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;i摹器量置鼍呻氧世鼍墨气g、; 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名:盈巨五刭 日期:趔2 :丛7 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名:墨歪! 到 导师签名: 摘要 摘要 水泥系搅拌法因其施工方法简单、效率高、造价低、场地污染小和对相邻建筑影响小等优点, 在高速公路建设中得到了相当广泛的应用。但是当单纯采用水泥材料加固高含水量的有机质土以及 盐渍土地基时,有机质和盐分会对水泥搅拌法的处理效果产生较大的影响,需要选择合适的外掺剂 来改善水泥土的加固效果。 本文针对江苏省里下河地区泻湖相软土的特点,通过室内试验、p h 值分析、扫描电镜、电阻率 测试手段,从宏观力学指标和微观结构参数方面定量分析了有机质含量和含盐量对水泥土的影响, 探讨了二者对水泥固化过程的影响机理,提出了采用粉煤灰作为外掺剂抵抗有机质的影响。通过大 量室内试验和现场监测,分析了粉煤灰在水泥土中的作用机理和作用效果,并采用二维平面简化的 有限元方法分析了粉煤灰对水泥搅拌桩复合地基变形的影响。主要研究成果如下: ( 1 ) 系统研究了里下河地区泻湖相软土的工程特性,针对水泥搅拌法在该地区应用中出现的问 题,提出了采用粉煤灰作为外掺剂来改善有机质对水泥土固化的影响。 ( 2 ) 定量研究了有机质和盐分对水泥土的强度特性和变形特性的影响。有机质中的腐植酸通过 延缓水泥水化反应、分解水化产物影响水泥土强度;得到了含盐量对水泥土强度提高阈值为4 ; 建立了不同有机质含量、不同盐分含量的水泥加固土强度预测模型,为含腐殖酸软士以及盐渍土地 基加同处理提供理论和实践依据。通过扫描电镜和电阻率试验,从水泥土微观结构机理出发,进一 步研究了有机质和盐分对水泥土的影响,建立了基于电阻率结构参数的水泥土强度预测模型。 ( 3 ) 通过试验研究了粉煤灰作为外掺剂对水泥土的影响规律以及最佳掺入量。加入粉煤灰可有 效改善水泥十的强度,得到了粉煤灰的最佳掺入量为1 2 ,在此基础上建立了综合考虑粉煤灰掺入 量、有机质含量、水泥掺入量、龄期等因素影响的水泥土强度预测模型;分析了粉煤灰对水泥固化 土变形特性的影响,采用分段函数模拟了水泥土的应力应变关系,应用m a t l a b r 2 0 0 7 a 中的 n o n li n e f i t 对实测数据进行最小二乘法拟和,对水泥粉煤灰土应力应变模型中的参数进行了分析, 建立了各项参数与粉煤灰掺入量之间的关系,得到了破坏应变、e 5 0 的变化规律。 ( 4 ) 通过扫描电镜试验和电阻率试验定性和定量地分析了水泥粉煤灰加固土的微结构特性,研 究了粉煤灰在水泥土中的作用机理,建立了粉煤灰水泥士微结构特征参数与强度之间的关系。 ( 5 ) 采用二维平面简化的有限元方法分析了粉煤灰掺入量以及水泥土搅拌桩设计参数( 桩身 强度、桩间距、桩长等) 对地基变形影响,为水泥粉煤灰搅拌法加同富含有机质软土地基的加固方 案提供有力依据。 关键词:水泥土有机质盐分粉煤灰无侧限抗压强度p h 值扫描电镜电阻率平均 结构因子平均形状因子 a b s t r a c t d u et 0t l l ec 删e n tc o 咖鲥o nm e t h o d l l i g he 行b c 6 v 朗e s s ,l o w s t ,l i t t i ec o n t 锄i n a t i o n 锄d 锄a nd i s 嘶卸t 0n e i 曲b o r i n gb u i l d i r 垮,c e m e n t - b 嬲e dd e 印n l i x i n gm e 1 0 d s h a v cb e 丽d e l yu s e di i l e x p 佗豁w a y 伽暇m l l c t i o n h o w e w i r o f g a 血cm a l i 嘶a l 锄ds a l i n em a l t e rm a yg 触l ya f f e c t l ei m p w n e n t e 侬蛾o f m 哪d e 印m i x i n gm 劬0 di f 廿l eo 玛a i l i c i l 锄ds a l t y i la 陀p u r e l y 仃e a t 甜b yc