水泥加固高含鹽量軟土的(徐超)

1、水泥加固(ji )高含鹽量軟土的微觀結(jié)構(gòu)分析 徐 超二零零五年十二月八日已公告(gnggo)：2007年5月20日為校慶慶典日共三十八頁 水泥攪拌樁處置高含鹽量軟土地(td)基的試驗研究江蘇省交通廳課題(kt)：同濟(jì)大學(xué)連云港市高速公路建設(shè)指揮部共三十八頁共三十八頁課題(kt)主要內(nèi)容針對高含鹽量軟土地基的較廣泛(gungfn)的室內(nèi)配比試驗研究針對高含水量、高含泥量和高含鹽量的系統(tǒng)的現(xiàn)場工藝研究水泥加固高含鹽量軟土的室內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)分析與機理研究共三十八頁匯報提綱軟土的基本特征研究試驗方案與試驗手段微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與分析高含鹽量軟土對水泥土加固效果影響(yngxing)的機理結(jié)論共三十八頁軟土地

2、(td)基的基本特征“三高(sn o)”軟土的基本特征土類含水量重度孔隙比液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)w/%/kNm-3ewL/%wp/%IpIL淤泥平均值68.616.01.9046.225.221.02.07范圍值51.084.015.417.31.402.2343.947.623.526.720.222.11.292.82連云港土6m以上的淤泥連云港土6m以下的淤泥測定項目Ca2+283.1108mg/kg測定項目Ca2+277.5097mg/kgMg2+122.7056 mg/kgMg2+240.5559 mg/kgCl-7244.3253mg/kgCl-9410.9675mg/kgSO4

3、2-484.6870mg/kgSO42-665.1371mg/kgHCO3-1659.0612mg/kgHCO3-1161.5987mg/kgPH值7.34PH值7.25游離CO256.2252mg/kg游離CO2110.2256mg/kg侵蝕性CO20.0000mg/kg侵蝕性CO283.7627mg/kg有機質(zhì)含量6.1有機質(zhì)含量6.9計算項目非碳酸鹽硬度0.0000mg當(dāng)量/kg計算項目非碳酸鹽硬度14.5934 mg當(dāng)量/kg碳酸鹽硬度27.1897mg當(dāng)量/kg碳酸鹽硬度19.0370 mg當(dāng)量/kg易溶鹽含量10196.0mg/kg易溶鹽含量12157.8mg/kg判定：據(jù)巖土工程

4、勘察規(guī)范（GB50021-2001）判定，該土樣屬于氯鹽漬土、中鹽漬土和有機質(zhì)土。判定：據(jù)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001）判定，該土樣屬于氯鹽漬土、中鹽漬土和有機質(zhì)土。共三十八頁從含鹽量角度看軟土的基本特征氯離子、硫酸根離子和鎂離子成倍增加；礦化度（可溶鹽離子含量）明顯增大，以氯鹽為主的中等(zhngdng)鹽漬土；地基土淤泥層中，以6m為界，下部淤泥礦化度更高。有機質(zhì)含量大于5%。共三十八頁匯報提綱軟土的基本特征研究試驗方案與試驗手段微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與分析高含鹽量軟土對水泥土加固效果影響的機理(j l)結(jié)論共三十八頁試驗(shyn)研究方案土樣處理(chl)：洗土針對軟土含水量的

5、研究（見下表）針對不同水泥品種（礦渣水泥與普灰水泥）針對軟土含鹽量的研究水泥品種 水泥摻量 含水量（%）普硅32.5 21% 50普硅32.5 21% 70普硅32.5 21% 100普硅32.5 21% 130共三十八頁試驗研究(ynji)方案（續(xù)）編號Mg2+Cl-SO42-試驗手段1991539392M/XRD/SEM23001539392M36001539392M/XRD/SEM4998000392M 59916000392M/XRD/SEM6991539700M79915391000M/XRD/SEM83008000700M/XRD/SEM9600160001000M/XRD/SEM

6、針對軟土含鹽量變化(binhu)的配比方案共三十八頁試驗方法(fngf)與手段無側(cè)限抗壓試驗（試驗中進(jìn)行軸向壓縮(y su)變形的量測）；X射線衍射試驗掃描電子顯微鏡背散射試驗共三十八頁試件尺寸：70.7X70.7X70.7mm；加載速率：1.8mm/min；在試驗過程(guchng)中量測試件軸向變形量。無側(cè)限抗壓試驗(shyn)方法共三十八頁匯報提綱軟土的基本特征研究(ynji)試驗方案與試驗手段微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與分析高含鹽量軟土對水泥土加固效果影響的機理結(jié)論共三十八頁試驗結(jié)果(ji gu)：無側(cè)限抗壓強度無側(cè)限抗壓強度(kn y qin d)隨軟土含水量的變化共三十八頁試驗結(jié)果(ji g

7、u)：無側(cè)限抗壓強度不同(b tn)水泥加固的水泥土的無側(cè)限抗壓強度共三十八頁01234560.00.51.01.52.02.53.0s(MPa)e(%) Mg2+ 99mg/kg,60d Mg2+300mg/kg,60d Mg2+600mg/kg,60d Mg2+ 99mg/kg,28d Mg2+300mg/kg,28d Mg2+600mg/kg,28d Mg2+ 99mg/kg,7d Mg2+300mg/kg,7d Mg2+600mg/kg,7d不同齡期水泥土試塊應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系(gun x)曲線（鎂離子變化）試驗(shyn)結(jié)果無側(cè)限抗壓強度共三十八頁01234560.00.51.01.52

