和陽離子鍵以外，還存在著第一價(jià)鍵力（即分子內(nèi)力）和氫鍵的作用。固化粘聚力來源于土中原先存在的天然膠結(jié)物，包括凝膠和非水錯(cuò) 性鹽類。從以上對(duì)土體強(qiáng)度構(gòu)成的分析可知，土體的強(qiáng)度在很大程度上隨其含水量的不同而變化，即隨土中含水量的增大面強(qiáng)度降低。影響土體強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的土質(zhì)學(xué)原理是什么？通常，土中粘土礦物都具有不同程度的親水件，水的

13、侵入使其與水發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，致使土被周圍的結(jié)合水模加厚， 特別是擴(kuò)散層中松弛結(jié)合水的增多而引起土體膨脹。由于粘土膠粒周圍出現(xiàn)厚的結(jié)合水膜使土粒疏遠(yuǎn)，以致脫離相互分子吸力的范圍，致使原始粘聚力減弱。此外。形成固化鉆聚力的某些水溶性膠結(jié)物質(zhì)遇水后也會(huì)溶解，導(dǎo)致固化粘聚力減弱； 與此同時(shí)，水還起著潤滑作用，降低土粘之間的內(nèi)摩阻力。大量水的浸入最終使土體離散，形成濕坍和水化現(xiàn)象。土體的膨脹性和濕坍性可以用來表征其水穩(wěn)定性，即土體浸水后其保持力學(xué)強(qiáng)度的能力。 總之，粘性土遇水后的體積變化和強(qiáng)度變化通常是由于物理作用（潤滑）、物理化學(xué)作用（吸附）和化學(xué)作用（溶解）造成的。物理化學(xué)作用與土粒表面的親水性

14、能有關(guān)；化學(xué)作用則取決于水 對(duì)土中防結(jié)物的消解能人及其相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的能力。影響土體水穩(wěn)性的因素主要有土的分散度、土的成分、土中天然膠結(jié)物質(zhì)的性質(zhì)，以及土體的密實(shí)度等。土中粘土膠粒的含量越多，遇水后膨脹越劇烈， 強(qiáng)度降低也越多，粘土礦物中蒙脫石類礦物的親水性強(qiáng)， 遇水后膨脹量大；而高嶺石類礦物的親水性較小，遇水膨脹量??；有機(jī)質(zhì)的存在對(duì)土體的水穩(wěn)性不利；吸附陽離子的電價(jià)越高， 土體的膨脹里越小。 水溶性的膠結(jié)物遇水后則喪失其膠結(jié)能力，抗水性較強(qiáng)的膠結(jié)物質(zhì)受水的影響較小。土體的密實(shí)度越大，則孔隙率越小，水不易浸入土體，因而水穩(wěn)性較好。加固土的基本過程有哪些？加固土?xí)r所出現(xiàn)的各種作用過程是非常復(fù)雜

15、和多種多樣的，視土的性質(zhì)和結(jié)合料的種類不同而異，但可概括為化學(xué)過程、物理化學(xué)過程和物理力學(xué)過程三種?；瘜W(xué)過程又可分為結(jié)合料自身的化學(xué)反應(yīng)、結(jié)合料與土粒之間的化學(xué)反應(yīng)，以及土粒自身的化學(xué)反應(yīng)等三種情況。礦質(zhì)結(jié)合科的水解與硬化反應(yīng)、高分于化合物的聚合與縮聚反應(yīng)等均 系結(jié)合料自身的化學(xué)反應(yīng)； 結(jié)合料與土粒相互作用生成新的不溶于水的化合物，如石灰與土中活性硅鋁礦物作用生成含水硅鋁酸鈣的反應(yīng)等用于結(jié)合料與土粘之間的化學(xué)反應(yīng)，在高溫作用下，土粒縮水再結(jié)晶則屬于土粒自身的化學(xué)反應(yīng)。物理化學(xué)過程主要指土粒對(duì)結(jié)合料的各種吸附過程，其中物理吸附、物理化學(xué)吸附和化學(xué)吸附對(duì)加固土具有特別重要的意義。物理吸附是在分于力

