毕业论文任务书和主要技术参数

p

编号

温度（℃）

时间（min）

pH值

镀层光亮度

p

111

60

30

1.5

2

p

122

60

35

2.5

4.5

p

133

60

40

4

3

p

212

65

30

2.5

5

p

223

65

35

4

3.5

p

231

65

40

1.5

2.5

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313

70

30

4

3

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321

70

35

1.5

2.5

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332

70

40

2.5

4

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K1

9

10

7

p

K2

11

10.5

13.5

p

K3

9.5

9.5

9.5

p

k1

3

3.33

2.33

p

k2

3.67

3.5

4.5

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k3

3.17

3.17

3.17

p

R

0.67

0.33

2.17

p

一． 选题依据

1. 设计(论文)题目：

土壤固化剂组成及性能的研究

2. 研究领域：

主要开发和研究用于公路建设的最佳土壤固化剂，对其最佳组成、强度、性能及稳定性进行定量研究。

3. 设计（论文）工作的理论意义和应用价值：

近20年来，为提高大型土工工程如公路，铁路，堤岸及建筑物地基的稳定性，并降低造价，国内外十分重视对新型特殊材料——土壤固化剂的研究。土壤固化剂作为一种新型土体加固材料，在美，日，欧等得到广泛应用。它不仅使用范围广，性能稳定，价格低廉，而且施工及维修都很方便，非常适合目前国内市场的需要，因此受到了国内土木工程领域的普遍关注。如北京建工学院，山东大学和各大研究所对土壤固化剂开展了研究并取得了一批实验研究成果，有的还在一些铁路，公路上做过实验，取得了较好的效益。研究土壤固化剂在固化土中的作用机理及固化剂对提高土壤强度的性能，研制开发出新型高性能的固化剂具有很重要的理论意义和实际应用价值。

4. 目前研究的简况和发展趋势：

土壤固化剂作为一种新型的土壤加固材料，它的出现研究与应用解决了许多实际问题。土壤用于工程建设具有原料广泛，成本低廉优点，被广泛应用于工程的建设当中，但由于自然土本身强度低，水稳定性差，限制了其使用功能。土的工程分类分为：巨粒土。粗粒土，细粒土，特殊土五类。为了确保路基整体稳定性，保证压实质量，工程用土一般希望选取具有足够可塑性的粘性土或是砂性土。

国外一些发达国家早已对土壤固化剂这种技术做了研究，并已经形成了一门综合性的交叉学科。国际上，欧洲建筑业最先提出土力学理论；日本由于地理因素限制，对土壤固化剂的研究投入很大，成果很多；美国加拿大在利用土壤固化技术建设道路上有很多成功的例子；还有德国，澳大利亚，南非等国也处在研究的前列。

土壤固化剂自从引入我国以来，科学研究方面已经取得了一定的成果，并且我国建设部门发布了土壤固化剂的行业规范。国内土壤加固剂在路基加固，堤坝防护，渠道防渗等方面得到一些实际应用，在减少工程费用，提高路基强度，减少施工工期，增强土体稳定性等方面取得一定的效果。目前国内不少科研院所也开始了对土方加固技术的研究，建筑材料市场上也出现了不少我国自己开发研制的土壤固化剂。

但是从整体上看，国外与国内的土壤固化剂都存在一些缺陷，如直接作为基层强度还不够高，单一品种固化剂只能适应某种特定类型土壤等等。这也是制约土壤加固剂广泛使用的一个重大因素，而且近几年研究工作也处于低潮。例如有以下几个方面严重影响了固化土的性能：

（1）.石灰不足之处

A．石灰与土壤形成的固化体强度形成缓慢，往往影响施工进度。

B．石灰固化体的强度与石灰的添加量在一定范围内成正比，若提高添加量超出范围，则固化体的轻度反而下降。因此，对于固化体轻度要求较高的工程，石灰显得无能为力。

C.干缩大，易开裂，易软化，水稳定性差。它是各种班刚性材料中收缩性最大的材料，也是最容易受水影响产生表层软化的材料，由于这种水稳性差的弱点，石灰固化土在公路系统中被禁止用作高级路面的基层，而只能用作底基层处理。

