12–水泥加固软土过程中有机质行为研究〔陈慧娥).ppt

* * 水泥加固软土过程中有机质的行为研究 陈慧娥 吉林大学建设工程学院 一.问题的提出 二.研究现状 三.室内试验 1.外掺剂的选取 2.试样的制备 3.试样性质测试与结果分析 四.结论及建议 　　　近年来，随着我国经济建设的发展和对外开放的需要，软土的开发和利用不断发展。由于软土的特殊性质（高孔隙比、大含水量、低强度、高压缩性及低渗透性等），因此在大量的工程中，如机场、码头、高速公路、高层建筑深基坑等均会遇到软土工程问题。软土工程在我国已有相当长的历史，目前国际上已有的软土工程技术在我国也都有应用与发展。其中水泥土复合地基技术（深层搅拌与旋喷）在软土地基加固中得到了广泛应用并取得了一定的效果。但是由于各地软土成因多种多样，物质组成千差万别，因此在加固工程中即使水泥掺入比和施工工艺完全一致，水泥加固软土效果也会有所差异，甚至在一些 一. 问题的提出 一. 问题的提出 　 工程实例中出现了加固失败的问题。例如，1985年冬，在我国西南地区采用深层搅拌加固土法曾有一个沼泽相泥炭土的加固工程，该泥炭土单用水泥加固，即使掺入比达30%，加固土的强度也难达到300Kpa，以致使水泥加固泥炭土丧失经济技术效益。在对变形和强度变化的机理研究中发现软土内有机质在加固过程中起到一定的作用，它能阻碍水泥的水化反应，从而影响水泥土强度的形成，因此深入研究有机质在水泥加固软土中的行为，了解有机质的各种作用，对指导工程实践，改良加固方法带来巨大益处。 二. 研究现状 　1.有机质的组成 　　　　土壤有机质是土壤固相的一个重要组成部分，它的存在改变或影响着土壤的一系列物理的、化学的、生物的性质。土壤有机质或称腐殖质的主体是腐殖物质，它们大多数与土中无机成分相结合，以复合体的形式存在于土体中。结合态腐殖质因其溶解程度不同可有三种存在状态，即松结态腐殖质、稳结态腐殖质和紧结态腐殖质。这三种结合态腐殖质的活动性由强到弱，松结态腐殖质性质最活跃，易与其它物质相结合，而紧结态腐殖质最稳定，是一类与土壤的矿质部分结合得最紧密的有机质。从成份角度来讲，土壤有机质最具有代表性的成份可归为胡敏酸、富里酸和胡敏素。其中胡敏素即为紧结腐殖质的物质组成，而胡敏酸与富里酸均存在于松结态与稳结态腐殖质中。 土壤腐殖质的分组见图1。 土壤腐殖质 松结态腐殖质 稳结态腐殖质 紧结态腐殖质 （胡敏素） 胡敏酸 富里酸 胡敏酸 富里酸 二. 研究现状 图1　土壤腐殖质分组示意图 2.有机质对土性质影响的研究 　　　初期，和工程相关的有机质研究的重点是有机质对土体性质的影响。E.M.谢尔盖耶夫曾指出，有机物腐殖质的特点是亲水性强，容水性高，可塑性强，透水性低和压缩性强等，岩土中含有即使是少量的凝胶化有机物，其性质也会发生根本变化。例如，细分散的砂土中混杂有少量腐殖质会使其具有流砂性质；向砂土中添加百分之几的腐殖质会成百倍地降低其透水性。与岩土的矿物组分相比，物理－化学活性高是大部分有机组分的重要特点。有机物基本上都具有酸性，是非常活跃的风化营力，能分解硅酸盐类及其它矿物。另有学者提出，土体中若含有1%的腐殖质时，则其所起的作用相当于由1.5%其它矿物成分形成的粘粒。因此，土体中有机质含量较高时，其亲水性、可塑性较高，压缩性大，透水性及抗剪强度较低。同时，土中腐殖质的含量对土的阳离子交换容量也有很大影响，土中每增加1%的腐殖质，交换容量可增加1mmol/100g，含腐殖质越多的土，交换容量越高。 二. 研究现状 3.有机质影响水泥搅拌桩强度的机理研究 　　研究发现有机质组成中影响水泥土无侧限抗压强度的主要成分为富里酸。在富里酸、水、水泥土体系中，富里酸一般先以水溶液形式存在，其与水泥矿物吸附所形成的吸附层延缓了水泥水化的进程；其次，在已经生成的水化铝酸钙等晶体中，由于富里酸对含铝矿物特殊的分解作用使这些水化产物解体，破坏了水泥土结构的形成，阻碍了水泥的水化反应。 　　一些学者对富里酸的作用做出了更进一步的解释。他们指出富里酸与矿物的接触开始后，便被矿物颗粒所吸收形成一个吸附膜层，并且由于功能团分子键作用而使吸附过程具有明显的化学性质。其次，富里酸特别容易与含铝多的矿物质颗粒进行结合，由于含铝矿物晶格的层次排列，故此种反应造成晶格层状排列的重分布而分解，矿物分解的程度取决于它所含有的铝的多少。在水泥水化体系中，硅酸盐水泥的水化产物为氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙，水化与结晶可形成特有的晶格网状结构的水泥石。但在富里酸、水、水泥体系中， 二. 研究现状 　一般地富里酸首先呈水溶性形式存在，在水泥与富里酸水溶液接触后，体系中：一方面水泥的水化开始；另一方面富里酸与水泥矿物的吸附作用所形成的吸附层又延缓了水泥水化的进程。其次在已生