16、的作用下土粒將結(jié)合料吸附在其表面， 使其表面自由能得以降低的過程，如土粒對(duì)瀝青等有機(jī)結(jié)合料的吸附屬物理吸附；物理化學(xué)吸附是結(jié)合料中的某些成分與土粒表面吸附的陽離于交換的過程，如用某些金屬鹽類和礦質(zhì)結(jié)合料加固土?xí)r均可發(fā)生離于交換反應(yīng)，化學(xué)吸附是吸附劑與被吸附物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成新的不溶性物質(zhì)，并在吸附劑與被吸附物質(zhì)之間形成化學(xué)鍵的聯(lián)系時(shí)的反應(yīng)過程，如當(dāng)用瀝青加固土?xí)r，瀝青中的表面活性物質(zhì)與土粒表面所吸附的高價(jià)離子之間常發(fā)生這種反 應(yīng)過程。物理力學(xué)過程主要包括粉碎土團(tuán)、拌和及壓實(shí)混合料等過程。 根據(jù)加固方法的不同，上述的每一過程部可能占主導(dǎo)地位，但是上述三種過程是處于相互聯(lián)系、彼此配合和相互

17、促進(jìn)之中的。一般來說，只有產(chǎn)生化學(xué)過程和物理化學(xué)過程才能使土的 強(qiáng)度與穩(wěn)定性得到根本的改善，而物理力學(xué)過程可加速并保證化學(xué)程和物理化學(xué)過程的充分 發(fā)生。 第五章 試述石灰加固土的基本原理。土中摻入石灰后，石灰與土之間發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的改變。在初期表現(xiàn)在土的結(jié)團(tuán)、塑性降低、最佳含水量的增大和最大密實(shí)度的減小等；后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而板體性、強(qiáng)度及穩(wěn)定性提高。 根據(jù)目前國內(nèi)外對(duì)石灰加固土強(qiáng)度形成機(jī)理的研究成果，可以認(rèn)為：石灰加入土中后發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)，主要有離子交換反應(yīng)、ca(oH)2的結(jié)晶反應(yīng)與碳酸化反應(yīng)和火山灰反應(yīng)。這些反應(yīng)的結(jié)果，使

18、粘土膠粒絮凝，生成品體氫氧化鈣以及碳酸鈣和含水硅、 鋁酸鈣等膠結(jié)物，這些膠結(jié)物逐漸由凝膠狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度與水穩(wěn)性斷提高。石灰加入土中后，經(jīng)過物理作用、物理化學(xué)作用和化學(xué)作用，石灰土發(fā)止團(tuán)聚，隨之有凝膠物生成，構(gòu)成了凝膠團(tuán)聚結(jié)構(gòu)。隨著齡期的增長，棒狀及纖維狀結(jié)晶體生成，并不斷生長， 構(gòu)成了結(jié)晶體的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。隨著齡期的繼續(xù)增長，膠凝結(jié)構(gòu)層加厚，結(jié)品的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)加密， 形成了膠凝一結(jié)晶的網(wǎng)狀混合結(jié)構(gòu)。離子交換反應(yīng)使枯土膠體絮凝，土的濕坍性得到改善， 使石灰土獲得初期的水穩(wěn)性； 碳酸化反應(yīng)與火山灰反應(yīng)對(duì)提高石灰土的強(qiáng)度與穩(wěn)定性起有決 定性的作用。當(dāng)它們的生成物處于凝膠狀

19、態(tài)時(shí)，石灰土結(jié)構(gòu)屬凝聚結(jié)構(gòu)， 隨著結(jié)晶網(wǎng)架的生成，逐漸向結(jié)晶縮合結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，其剛度不斷增大。公式在路基路面課本上可以找到 試述影響石灰加固土的因素一、土質(zhì)對(duì)石灰加固土效果的影響實(shí)踐表明，各種成因的亞砂土、亞粘上、粉土類土和粘土類土都可以用石灰加固。一般來說，粘土顆粒有利于石灰土強(qiáng)度的形成，但當(dāng)土質(zhì)過粘時(shí)，不易被粉碎，反而會(huì)影響加固效果， 而且需要較多的石灰才能起到加固作用.成型后還會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的收縮裂縫。 各種土由于化學(xué)礦物成分的不同，用石灰加固的效果亦不相同。就鉆土礦物的類型而言，具有擴(kuò)張型晶格的粘土礦物蒙脫石的離子交換容量大，會(huì)積極由石灰中吸附鈣離子而影響石灰的加固作用；而伊利石和高嶺石類粘

