【摘要】：近年來,江蘇沿海地區(qū)不斷擴大的建設規(guī)模需要更多的土地資源,然而該地區(qū)優(yōu)質的土地資源有限,這就需要將廣泛分布的具有高含水量、高液限、低密度、低強度、高壓縮性及高靈敏度等特點的海相軟土加以利用。在試驗中發(fā)現(xiàn)一種新型固化劑,具有在高水灰比情況下速凝早強、結石率高等特點,恰好適用于海相軟土的固化。深入研究新型固化劑固化高含水率、且含有一定有機質的氯鹽漬海相軟土的固化效果和機理,對指導工程實踐、推廣新型固化劑的工程應用具有重大意義。本文通過向風干的海相軟土中添加腐殖酸鈉和氯化鈉,人工調節(jié)海相軟土的有機質含量和氯鹽含量,通過添加胡敏酸和富里酸來改變有機質的成分,并使用新型固化劑對其進行固化。進行了室內的化學分析、加固和力學試驗,并借助掃描電鏡技術研究各影響因素對新型軟土固化劑固化土的微觀機理。得到以下主要成果和結論:通過分析新型固化劑主要組成物質的水化反應機理和水化產物,并經試驗驗證得到新型固化土的硬化機理主要是:新型固化劑溶解水化進而發(fā)生離子交換和團�；饔�,隨后發(fā)生硬凝反應,最終形成新型固化劑-軟土的骨架結構體系,氫氧化鈣的碳酸化反應使得新型固化劑固化土的強度得到進一步提高。研究了有機質含量、有機質成分、含水率、氯鹽含量、養(yǎng)護齡期對新型固化劑固化土強度的影響規(guī)律,結果表明:有機質對固化土的影響存在一個相對臨界值,當有機質含量超過相對臨界值時,固化土強度的下降速率明顯減小;腐殖酸中的富里酸比胡敏酸酸性更強,對固化土強度的影響更大;含水率的增加會導致有機質對固化土的不利影響產生“滯后”現(xiàn)象,強度隨著含水率的提高而降低;軟土中氯鹽含量超過弱鹽漬土范圍后,固化土的強度會大幅降低,氯鹽含量越高,強度隨齡期的增長速率越緩慢。分析了有機質、含水率、氯鹽對新型固化土的影響機理,結果認為:有機質通過吸附于新型固化劑顆粒表面阻礙其水化反應,降低固化土的強度,而有機質中的腐殖酸通過對新型固化劑水化產物的分解腐蝕作用,影響了固化土強度的發(fā)展;含水率增高一方面使得新型固化劑的水化產物在軟土中分布得更均勻,另一方面使得固化土的孔隙率進一步提高,對固化土的強度造成了雙面的影響;少量的氯鹽通過抑制硫酸鹽的溶解,間接地提高了固化土的強度,一旦氯鹽含量達到弱鹽漬土范圍,則主要以氯化鈣的形式溶解,造成固化土孔隙率過大,降低了固化土的強度。通過線性擬合得到似水灰比與無側限抗壓強度的關系,給出漿體水灰比在原狀土含水率不同情況下的建議取值范圍,提出新型軟土固化劑應用于攪拌法和高壓旋噴法施工時的工程條件及其對應的固化劑配方,給出其適用的施工技術工藝,為新型固化劑的工程應用提供了參考依據(jù)。
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU447
【圖文】：

而我國東部及東南沿海地區(qū)廣泛分布著深厚的第四紀瀉湖相、濱海相等海相沉積軟黏土層（如圖1-1）[6]，軟土的開發(fā)和利用因此不斷增加，因此在以上的工程建設過程中均會遇到軟土工程問題。圖 1-1 我國東部沿海地區(qū)海相軟土分布Figure 1-1 Distribution of Marine soft soil in east coastal areas of China軟土工程在我國已有相當長的歷史，目前國際上已有的軟土工程技術在我國也都有應用與發(fā)展。其中水泥土復合地基技術在軟土地基加固中得到了廣泛應用并取得了一定的效果。但是由于各地軟土成因多種多樣，物質組成千差萬別，因此在加固工程中即使水泥摻入比和施工工藝完全一致，水泥加固軟土效果也會有所差異，甚至在一些工程實例中出現(xiàn)了加固失敗的問題[7]。而且，水泥系噴漿深層攪拌法施工時，使用的水泥漿均需用灰漿泵輸送，要求流動性較大，水灰比一般采用 0.5～0.6，而使用高壓噴射注漿法施工時，水灰比更大，加上軟弱地基的含水量高，因此，對水泥土強度增長是不利的，有時甚至水泥土中還存在自由水。此外，水泥漿凝固體本身是有收縮性的，水泥土也有微收縮性，這些特點不利于土體的加固[8]。針對水泥土的這些缺點，一種以硫鋁酸鹽水泥熟料為甲料，以懸浮劑、緩凝劑等制成的添加劑甲，與由石灰、石膏組成的乙料和以懸浮劑、速凝早強劑等制成的添加劑乙，而共同構成的一種新型固體混合材料作為新型軟土固化劑恰好能彌補這些缺點。因為這種新型軟土固化劑具有高水和微膨脹性。高水是指新型固化劑與軟土在高水灰比條件下的凝固體結石率均能達到 100％，且加固體不會泌水，也不存在自由水。此外，新型固化劑漿液凝固體有微膨脹現(xiàn)象，而沒有收縮現(xiàn)象。它與軟土的凝固體也具備這個特點，因此將新型軟土固化劑應用于深層攪拌樁或旋噴樁時，其樁?

