红粘土地区深层搅拌水泥土加固机理及应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com总第122期西部探矿工程seriesNo．1222006年第6期WESTCHINAEXPl0RATIONENGINEERINGJUl3．2006文章编号：lOO4—5716(2OO6)06OO，16一O3中图分类号：TU472．36文献标识码：B红粘土地区深层搅拌水泥土加固机理及应用曾榕，陈先华，谢永健(桂林工学院土木工程系，广西桂林541004)摘要：探讨了红粘土地基水泥土加固机理，分析了水泥掺入比、龄期等因素及对水泥土无侧限抗压强度、抗剪强度、抗拉强度、抗渗性能的影响。最后用一

2、实例说明水泥土加固红粘土地基的效果。关键词：红粘土；深层搅拌法；加固机理；无侧限抗压强度；复合地基深层搅拌水泥土就是利用深层搅拌机械将软弱土和水泥钙离子，满足离子交换的需要量后，在碱性环境中，能与粘土矿物(或水泥浆液)强制搅拌，并通过水泥(或水泥浆液)与软弱土之间中的二氧化硅及三氧化二：铝进行化学反应，逐渐生成不溶于水发生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定的稳定结晶化合物。性和一定强度的土体。该加固方法具有施工无振动、无噪声、无(3)碳酸化作用：水泥水化物中游离的氢氧化钙能与水中和排污、成桩快、成本低等优点，应

3、用前景广泛。空气中的二氧化碳发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙。红粘土作为一种在我国南方广泛分布的特殊土，红粘土具由以上反应可见，水泥土强度的来源有以下方面：①在水泥有以下物理力学特性[：高塑性和分散性；高含水率与低密实度；的水化水解反应中，溶液饱和后，新生物以肢体和结晶物形式析高强度及低压缩性；收缩性明显且膨胀性轻微。一般情况下，上出，并继续硬化，形成水泥石骨架，这是水泥土强度的主要来源；部红粘土呈坚硬至硬塑状态，该部分占红粘土土层的75左右，②离子交换作用使较小的土颗粒形成较大的土团粒，使土体强下部红粘土呈可塑、软塑、流塑

4、状态，形成软弱下卧层，在很多情度提高；③团粒化作用使上团粒之问的联结更坚固，在宏观上也况下无法作为天然地基，需要做地基处理。就使水泥土强度大大提高；④硬凝反应生成的不溶于水的结晶深层搅拌水泥土适宜于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、化合物，以纤维状结晶向四周辐射，并相互连结形成空间网状结淤泥质粘土、粉质粘土、粉土、细砂等，并已取得较多的研究成果。构，增大了水泥土的强度；⑤碳酸化作用生成的碳酸钙不溶于水，从加固效果来看，土层浅部存在硬壳层时，其复合地基效果一般故也能缓慢并小幅度增加水泥土强度。比较好，处理后建筑物变形较小，一般可控制

5、在100mm以内。因根据胶体化学的观点分析，碳酸盐岩红粘土比表面积比一此，设计中应尽量利用浅层的硬壳层，以提高水泥土桩复合地基般粘性土大得多，物理化学活性较高，同时具有含量较多的游离的效果[。红粘土具有上硬下软的特性，由此可见，采用水泥土氧化物，其中游离氧化铁的含量可达到12．5口]。铁作为两性搅拌桩法加固红粘土将是一种不错的选择，并在桂林地区取得胶体，对水泥土的的物理化学性质有相当的影响氧化铁的等电许多成功的经验，但采用该法加固红粘土的理论研究比较少。pH值约为7．1，水泥土中溶液为碱性，当胶体的等电pH值低于1水泥土加固机理

6、溶液的pH值时，有利于晶态氧化铁的生成，并有较充裕的时间水泥土经搅拌后主要发生以下三方面的物理化学反应：让它们作长程有序排列而形成品核。结晶态氧化铁对水泥土团(1)水泥的水解和水化反应：用水泥加固软弱土时，水泥颗粒之间具有胶结作用，从而提高强度另一方面，水泥土中王团粒表面的矿物很快与软弱土中的水发生水解和水化反应，生成粒表面带有钠离子Na和钾离子K，而游离氧化铁在pH值大氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物所于自身的溶液中表面带负电(当某种物质所处的介质pH值大于生成的化合物溶于水中并逐渐达到饱和。当溶液达到饱和

7、后，新它的等电pH值时，该物质表面将带负电)，二者电性相反，故相生成物以胶体状态或结晶形式析出，悬浮于溶液中。互吸引而紧密连在一起，形成胶结连结。同时，游离氧化铁以膜(2)土颗粒与水泥水化物的作用：当水泥的各种水化物生成状包裹在水泥土粒团表面，众多水泥土粒团在一起，它们之间的后，有的自身继续硬化，形成水泥石骨架；有的则与其周围具有一游离氧化铁包膜相互重叠，相互胶结而形成了水泥土中的粒问定活性的粘土颗粒发生反应。连结。从以上分析可知，水泥红粘土的加固是可行的。①离子交换和团粒化作用：粘土和水结合时表现出一种胶实际施工中土不可避免地

8、会留下一些未被粉碎的土团，在拌体特征，二者形成胶体微粒能和水泥水化生成的化合物进行当入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象，而土团问孔隙基本上被量吸附交换，使较小的土颗粒形成较大的土团粒。另一方面，水水泥浆填满。加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区．而土泥水化生成