20、土礦物的離子容量較小，用石灰加固的效果較好。國內(nèi)的研究資料表明：東北、華北分布很廣的鈣質(zhì)土適于用石灰加固，用石灰加固黃土質(zhì)亞粘土可得到較好的效用土中交換鈉離子的存在并不會(huì)影響石灰加固的效果，只是石灰的劑量略增，含有大量腐殖質(zhì)的土?xí)@著地降低石灰加固的效果，但東北的黑土較一般腐殖質(zhì)的土要好一些，因?yàn)槠涓迟|(zhì)的成分中胡敏酸的含量較高；鹽漬土的含鹽量較高時(shí)，對(duì)石灰加固有影陶，但當(dāng)合鹽量較少的則無明顯影響。二、石灰的品種、性質(zhì)和劑量對(duì)其加固效果的影響實(shí)踐表明，各種化學(xué)組成的石灰均可用于加固土，但白云石石灰的加固效果優(yōu)于方解石石灰。石灰的等級(jí)越高，即活性 CaO和MgO的含量越高，在同樣石灰劑量下有較多

21、多的CaO和MgO起作用，加固效果越好。石灰的細(xì)度越大，其比表面越大，在相同劑量下與土粒作用 就越充分、反應(yīng)的進(jìn)展越快，因而加固效果就越好。就石灰的品種而言，由于生石灰在消解過程中可放出大量熱能(6. 49xl04J/m。1),利用生石灰加固土?xí)r，消解過程在土中進(jìn)行，所放出的熱量有利于石灰與土之間的相互作用。另外，剛消解的石灰呈膠狀 ca(oH)2,其活性和溶解度均較高，能夠保證石灰與土粒更好的作用。 因而，采用生石灰加固土的效果要優(yōu)于熟石灰。石灰劑量的影響為：當(dāng)石灰劑量絞低時(shí)(2% 3%),石灰主要起穩(wěn)定作用，使土的塑性、膨脹性、吸水量等降低，初步具有水穩(wěn)性；隨著石灰劑量的增加，石灰土的強(qiáng)度

22、與穩(wěn)定性均提高，當(dāng)石灰劑量超過某一劑量以后，過多的石灰在土的空隙中以自由石灰存在，繼續(xù)增加石灰劑量將會(huì)導(dǎo)致石灰土強(qiáng)度的降低。石灰土具有最大強(qiáng)度時(shí)的石灰劑量被稱之為最佳石灰劑 量。三、養(yǎng)生條件及齡期對(duì)石灰加固土效果的影響石灰土的強(qiáng)度是在一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)過程中逐漸形成的，而這些反應(yīng)過程需要一定的溫度和濕度條件。試驗(yàn)證明，高溫和一定的濕度對(duì)高灰土強(qiáng)度的形成是有利的。這是因?yàn)?，溫度高可使反?yīng)過程加快，一定的濕度為 ca(oH)2結(jié)晶和火山灰反應(yīng)提供了必要的結(jié)晶 水。另一組試驗(yàn)還表明，濕度過大 (濕砂養(yǎng)生)會(huì)影響石灰土強(qiáng)度的形成，其原因是影響了新 生物的膠凝與結(jié)晶硬化。 試述提高石灰土早期強(qiáng)度

23、的途徑及原理從國內(nèi)外的研究情況來看，提高石灰土類材科早期強(qiáng)度的途徑有三類：摻加化學(xué)添加劑、 摻加水泥和摻加粗骨科。實(shí)踐表明，在盛產(chǎn)石料的地區(qū)，在石灰土中摻加30%左右的碎、礫石對(duì)提高其早期強(qiáng)度有一定的作用。在石灰土或二灰土中摻加少量水泥亦有一定的成效，不足之處在于工藝上有初、 終凝時(shí)間的限制，見其早期強(qiáng)度的提高主要來源于水泥水化產(chǎn)物的 形成，而粉煤灰中含有較高成分的活性SiO2和Al2O3并末得到充分的發(fā)揮和利用。石灰加固土所發(fā)生的物理化學(xué)及化學(xué)作用過程，都是以石灰在液相中的解離為基礎(chǔ)的。因而，溶液的狀態(tài)則是決定加固土強(qiáng)度形成和發(fā)展的一個(gè)十分重要的條件。石灰解離成Ca2+與OH-離子，一方面為

