1.0.1 水泥漿攪拌復(fù)合地基是加固飽和軟土地基的一種利用水泥材料作為固化劑,通過特制的深層攪拌機械,在地基中就地將軟土和固化劑(漿液狀)強制攪拌,利用固化劑和軟土之間所產(chǎn)生的一系列物理-化學(xué)反應(yīng),使軟土硬結(jié)成具有整體性、水穩(wěn)定性和一定強度的建筑地基。
1.0.2 我國沿海廣大地區(qū)軟土地基分布范圍廣,土層厚度大,其特點是含水量高,孔隙比大,抗剪強度低,壓縮性高,滲透性差,沉降穩(wěn)定時間長。由于大規(guī)范建設(shè)需要經(jīng)常在軟土地基上進行各類建筑物的施工,由于軟土地基不良的建筑性能,往往需要進行人工加固。
1.0.3 我們習(xí)慣將水泥與軟土攪拌形成的固結(jié)體稱水泥攪拌復(fù)合地基,將水泥漿與軟土攪拌形成的柱狀固結(jié)體稱深層攪拌復(fù)合地基,在此工法中稱水泥攪拌復(fù)合地基。
1.0.4 水泥漿攪拌復(fù)合地基可增強軟土地基的承載力,減少沉降量,提高邊坡穩(wěn)定性,因此它可在鐵路、公路、市政工程、港口碼頭、工業(yè)與民用建筑等軟土地基加固方面推廣應(yīng)用,為軟土地基加固技術(shù)開拓一種新的方法。
2 工法特點
2.0.1 水泥攪拌復(fù)合地基由于將固化劑和原地基軟土就地攪拌混合,因而最大限度地利用了原土;
2.0.2 攪拌時地基側(cè)向擠出較小,所以對周圍原有建筑物的影響很小;
2.0.3 按照不同地基土的性質(zhì)及工程設(shè)計要求,合理選擇固化劑及其配方設(shè)計比較靈活;
2.0.4 施工時無振動、無噪聲、無污染,可在市區(qū)內(nèi)密集建筑群中進行施工;
2.0.5 土體加固后重度基本不變,對軟弱下臥層不致產(chǎn)生附加沉降;
2.0.6 與鋼筋混凝土樁基相比,節(jié)省了大量的鋼材,并降低了造價;
2.0.7 根據(jù)上部結(jié)構(gòu)的需要,可靈活地采用柱狀、壁狀、格柵狀和塊狀等加固形式。
3 適用范圍
適用沿海廣大地區(qū)軟土地基分布范圍廣,土層厚度大,其特點是含水量高,孔隙比大,抗剪強度低,壓縮性高,滲透性差,沉降穩(wěn)定時間長的軟土地基加固。它可在鐵路、公路、市政工程、港口碼頭、工業(yè)與民用建筑等軟土地基加固方面推廣應(yīng)用。
4 工藝原理
4.0.1 在水泥加固土中,水泥加固土的物理化學(xué)反應(yīng)過程由于水泥摻量很小,水泥的的水解和水化反應(yīng)完全是在具有一定活性的介質(zhì)——土的圍繞下進行,所以水泥加固土的強度增長過程比較緩慢。
4.0.2 當(dāng)水泥的各種水化物生成后,有的自身繼續(xù)硬化,形成水泥石骨架;有的則與其周圍具有一定活性的黏土顆粒發(fā)生反應(yīng)。
4.0.3 黏土和水結(jié)合時就表現(xiàn)出一種膠體特征,如土中含量最多的二氧化硅遇水后,形成硅酸膠體微粒,其表面帶有陰離子Na+或鉀離子K+,它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子Ca++進行當(dāng)量吸附交換,使較小的土顆粒形成較大的土團粒,從而使土體強度提高。
4.0.4 水泥水化生成的凝膠粒子的比表面積約比原水泥顆粒大1000倍,因而產(chǎn)生很大的表面能,有強烈的吸附活性,能使較大的土團粒進一步結(jié)合起來,形成水泥土的團粒結(jié)構(gòu),并封閉各土團的空隙,形成堅固的聯(lián)結(jié),從宏觀上看也就使水泥土的強度大大提高。
4.0.5 隨著水泥水化反應(yīng)的深入,溶液中析出大量的鈣離子,當(dāng)其數(shù)量超過離子交換的需要量后,在堿性環(huán)境中,能使組成黏土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學(xué)反應(yīng),逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物,增大了水泥土的強度。
4.0.6 隨著水泥水化反應(yīng)的深入,溶液中析出大量的鈣離子,當(dāng)其數(shù)量超過離子交換的需要量后,在堿性環(huán)境中,能使組成黏土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進行化學(xué)瓜,逐漸生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶化合物,增大了水泥土的強度。
4.0.7 水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳,發(fā)生碳酸化反應(yīng),生成不溶于水的碳酸鈣,這種反應(yīng)也能使水泥土增加強度,但增長的速度較慢,幅度也較小。
4.0.8 從水泥土的加固機理分析,由于攪拌機械的切削攪拌作用,實際上不可避免地會留下一些未被粉碎的大小土團。在拌入水泥后將出現(xiàn)水泥漿包裹土團的現(xiàn)象,而土團間的大孔隙基本上已被水泥顆粒填滿。所以,加固后的水泥土中形成一些水泥較多的微區(qū),而在大小土團內(nèi)部則沒有水泥。只有經(jīng)過較長的時間,土團內(nèi)的土顆粒在水泥水解產(chǎn)物滲透作用下,才逐漸改變其性質(zhì)。因此在水泥土中不可避免地會產(chǎn)生強度較大的水穩(wěn)性較好的水泥石區(qū)和強度較低的土塊區(qū),兩者在空間相互交替,從而形成一種獨特的水泥土結(jié)構(gòu),可見攪拌越充分,土塊被粉碎得越小,水泥分布到土中越均勻,則水泥土結(jié)構(gòu)強度的離散性越小,其宏觀的總體強度也越高。