e m e n t m 砷喇a l s t h e 陀f 0 他,a p p m p r i a :t ea d i i l i 】( t u 陀楚i e i l t sn dt 0b e 鹋l e c t c dt 0i m p r o v e 协e 他i n f 碱m e n te f l 6 b c t 0 fc 锄e n ts o i l e n 西n e e r i n gp r o p e n i e so ft 量圮l a 9 0 0 n f t i li l ln 硷l i 】i a l l e v 盯猢o fj i 彻伊up m v m c ew e 他 s y 咖m 撕c a l l y 咖d i e d 也m u g hq l 埔删懿o fl 址叫瞰o d r 【p e r i m 髓t s 锄di i l - s i h jt e s t si i l 也i sp a p i e r t h e i n f l u e n o f0 l 鼍r l i l i cm a t t e rc o f i t e n t 锄ds a j i n i t yo nc e n l e ms o i lw 雒q 啪t i t a t i v e l y 锄a l y z e d 岫u g h la _ b o 豫c 0 拶t e :吒p hv m u e 鲫a l ”i c a lm e m o d 刎n ge i e c 仃0 nm i c r o s c o p et e s t 觚de l e 硎c a lr e s i s t i v i t y m e 笛u 陀m e n t 丘l ;0 m 协e 鹬p e c 忸o fm 枷s c o p i cm h a n i c a lp r o p e r l y 锄di i l i c m 蛐m c t u m ip a 舳e t e 硌a n d m ei i i - f l u e n c i n gm e c h a n i s mo fo 曙锄i cm a 触c o n t e f l t 锄ds a j i n 时l ep r o c e 鲻o fc e m 曲ts o l i d i f i c 撕o n w 弱锄a l y 勰d b 雒e do na :b o v er e s e 鲫c hw o d 【,l em e 嬲u 0 fu s i r 唱日y 嬲h 嬲a d m i ) 血l r ea g e n tt 0r e s i s t 恤e i i i n u e n o fo 秘i cm a 札e rw 够p m f o r w a r d 1 t l 】r o u g hq u 蜀删e so fl a b o 咖巧t e s t sa n di n - s i t ut e s 伍,舭 e f r e c to ff l y 嬲ho nc e m e n ts o i lw 雒s t u d i e d 锄d 廿l ei l l t e 耐i o nm e c k i i l i s mo ff l y 勰hi i lc e m e n ts o i lw 鹤 鼬e rd i s c 吣s e d t h ee f r e c to fn y 舔h 蚰l eg r o u n dd e f o 咖a t i o nw 嬲锄a l y z e db y 俩o i m e f l s i 伽i a l s i l i l p l 墒e dp l 锄ef i n 沁e l e m e n tm e 廿1 0 d t h em a i nr e a r c hc o n t e n t so f m i sp a p e ra 佗l is t i e d 嬲f o l l o w s : ( 1 ) b 舔i cp r o p e n e so f m el a 9 0 伽f t i 1i nl i x i a h er i v e ra r e a 、w 陀s y s t e m 撕c a l l ys t u d i e d a i m i n ga t t l l o p r o b l 锄si n 也ea p p l i 训o no fc 啪e n td e e pm i 】【i n gm 酏o di nu l i sa r e a ,t i l em e a s u 托o f 璐i n gf l ya s 