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砂质边坡安全保障新技术研究室内试验材料及试验方案
发布时间:2022年05月23日

试验材料

(1)风积砂:取自张家口沽源地区,为级配不 良的中砂;优佳含水率为 12.8 %,对应的最大干密 度为 1.627 g/cm3 。

(2)钾水玻璃溶液:取 6 种不同模数的钾水玻 璃(M=3.20、3.25、3.30、3.35、3.40、3.45)。

(3)固化剂:新型磷酸硅,是无毒无味的白色 粉末晶体,可充分溶于水,促进固化反应的进行。

(4)硅酸锂溶液:模数为 4.8,浓度为 0.2 g/mL。 硅酸锂溶液具有自干性,不需要固化剂的固化作用。 硅酸锂与钾水玻璃混合使用能够降低成本,并改善 硅酸锂的成膜反应。

(5)硅溶胶溶液:碱性硅溶胶(pH=7.5~9), 浓度为 0.3 g/mL。硅溶胶溶液的分散性好、黏度低, 可以充分填充到孔隙中。硅溶胶粒子比表面积为 50 ~ 400 m2 /g,粒径范围在 10~20 nm [11]。硅溶胶 比表面积大,表面能大,有自动减少表面能的趋势, 小粒子能够凝聚成大颗粒,进而形成凝胶,并凝聚 成黏结膜 [12]。

试验方案

将钾水玻璃、磷酸硅、硅酸锂溶液、硅溶胶溶 液加水混合配制成固砂剂浆液。为优化固砂剂配比 及研究其固砂效果,制定以下试验方案。

(1)钾水玻璃的固含量分别为所需固化风积 砂质量的 2 %、3 %、4 %;添加的磷酸硅固含量为 钾水玻璃固含量的 6 %;硅酸锂固含量为钾水玻璃 固含量的 2 %;硅溶胶固含量为钾水玻璃固含量的 3 %。磷酸硅、硅酸锂、硅溶胶添加比例固定。

(2)使用 6 种模数的钾水玻璃配制固砂剂(每 种模数的钾水玻璃固含量分别为 2 %、3 %、4 %) 制作试样,进行无侧限抗压强度试验,根据结果优 化固砂剂配比。

(3)使用 6 种模数的钾水玻璃制作试样(钾水 玻璃固含量为 3 %),每个试样添加 5 g 改性剂。进行无侧限抗压强度试验,研究改性剂对固砂试样强 度的影响。

(4)使用两种模数的钾水玻璃 (M=3.20、3.45, 钾水玻璃固含量为 3 %) 配制固砂剂,制作试样。进 行渗透试验和干湿循环试验。

(5)进行强度测试的试样规格为 70.7 mm× 70.7 mm×70.7 mm,压实度为 97 %;进行渗透试 验的试样使用环刀制作,环刀内径为 61.8 mm,高 40 mm,压实度为 97 %。



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