24、離子交換及各種化學(xué)反應(yīng)提供可能的條件；同時(shí)，在固相的周圍形成堿性環(huán)境，使粉煤灰和土中的 SiO2和Al2O3的溶蝕并與ca2+離子產(chǎn)生火山灰反應(yīng)。因此，為了加 速這一反應(yīng)進(jìn)程，就必須采取措施設(shè)法提向溶液中的離子濃度以及溶液中介質(zhì)的PH值。摻加氫氧化鈉等堿類物質(zhì)，可以增加溶液中的OH-離子，提高PH值，促進(jìn)SiO2和Al2O3的溶蝕。同時(shí)，它還以催化劑的作用方式直接參與化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到加速火山灰反應(yīng)進(jìn)程的目的。其具體作用過程是，先同土中的硅質(zhì)材料反應(yīng)生成中間產(chǎn)物硅酸鈉，硅酸鈉再同Ca(OH) 2反應(yīng)生成氫氧化鈉與肢凝物質(zhì)硅酸鈣。而被釋放出的氫氧化鈉將繼續(xù)與末反應(yīng)的硅質(zhì)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳酸鈉摻

25、入石灰中后、 將與石灰反應(yīng)生成膠凝性物質(zhì)碳酸鈣及氫氧化鈉。碳酸鈣使加固土的結(jié)構(gòu)得到加密，并將周圍的固相顆粒膠凝在一起，使加固土的強(qiáng)度提高。而氫氧化鈉又可起到上述加速火山灰反應(yīng)的積極作用。應(yīng)指出的是，摻加化學(xué)添加劑后，隨著介質(zhì)PH值的增加也有使 ca(oH)2的溶解度降低以及Na+離子使擴(kuò)散雙電層的電動(dòng)電位增大的副作用存在。因此，添加劑的增強(qiáng)效果實(shí)際上是上述幾種作用產(chǎn)生的綜合效應(yīng)的結(jié)果。當(dāng)其摻加里低于最佳劑量時(shí)，增強(qiáng)作用占主導(dǎo)地位， 強(qiáng)度隨劑量的增加而增大； 當(dāng)劑量超過最佳劑量時(shí)， 副作用占主導(dǎo)地位，導(dǎo)致強(qiáng)度隨劑量的增 加而下降。硫酸鈉屬于中性鹽，同石灰作用可以生成硫酸鈣及氫氧化鈉，其生成物硫酸

26、鈣也廄膠凝物質(zhì)，而氛氧化鈉又可起到上述加速火山灰反應(yīng)的積極作用。氯化鈣屬于酸性鹽的一種，它將會(huì)降低掖相介質(zhì)中的PH值，延緩火山灰作用的反應(yīng)過程。采用磨細(xì)生石灰可以避免熟石灰土消解過程中的活性損失，以及由于生石灰直接在土中水化與解離，使混合料波相中的 Ca2+e OH一離子的濃度增加.PH值提高。這一方面可加速火 山灰反應(yīng)的進(jìn)程。采用磨細(xì)生石灰加固土，在常溫和低溫條件下，均具有良好的早強(qiáng)效果。試述水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度形成的基本原理用少量水泥摻入土中就能改變土的性質(zhì)，其原因?yàn)樗喾植荚谕林袠?gòu)成堅(jiān)固的核心，在所有的空隙小形成水化水泥的骨架，借以約束土粒的結(jié)果。在水泥加固土中，由于水泥用量很少， 水泥的水化

27、完全是在土的圍繞下進(jìn)行的，土對(duì)這一過程起著很大的影響，其凝結(jié)速度比在水泥混凝土中進(jìn)行得緩慢。水泥與土拌和后，水泥礦物與土中的水分發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)從溶液中分解山氫氧比鈣并形成其它水化物。當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自行繼續(xù)硬化形成水泥石骨架，有的則與土相互作用， 其作用形式可歸納為：1.離子交換及兇桃化作用在水泥水化后的膠體中，Ca(OH)2和Ca2+2 (OH)-共存。而構(gòu)成粘土的礦物是以SiO2為骨架而合成的板狀或針狀的結(jié)晶，通常其表面會(huì)帶有Na+和KT離子。析出的 Ca2+離子會(huì)與土中的Na+和K+離子進(jìn)行當(dāng)量吸附交換。其結(jié)果使大量的土粒形成較大的土團(tuán)。由于水泥水化生成物Ca(OH)2具有強(qiáng)烈的吸附活，而使這些較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合起來，形成水泥土的鏈條狀結(jié)構(gòu)，有封閉土團(tuán)間孔隙的作用，形成穩(wěn)定的聯(lián)結(jié)。2. 硬凝反應(yīng)隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的Ca2+,當(dāng)Ca2+的數(shù)量