（2）.水泥不足之处

A. 固化土壤受土壤类别限制。实践证明，水泥对塑性指数高的粘土，裂土，有机土及盐渍土固化效果很不理想，甚至没有固化作用。

B．干缩较大，易开裂。暴露的水泥土易干缩和冷缩产生裂缝，这种裂缝的出现，导致固化体（水泥土）的抗压强度，抗渗，抗冻，抗冲刷性能降低。因此，在公路规范中，水泥土被禁止用作高级沥

青路面和水泥混凝土路面的基层，而只能用作底基层。

C. 水泥初，终凝时间无法调整，影响工程质量。水泥与土壤从加水拌和到碾压终了的时间按称之为延迟时间。固化剂的延迟时间可根据工程需要加以控制。延迟时间除了与被固化的土壤土质有关外，受水泥的初，终凝时间影响很大；而水泥的初，终凝时间是按国家规范规范执行的，作为固结砂石的建筑材料，不可能为固化土壤而调整初，终凝时间。在生产实践中，有很多工程由于各种条件限制，施工时要求有足够的延迟时间来完成各个工序。水泥与土壤拌和后，为了保证固化体的强度不受损失，要求在三到四个小小时的延迟时间来完成养护前的各个工序。因此，水泥无法蛮族这种施工时的需求，施工质量往往受到影响。

D. 水泥与土壤色泽相近，难以判别拌和均匀度，影响工程质量。由于水泥颗粒在湿润情况下与土壤颗粒色泽相近，如出现没有拌匀特征的灰条，灰团现象，也不容易用肉眼辨别出来，无法采取补救措施，从而影响施工质量。

因而，我们要克服原有土壤固化剂的不足是必要的。我们要通过一系列实验，确定出石灰，水泥等多种互陪物作主固化剂。并研究出适合的助固化剂。我们要充分开发和利用公路沿线廉价的土壤资源取代传统的砂，石料。降低工程造价，是一项艰巨的任务，而实现这一任务的关键就是要解决由于土壤中胶质成分的膨胀和收缩而导致的路基下沉，局部沉陷，边坡坍塌以及路面变形等问题。

综上所述，目前对固化剂的研究应该注重以下几点：

（1）.在各类固化剂的研究上注意扬长补短，在保证原有优势的基础上，研究的方向应着重于减弱和弥补缺点。各类固化剂的缺点在上文中已经有所指出，在深刻理解固化剂机理和施工过程的基础上，有针对性的进行改良和创新。

（2）.摸索多种固化剂的组合使用，促进优势互补。在这方面，有些公司已经推出产品。关键在于在实现优势互补的基础上，考虑如何降低成本和简化施工。

（3）.促进多学科联手，增加研究手段，加强成分分析，结构分析和机理研究，对现有机理进行优化，增加合理性，从而进一步知道土壤固化剂的开发。

（4）.加快土壤固化剂的实际应用步伐，缩短固化剂从实验室研究到实现商品化的周期。实际应用反馈的信息可以促进固化剂的完善和更新。

二．设计（论文）研究的内容

1.重点解决问题：

（1）.降低土壤固化剂的成本。

（2）.提高土壤固化剂在实际应用中的稳定性和降低固化时间。

2.拟开展研究的几个主要方面（设计思路或论文写作思路）

（1）土壤固化剂国内外研究的状况

（2）土壤固化剂取材原料的范围。

（3）原有固化剂的缺点弊端。

在上述研究的基础上进一步明确论文的研究方向：

主要的研究方向是：研制高性能的土壤固化剂，缩短固化剂固化土壤的时间和提高固化的硬度。

梁岩：缩短固化剂固化土壤的时间是论文急需解决的问题。

土壤固化剂硬度的问题：

虽然水泥有它的不足之处，但是水泥依然是目前使用最普遍，最成功的土壤固化材料，用水泥固结的材料，具有较好的承载力，良好的变形特征，抗水，耐热和抗冻效应。水泥固化土按土的颗粒组成可分为粗粒土水泥和细粒水泥土。两者相比，细粒水泥土的固化理论较复杂，这是因为在细粒土中，含有较多的此生粘土矿物，这些粘土矿物粒径很小，比表面积打，表面能大，在土壤溶液中呈现胶体质，其理化性质，水理性质活跃，它和水泥的物理，化学的相互作用，对土的水泥固化起重要作用。细粒水泥土本身的作用使土颗粒表面和颗粒间接触点形成了不可逆的凝结硬化，并以水泥新生水化物为界面形成了类同相接触，改善了土体的水稳定性，增强了土体内部结论连结和抗变形摩擦力，从而提高了土体的强度和耐久性。