研究工作技術路線

2 新型軟土固化劑及其固化土的固化機理分析化反應過程的化學方程，當石膏石灰的量比較充足時則發(fā)生（2-4）所列化學方程表示的水化反應。在新型軟土固化劑實際的水化反應中，兩種生成鈣礬石的反應是同時發(fā)生的。高硫型水化硫鋁酸鈣（構造式為6 2 12 2 4 3 2[C a Al (O H ) 24 H O] ( SO ) 2H O）也稱作鈣礬石（AFt），通常為六方無色柱狀晶體，其形狀主要取決于周圍環(huán)境，其結構單元如圖 2-1 所示。在溶液中，鈣礬石易分解出3AH 、2Ca (O H )和4 2CaSO 2H 等產物。而在石灰較多的溶液環(huán)境中，當溫度升高到 90℃以上是，鈣礬石易分解為低硫型水化硫鋁酸鈣。

【參考文獻】

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1 楊青;羅小花;邱欣;吳金洪;;離子土壤固化劑固化土的微觀結構特征及固化機理研究[J];公路交通科技;2015年11期

2 霍俊芳;李晨霞;侯永利;崔琪;潘華;宋茂祥;;石灰石粉硅粉復摻對混凝土抗凍耐久性的影響研究[J];硅酸鹽通報;2015年S1期

3 儲誠富;王利娜;李小春;董滿生;;水泥電石渣固化淤泥-鐵尾礦渣的強度試驗[J];工業(yè)建筑;2015年05期

4 梁仕華;張朗;周世宗;;水泥基固化劑固化南沙軟土的力學及微觀試驗研究[J];廣東工業(yè)大學學報;2015年02期

5 程寅;黃新;;氯鹽對堿激發(fā)礦渣凈漿強度影響試驗[J];北京航空航天大學學報;2015年04期

6 趙天宇;張虎元;王志碩;王發(fā)旺;;含氯硫酸鹽漬土中硫酸鈉結晶量理論分析研究[J];巖土工程學報;2015年07期

7 程福周;雷學文;孟慶山;廖宜順;王帥;;高含水率疏浚淤泥固化的力學性質試驗研究[J];科學技術與工程;2015年01期

8 時紅蓮;王曉峰;彭忠瑛;;ISS對不同初始含水率膨脹土的改良效果研究[J];工程地質學報;2014年06期

9 魏進;杜秦文;馮成祥;;濱海氯鹽漬土溶陷及鹽脹特性[J];長安大學學報(自然科學版);2014年04期

10 楊西鋒;尤哲敏;牛富俊;馬巍;;固化劑對鹽漬土物理力學性質的固化效果研究進展[J];冰川凍土;2014年02期

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1 霍俊芳;張少昱;崔琪;潘華;佟震;;石灰石粉硅粉復摻對混凝土抗?jié)B性能的影響研究[A];《工業(yè)建筑》2016年增刊Ⅰ[C];2016年

2 何子亮;;關于不良地基土的處理與加固方法及施工工藝探討[A];2016年1月建筑科技與管理學術交流會論文集[C];2016年

3 劉松玉;陳國靖;章定文;;我國高速公路軟土地基處理技術進展[A];第十四屆中國科協(xié)年會第21會場：山區(qū)高速公路技術創(chuàng)新論壇論文集[C];2012年

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1 郭炎偉;注漿加固土的力學模型及隧道工程應用研究[D];北京交通大學;2016年

2 李雪剛;杭州海相軟土的固化及其理論研究[D];浙江大學;2013年

3 王寶勛;海積軟土力學特征與固化新技術研究[D];中南大學;2008年

4 張樹彬;土體中腐殖酸對水泥固化軟土效果的影響[D];吉林大學;2007年

5 柴壽喜;固化濱海鹽漬土的強度特性研究[D];蘭州大學;2006年

6 陳慧娥;有機質影響水泥加固軟土效果的研究[D];吉林大學;2006年

7 王文軍;納米礦粉水泥土固化機理及損傷特性研究[D];浙江大學;2004年

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1 邢維忠;GGBS固化合肥湖積軟土的力學特性試驗研究[D];安徽建筑大學;2015年

2 廖存剛;雙向攪拌粉噴樁加固連鹽鐵路軟土地基應用研究[D];東南大學;2015年

3 荊偉偉;濱海路堤橋頭過渡段地基處理關鍵技術研究[D];浙江工業(yè)大學;2014年

4 暢帥;杭州軟土固化優(yōu)化研究[D];浙江大學;2014年

5 董耀群;天津濱海新區(qū)市政道路工程軟土地基處理[D];天津大學;2014年

6 李玉朋;腐殖酸含量及酸堿度對天津軟土加固影響的試驗研究[D];天津城市建設學院;2012年

7 儲誠富;水泥土攪拌法加固特殊軟土的試驗與應用研究[D];東南大學;2005年

本文編號：2764116