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n ts o i lw 鹤s i m u l a t e db yp i e c e w i 如似i o i l ,锄d l en o n l i n c f i tt | lo f m a l 【l a b r 2 0 0 7 aw 鼬a l u s e dt 06 t 廿l et e s td a 衄w i 廿ll e a s ts q 岫心m e l o d i i la d d i t i o i l 廿l ep a m m 酏e 搭i i l s h s s s 臼面nm o d e lo ff l y 嬲h m e n ts o i lw e 陀a n a l y z e d ,a n dt l l e 他l a t i o 娜l l i p sb e 怕,e 锄f 撕l u 他s 臼面i l ,陆 锄dt l l ea y 缎ha d l l l 妣c o n t e r l tw e 他e s 切l b l i s h e d ( 4 ) t h r o u g h 锄i n ge l e c 虮mm i c r o s c o p yt e s t 觚de l 硎c a l 他s i s t i v i t yt e 鸥m i c r o s 加j c l 【u l 砌p r o p e i t i e s o fc e m e n tf l y 弱h 他i n f o f c 酣s o i lw e f eq 呦t i 切舡v e l y 锄a l y z e d i i l :胁c t i m e c h 锄i s mo fn ya s hi i lc e m e n t s 0 i lw 嬲s t i 帕i e 也锄d 廿l 廿l e 佗l a t i o 邶l l i pb e m e e i lm em i c r o s t l 呱:t u 忸lp r o p e r i yp 删e t e 稻觚d i l s n n g t hw 够e s t a _ b l i s h e d 塑堕l ( 5 ) t w 砌i m 哪i a ls i i i l p l i f i e dp l 卸e 觚t ee l 啪蛐tm e t l l o d 啷a d o 删t 0 锄甜y z em ei i l f l 啪c eo f a d i l l l ) 【t u 他c 0 舭n to f a ya s h 锄dd e s i 印脚珈咖so f m 蛐td e c pm i x j n gc o l 唧塔s u c h 越妣n g m o f c o l 咖帆b o d y c o l 哪d i s t 锄锄dc o l 咖衄l 如g t t l g r o 岫dd e f 0 咖a l i o i l w h i c hs u p p l i 骼p o w e r 砌 t t l e 删c a lb 雒l sf o r l ei i i l p m v 锄饥ts d h e m ed 蛐i o f 呜a i l i c f t i l 糟i i l 航舢e n t w i mn va s h c 啪e n td p m i 】【i n gm e l o d 鼬i y w d r 由:c e m e n t i l ,o 罾l i l i cm a t i s a j “吼f l y 硒l l 岫c 6 n e dc o m p 陀s s i v es 咖g 虬p hv a l 跏m l n ge l 咖n m i c r o s c o p e ,e l e c t r i c a l 船i s t i 劬a v e m g es t m c t u m lp a 均m e 钯r ,嗍s h a p e 胁凹 i 东南大学博上学位论文 目录 摘要i 目录i v 第一章绪论l 1 1 研究背景和意义。1 1 2 研究现状。2 1 2 1 有机质对水泥加尉效果影响研究现状2 1 2 2 含盐量对水泥加固效果影响研究现状4 1 2 3 采用外掺剂改善高有机质含量水泥加固土效果研究现状5 1 2 4 水泥土微观结构研究现状7 1 3 存在问题9 1 4 本文主要研究内容。9 第二章泻湖相软土基本特性1 1 2 1 泻湖相软土的沉积环境及沉积特征1 1 2 1 1 里下河泻湖相软土的沉积环境l l 2 1 2 里下河泻湖相软土的岩性特征及典型构造剖面1 2 2 2 泻湖相软土物理力学性质1 3 2 2 1 泻湖相软土化学组成及矿物成分。