其次要克服水泥的不足之处，我们要添加适量的辅固化剂。辅固化剂分为早强剂，缓凝剂，膨胀剂等。主要依靠物理作用，化学作用或物理化学作用来发挥功效，促进水泥的凝结硬化速度，从而可以提高强度。在水泥土中掺加辅固化剂（化学添加剂）的研究中发现，放入氢氧化钠溶液的水泥土试件，在搅和水中加入氢氧化钠能够增加水泥土的强度。

（5）.用实验（正交实验）找出强度适宜的固化剂配比。也就是说，主固化剂和辅固化剂比例各占多少时，才能达到最好的规范。最重要的是把握好实验条件，考虑出影响固化剂硬度的关键因素（例如：固化时间，温度适宜条件，固化剂各成分含量等）。

（6）.检测固化剂性能。

3.本设计（论文）预期取得的成果

（1）全面考虑目前现有的土壤固化剂的优势，并在此基础之上进行改进，提高固化剂的性能，使之更好地用于工程工程中。

（2）通过实验研制出硬度适宜、能快速固化的土壤固化剂。

（3）为未来的土壤固化研究和工程，提供一些有用的土壤固化剂性能、组成等实验信息。

三.设计（论文）工作安排

1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）

查阅相关资料，进行详细的归纳总结和严谨地分析，并通过对相关文献的透彻研究后，设计实验方案，开发高性能固化剂，同时撰写研究成果。

2.设计（论文）进度计划

1月12日-2月28日（假期阶段）：查阅相关资料。（主要以CNKI和馆藏资料），完成开题报告。

3月1号----3月15号：对研究的问题深入了解，设计和修改实验方案。同时撰写论文，并随时与老师探讨。

3月15号---4月1号：根据设计方案进行实验研究，寻找较佳固化剂的原料和固化剂的较佳组成。同时撰写论文，并随时与老师探讨。

4月1号---4月15号：总结上述搜索研实验结果，涉及固化剂合成方案。并进行实验研究。同时撰写论文，并随时与老师探讨。

4月16号---4月30号：总结研究结果后，进行正交设计实验。

5月1号---5月15号：进行进一步详细研究并做数据分析和处理，得出可靠的结论。同时撰写论文，并随时与老师探讨。

5月15号---5月30号：完成毕业论文写作，打印及装订。

以半个月为一个时间段作计划，实验的同时进行论文写作。

四.需要阅读的参考文献

（1）苏群，徐渊博，张复实。国际以及国内土壤固化剂的研究现状和前景展望。黑龙江工程学院学报（自然科学版），2005，19（3）：1--4.

（2）赵永巧。浅谈土壤固化剂的发展与固化机理研究。水利科技与经济，2005，11（10）：620---622.

（3）黄晓明，张书生，廖公云。TR型土壤固化剂路用性能实验研究。公路交通科技，2002，3：23----27.

（4）.樊恒辉，高建恩，吴普特。土壤固化剂研究现状与展望。西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（2）：141----146.

（5）谭文英，汪益敏，陈页开。土固化材料的研究现状。中外公路，2004，24（4）：169----172.

（6）柯结伟，庞有师。土壤固化剂及其在工程中的应用。成果与应用，2007，4：74----77.

（7） 柯结伟，庞有师，陈志勇。土壤固化剂技术研究与工程应用现状。华东公路，2007，5：48----52.

（8）朱伯存。新型筑路材料土壤固化剂。城市交通，2003，5（2）：82----83.

（9）Minnick, L.John and Miller, Richard H. Lime-Fly Ash-Soil Composition in Highways. HRB, 1952, 31:511----528.

（10）陈胜。公路路基土壤固化剂的设计，应用与机理研究。硕士学位论文。2006，1--13.