8、.02.53.0 s(MPa)e(%) Cl- 1539mg/kg,60d Cl- 8000mg/kg,60d Cl-16000mg/kg,60d Cl- 1539mg/kg,28d Cl- 8000mg/kg,28d Cl-16000mg/kg,28d Cl- 1539mg/kg,7d Cl- 8000mg/kg,7d Cl-16000mg/kg,7d不同(b tn)齡期水泥土試塊應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線（氯離子變化）共三十八頁01234560.00.51.01.52.02.53.0 s(MPa)e(%) SO42- 392mg/kg,60d SO42- 700mg/kg,60d SO42-1000

9、mg/kg,60d SO42- 392mg/kg,28d SO42- 700mg/kg,28d SO42-1000mg/kg,28d SO42- 392mg/kg,7d SO42- 700mg/kg,7d SO42-1000mg/kg,7d不同齡期水泥土試塊應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系(gun x)曲線（硫酸根離子變化）共三十八頁01234560.00.51.01.52.02.53.0 s(MPa)e(%) Mg2+ 99,Cl- 1539,SO42- 392,60d Mg2+300,Cl- 8000,SO42- 700,60d Mg2+600,Cl-16000,SO42-1000,60d Mg2+ 99,C

10、l- 1539,SO42- 392,28d Mg2+300,Cl- 8000,SO42- 700,28d Mg2+600,Cl-16000,SO42-1000,28d Mg2+ 99,Cl- 1539,SO42- 392,7d Mg2+300,Cl- 8000,SO42- 700,7d Mg2+600,Cl-16000,SO42-1000,7d 單位(dnwi):mg/kg不同齡期(ln q)水泥土試塊應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線（三種離子同時變化）共三十八頁試驗結(jié)果X射線(shxin)衍射試驗參考(cnko)強度法半定量分析（X Pert HighScore） Position 2 Theta10203

11、040506070Counts050001000015000 clay.CAF共三十八頁礦物石英伊利石高嶺石正長石水化硅酸鈣水化鋁酸鈣水化硅鋁酸鈣水化氯鋁酸鈣碳酸鈣鈣礬石粘土(zhn t)7d28d1# 配比(pi b)1#配比共三十八頁0510152025303540 60d28dC-S-H + C-A-H (%) 1# 3#(Mg2+) 5#(Cl-) 7#(SO42-)7d共三十八頁共三十八頁試驗結(jié)果(ji gu)掃描電子顯微鏡與背散射二次電子像背散射電子(dinz)像共三十八頁SEM圖片(tpin)（軟土） 共三十八頁SEM圖片(tpin)（不同配比）共三十八頁孔隙石英伊利石高嶺石正長

12、石水化硅酸鈣水化鋁酸鈣水化硅鋁酸鈣水化氯鋁酸鈣碳酸鈣鈣礬石共三十八頁共三十八頁05101520253035C-S-H + C-A-H (%) 1# 3#(Mg2+) 5#(Cl-) 7#(SO42-)60d28d7d共三十八頁匯報提綱軟土的基本特征研究試驗方案與試驗手段(shudun)微觀結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與分析高含鹽量軟土對水泥土加固效果影響的機理結(jié)論共三十八頁機理(j l)分析Mg2+ Mg2+是高含鹽量軟土中的主要陽離子之一。從無側(cè)限抗壓強度的結(jié)果來看： Mg2+對水泥土造其強度影響不大，而對中后期強度有一定的負(fù)面作用。在水泥水化階段， Mg2+并沒有參與(cny)反應(yīng)。但由于Mg(OH)2的

13、溶解度比Ca(OH)2低， Mg2+會優(yōu)先與OH-結(jié)合，生成Mg(OH)2（本次試驗中為了排除陰離子的影響，采用直接加入Mg(OH)2）。它會代替Mg(OH)2與溶出的活性SiO2反應(yīng)：共三十八頁C-S-HM-S-HM-S-H3#1#共三十八頁機理(j l)分析Cl- NaCl是海水中最主要的可溶鹽，在海岸工程中，它會滲入(shnr)鋼筋混凝土中并腐蝕鋼筋。對于水泥土， Cl-是主要的影響因素，當(dāng)空隙水中含有較多Cl-時，它會與C3A反應(yīng)生成水化氯鋁酸鈣（Friedels salt）： 共三十八頁機理(j l)分析SO42+ SO42+也是海水中的主要可溶鹽離子之一。當(dāng)孔隙水中含有較多SO42

14、+同時水泥(shun)中又有較多C3A時，就會生成鈣礬石： （pH10.5） 共三十八頁機理(j l)分析SO42+024681060d28d鈣礬石(fn sh) (%) 1# 7# 9#7d共三十八頁結(jié) 論水泥土強度的增長(zngzhng)主要來源于水化硅酸鈣（C-S-H）和水化鋁酸鈣（C-A-H）的生成。高含鹽量軟土中和孔隙水中的可溶鹽離子會對水泥土強度增長產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。三種離子都會造成水泥土強度的降低，但他們的影響階段和影響程度不同。Mg2+對水泥土早期強度影響不大。Cl-對各齡期強度均有較大影響。SO42-對水泥土中后期強度影響較大。共三十八頁謝謝(xi xie)各位歡迎(hunyng)2007年拔冗蒞臨同濟(jì)！徐 超共三十八頁內(nèi)容摘要水泥加固高含鹽量軟土的微觀結(jié)構(gòu)分析。針對高含鹽量軟土地基的較廣泛的室內(nèi)配比試驗研究。針對高含水量、高含泥量和高含鹽量的系統(tǒng)的現(xiàn)場工藝研究。研究試驗方案與試驗手段。研究試驗方案與試驗手段。微