1 3 2 2 2 泻湖相软土颗粒成份分析。1 4 2 2 3 泻湖相软士物理力学指标。1 5 2 3 泻湖相软士微观结构特性1 8 2 3 1 扫描电镜。l8 2 3 2 基于电阻率结构模型的泻湖相软土微观结构研究1 8 2 4 基于孔压静力触探( c p t u ) 测试的泻湖相软土特性评价2 l 2 4 1c p l l j 现场测试方案。2l 2 4 2c p l l j 测试结果分析2 2 2 5 本章小结2 4 第三章有机质对水泥加固软土的作用机理与改良效果分析2 6 3 1 概述一2 6 3 2 有机质对水泥土加固效果的作用机理分析2 6 3 3 试验方案2 7 3 3 1 试验材料2 7 3 3 2 试验方案2 7 3 3 3 无侧限抗压强度试验及p h 值试验2 7 3 3 4 电阻率试验2 8 3 4 试验结果分析2 8 3 4 1 有机质含量对水泥土无侧限抗压强度的影响2 8 3 4 2 有机质含量对水泥土样p h 值的影响。3l 3 4 3 基于电阻率结构模型理论的水泥土结构性研究。3 2 3 4 4 扫描电镜试验3 5 3 5 粉煤灰对高有机质软土的改良机理与效果研究3 7 3 5 1 试验材料及试验方案3 7 3 5 2 粉煤灰对高有机质含量水泥土强度的影响。3 7 3 5 3 电阻率测试结果分析4 1 i v 目录 3 5 4 扫描电镜结果分析4 5 3 6 本章小结4 7 第四章盐分含量对水泥土强度影响的试验研究4 8 4 1 概i a ! 1 8 4 2 试验方法4 8 4 3 盐分含量对水泥土影响机理分析4 8 4 3 1s d f 对水泥土的影响机理4 9 4 3 2a 1 对水泥土的影响机理4 9 4 3 3 其他可溶盐对水泥土的影响5 0 4 4 盐分含量对水泥土无侧限抗压强度的影响5 0 4 4 1 含盐量对水泥土强度特性的影响5 0 4 4 2 含盐量对水泥土变形特性的影响。5 4 4 5 电阻率试验结果分析5 6 4 5 1 水泥土初始电阻率随盐分含量的变化规律。5 6 4 5 2 水泥土异向系数随盐分含量的变化规律5 6 4 6 本章小结5 8 第五章水泥粉煤灰土的强度变形特性研究5 9 5 1 概述5 9 5 2 试验方案5 9 5 3 粉煤灰在水泥土中的作用机理分析6 0 5 4 水泥粉煤灰土无侧限抗压强度变化规律6 1 5 4 1 粉煤灰对无侧限抗压强度的影响。6 l 5 4 2 水泥含量对水泥粉煤灰土无侧限抗压强度的影响6 3 5 5 水泥粉煤灰土的变形特征6 5 5 5 1 应力应变关系6 5 5 5 2 单轴受压下本构模型的建立。6 8 5 5 3 模型参数的确定6 9 5 5 4 破坏应变8 2 5 5 5 变形模量晟”。8 3 5 6 水泥粉煤灰土强度预测模型的建立8 4 5 7 本章小结8 8 第六章基于电阻率理论的水泥粉煤灰土结构研究8 9 6 1 概述8 9 6 2 试验方案8 9 6 3 电阻率结构模型8 9 6 4 粉煤灰对电阻率影响的定量分析9 0 6 4 1 粉煤灰对水泥土初始电阻率的影响9 0 6 4 2 粉煤灰对水泥土初始电阻率参数的影响9 l 6 5 水泥掺入量对电阻率及其参数影响的定量分析9 4 6 6 基于电阻率结构特性指标的强度预测方法9 7 6 6 1 电阻率与无侧限抗压强度相关关系9 7 6 6 2 平均结构因子与无侧限抗压强度相关关系1 0 l 6 6 3 平均形状因子与电阻率相关关系1 0 5 6 7 扫描电镜试验1 10 6 8 本章小结1 1 4 v 东南大学博1 二学位论文 第七章水泥粉煤灰搅拌桩复合地基变形规律研究1 1 5 7 1 概述1 15 7 2 水泥粉煤灰搅拌桩加固软土地基的有限元计算1 1 5 7 2 1 有限元分析理论。l15 7 2 2 空间问题的平面化1 l9 7 2 3 数值计算模式及参数验证1 2 l 7 2 4 影响水泥土搅拌桩地基沉降变形的因素分析1 2 4 7 3 水泥粉煤灰搅拌桩处理地段沉降特性分析1 2 8 7 4 水泥粉煤灰搅拌桩工程应用实例12 9 7 4 1 工程概况12 9 7 4 2 基于动态沉降观测的最终沉降量的推求1 3 0 7 4 3 测试结果与理论分析对比1 3 2 7 5 粉煤灰水泥搅拌桩实用沉降计算方法1 3 4 7 6 本章小结1 3 6 第八章结论与展望1 3 7 参考文献1 4 0 致谢1 4 7 作者简介14 8 第一章绪论 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 随着我国经济的迅猛发展,高速公路的建设日新月异。