地基处理-化学加固法

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1、地基处理－化学加固法主讲人：崔德山2010年12月23日星期四包括一、水泥土搅拌法二、高压喷射注浆法三、灌浆法一、水泥土搅拌法水泥土搅拌法是利用水泥（或石灰）等材料作为固化剂，通过特制的搅拌机械，在地基深处就地将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，由固化剂和软土间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土，从而提高地基土强度和增大变形模量的地基处理方法。水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌粉体喷射搅拌前者是用水泥浆和地基土搅拌，后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。水泥土

2、搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量小于30％(黄土含水量小于25％)、大于70％或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。冬季施工时，应注意负温对处理效果的影响。水泥浆搅拌法是美国在第二次世界大战后研制成功的，称之为就地搅拌法（Mixed－in－PlacePile)。这种方法是从不断回旋的中空轴端部向周围已被搅松的土中喷出水泥浆，经叶片搅拌而形成水泥土桩，桩径0.3～0.4m，长度10～12m。桩径0.3～0

3、.4m，长度10～12m。粉体喷射搅拌法粉体喷射搅拌法（DryJetMixingMethod）由瑞典人KjeldPaus于1967年提出设想，该设想为使用石灰搅拌桩加固15m深度范围内软土地基。并于1971年现场制成第一根用生石灰和软土搅拌制成的桩。适用性由于粉体喷射搅拌法采用粉体作为固化剂，不再向地基注入附加水分，反而能充分吸收周围软土中的水分，因此加固后地基的初期强度高，对含水量高的软土加固效果尤为显著。当水泥土搅拌法用于处理泥炭土、有机质土、塑性指数大于25的粘土或地下水具有腐蚀性时以及无工程

4、经验的地区，必须通过现场试验确定其适用性。上海大学土木工程系地基处理研究所优点(1)水泥土搅拌法由于将固化剂和原地基软土就地搅拌混合，因而最大限度地利用了原土；(2)搅拌时无振动、无噪音和无污染，可在市区内和密集建筑群中进行施工；(3)搅拌时不会使地基侧向挤出，所以对周围原有建筑物及地下沟管影响很小；(4)水泥土搅拌法形成的水泥土加固体，可作为竖向承载的复合地基；基坑工程围护挡墙、被动区加固、防渗帷幕；大体积水泥稳定土等。(5)根据上部结构的需要，可灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固形式；基坑

5、工程围护挡墙水泥加固土的室内试验表明有些软土的加固效果较好，而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好而含有伊利石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度（pH值）较低的粘性土加固效果较差。水泥土的固化原理一、水泥的水解和水化反应二、离子交换和团粒化作用三、水泥的凝结与硬化四、碳酸化作用一、水泥的水解和水化反应当用于处理软土时，由不同的氧化物分别形成了不同的水泥矿物：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等。用水泥加固软土时，水泥颗粒

6、表面矿物很快与土中的水发生水解和水化作用。二、离子交换和团粒化作用软粘土中粒径小于0.005mm的颗粒较多，它是一种多相散布体，当它和水结合时，组成胶体分散系，表现出一种胶体特征。如粘土中含量最多的二氧化硅(SiO2)遇水后，形成硅酸胶体微粒，其表面带有钠离子(Na+)或钾离子(K+)，它们形成的扩散层较厚，土颗粒距离也较大。它们能和水泥水化生成的氢氧化钙[Ca(OH)2]中的钙离子(Ca2+)进行当量吸附交换，这种离子当量交换，使土颗粒表面吸附的钙离子所形成的扩散层减薄，大量较小的土颗粒形成较大的

7、土团粒，从而使土体强度提高。水泥水化后生成的凝胶离子的比表面积约比原水泥颗粒大1000倍，因而产生很大的表面能，有强烈的吸附活性，能使较大的土团颗粒进一步结合起来，形成水泥土的团粒结构，并封闭各土团之间的空隙，形成坚固的联结。三、水泥的凝结与硬化水泥的凝结与硬化是同一个过程的不同阶段。凝结标志着水泥浆失去流动性而具有一定的塑性强度；硬化则表示水泥浆固化所建立的结果具有一定的机械强度的过程。水泥的水化反应开始处在碱性的氢氧化钙、硫酸钙的饱和溶液环境中，随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，当

8、其数量超过离子交换的需要量时，在碱性环境中，钙离子能使粘土矿物中的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分参与化学反应，并逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物。这些化合物在水中和空气中逐渐硬化，增大了水泥土的强度。而且由于其结构比较致密，水分不易侵入，从而使水泥土具有足够的水稳定性。四、碳酸化作用水泥系固化剂的固化原理以上为普通硅酸盐水泥的固化原理。如果使用水泥系固化材料，则因为水泥系固化材料中除水泥外尚加入了火山灰材料或无机化合物，其固化原理除了水泥的固化外，火山灰掺料(