自1 9 8 8 年中国开始建设高速公路以来, 中国高速公路建设向世界前列高速发展。1 9 9 8 年底,中国高速公路通车总里程达到6 2 5 8 公里,居 世界第八;2 0 0 1 年底达到1 9 万公里,居世界第二;至2 0 0 8 年,高速公路通车总里程达到6 0 3 万 公里,继续居世界第二位。按照中国2 0 0 5 年公布的高速公路网发展规划,中国正在全力以赴地加快 国家高速公路网主骨架建设,到2 0 2 0 年,基本建成国家高速公路网,届时,中国高速公路通车总里 程将达l o 万公里。新路网由7 条首都放射线、9 条南北纵向线和18 条东西横向线组成,简称为 “7 9 1 8 网”。我国高速公路建设主要集中于东部沿海诸省,然而,沿海地区均以软土为主,在地质 上属于第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相、谷相和湖泊相的粘性土沉积物或河流冲积物, 这类十抗剪强度低、压缩性高、固结速度慢,地基稳定性差,沉降变形量大。冈此高速公路在沿海 的建设中不可避免地会遇剑软土地基问题,地基处理方法的选择和应用对提高高速公路建设工程质 量、节约投资具有十分重要的现实意义。 水泥土搅拌桩技术由于施工简单、速度快,施工效率高:施工振动较小、噪音较低;土体加固 后容重基本不变,不会因加固土体重量增加而引起下卧层的附加沉降;加固费用较低等优点,广泛 应用于铁路、公路、市政工程、港口码头、工业与民用建筑等行业的软土地基加固中,取得了良好 的社会效益和经济效益。 水泥土搅拌桩首先是美国在第二次世界大战后研制的一种就地搅拌桩( m m ) ,1 9 5 3 年日本清水 建设株式会社从美国引进这种方法,继而又开发出以螺旋钻机为基本施工机械的c s l 法,m r d 法。1 9 6 7 年瑞典b p a 公司的蝎e l dp a 鹏提出将生石灰粉与粘士原位搅拌以形成具有较高强度的石灰 柱体的软土地基加固方法,这标志着粉体喷搅技术的诞生。1 9 7 1 年瑞典的l i n d 锄- a l i m a t 公司根据 k j e l dp a u s 的研究成果,进行第一次石灰桩现场试验。1 9 7 4 年该技术正式取得专利,并进入工程实 践阻。1 引。日本在19 6 7 年运输省港湾技术研究所开始研制用于石灰搅拌桩的有关机械,l9 7 4 开始在软 土加固工程中应用。7 0 年代后,水泥逐渐取代了石灰1 2 1 。 然而,当遇到一些具有特殊性质的软土时,水泥土搅拌法往往会达不到预期的加固效果。例如, 当淤泥质软土的含水量较高,特别是软土中有机质含量较高时,有机质会阻碍水泥的水化反应,从 而影响水泥土强度的形成,导致水泥土搅拌桩强度降低,在施工过程中出现桩体难以成形的问题。 国内外有许多由于有机质的存在而影响水泥土加阎效果的实例,因此有机质对水泥土的影响越来越 引起人们的重视。在我国华北平原、东部沿海及江苏、浙江沿海地区广泛分布有滨海相盐渍土,这 类盐渍土主要以氯盐为主,具有强烈的盐胀、溶陷和腐蚀性等工程特性,当采用水泥搅拌法处理盐 渍土地基时,盐分的类型和盐分的含量都会对水泥土的加固效果产生影响,当盐分含量过大时,盐 胀作用会造成水泥士加固效果的降低。 针对以上存在的问题,一方面可以采取增加水泥掺入量的方法进行改善,这种措施会增加地基 处理的成本。另一方面可以在水泥掺入量不变的情况下,添加石膏、粉煤灰和其他化学添加剂,从 而改善加6 6 4 效果,节约成本。 江苏省在高速公路软土地基处理中大量采用了水泥搅拌法。江苏省软土根据区域地质条件和软 土沉积原因,主要可以分为四类软土:滨海相软土、泻湖相软土、河漫滩冲积相软土、冲湖积相软 土,其中泻湖相软土具有高有机质含量和高含盐量的特点,在水泥土搅拌法的应用中遇到了上述问 题。因此本文以泻湖相软土为研究对象,以室内试验为基础,系统分析了有机质含量和盐分含量对 水泥土加固效果的影响。从室内无侧限抗压强度出发,定量分析了有机质含量和盐分含量对水泥土 强度特性和变形特性的影响;利用电阻率测试方法,从微观方面定量研究了有机质和盐分对水泥土 加固效果的影响机理;通过室内、现场试验,研究了粉煤灰作为外掺剂对高有机质含量水泥土加固 l 东南大学博士学位论文 效果的改善作用,从宏观方面和微观方面探讨了粉煤灰在水泥土中的作用机理。 1 - 2 研究现状 1 2 1 有机质对水泥加固效果影响研究现状 土壤有机质是土壤的重要组成部分,土壤有机质的主体是腐殖质( 即腐殖酸) ,具有特定的物理 及化学性质,但不同于通常严格定义的有机化合物。腐殖物质用传统方法分为胡敏酸( h a ) 、富里 酸( f a ) 和胡敏素( h u ) 三种组成部分。胡敏酸h a 和富里酸f a 是士壤腐殖质中的重要组分,胡 敏素则是被粘粒同定且般条件下不能被碱溶液提取的组分1 。胡敏酸是溶于碱而不溶于酸的高分 子化合物,具有多价酸根,是无肽的胶体物质,其组成元素主要有碳、氢、氮、氧、硫、磷等,含 有甲氧基、羧基、酚羧基、氨基等基团。富里酸是一类既溶于碱又溶于酸的高分子化合物,其分子 量小于胡敏酸,具有多价酸根,是无定形胶体物质,元素组成及功能团类似于胡敏酸;不同点在于 富里酸含碳量低,含氮量高”。 李生林等n 训认为土中腐殖质的形成反映了软土形成环境和过程,是决定其特殊工程性质的重要 原因。 b e r 的n 等指出,有机酸物质能对水泥产生化学侵蚀作用,有机酸与水泥接触的同时便与水泥 水化产物相反应,长期作用的结果是使水泥试件的孔隙增加,力学性质降低。同时从试件的侵蚀速 率及物质组成变化的角度在室内进行了不同p h 值的有机酸对水泥试件侵蚀作用强弱的对比研究。结 果表明p h 值为4 的有机酸的侵蚀速率要远远大于p h 值为6 的有机酸的侵蚀速率,从试件的质量损 失以及侵蚀深度来计算,前者的侵蚀速率将近为后者的9 倍。而扫描电镜和x 射线衍射结果则说明 即使有机酸的p h 值不同,但不同试验方案中试件化学成份的转变机理是基本一致的,在试件中均出 现了完全的钙质退化及结晶或非定形水化产物消失的现象,且伴有包含铝或铁的硅胶的生成。这一 转变正是导致水泥试件强度降低的原因。 潘有林等n 耵研究认为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。 e w b 啪d 2 ,熊田恭一1 对富里酸的作用做出了更进一步的解释。他们指出在富里酸、水、水 泥体系中,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。 其次在已生成的水化铝酸钙、水化硫铝酸钙及水化铁铝酸钙晶体中,富里酸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,呈现出一种化学风化的特征。 a b e 加n 等瞄3 1 通过室内不同p h 值的有机酸对水泥试件侵蚀试验指出,有机酸物质能对水泥产 生化学侵蚀作用,有机酸与水泥接触的同时便与水泥水化产物相反应,长期作用的结果是使水泥试 件的孔隙增加,力学性质降低,并且对水泥试件侵蚀作用强弱的对比进行了研究。 曾卫东胆耵等对有机质的结构特点在水泥土体系中的影响进行了研究。从微观结构来看,有机质 颗粒比大多数粘土矿物颗粒还要小,呈圆粒状、分子结构不紧密,具絮凝状结构、微孔隙发育,且 呈链状连结而成集粒。有机质的结构特征在相当程度上决定了其持水性和吸附性都很强,有机质颗 粒吸附于水泥颗粒及粘土颗粒表面,阻碍和延缓了水泥水化产物的生成及水泥水化产物与粘土颗粒 之间的作用:而且有机质为酸性体,颗粒带负电,且具有比粘土矿物颗粒更发育的双电层,这些因 素阻碍了水泥土的加固作用,导致水泥加固土的效果较差,水泥土的强度一般较低。 张树彬1 等通过一系列化学试验研究了土体腐殖质对水泥土固化的影响,发现当土中存在一定 量的有机质时,水泥水化产物钙、铝等离子可与土体腐殖酸络合成为钙键、铝键复合体,影响水 泥水化反应进程。改变水泥土的微观结构,达不到加固效果。 m o d m o l t 烈c l l i r d c h 锄i i l 等啪1 提取了m a k e 粘土中的有机质,并成功确定了胡敏酸和富啡酸 精确数量,通过试验得出,胡敏酸直接影响“a k e 粘土的固化效果,而富啡酸对石灰固化土强度发 2 第一章绪论 展的影响较小,盐类浓度提高,胡敏酸对固化土的强度影响变小。 l a m 幢 ,t r 啪b l a y 脚1 针对采用水泥加同有机质土的情况,采用扫描电镜、x 衍射、差热分析等 微观的方法对加同土中的生成物进行了研究,得出土中的有机质减缓了水泥水化产物的生成,因而 对水泥加固士的强度造成了影响。 m a 翻a k ig o t o h 研究了土性即含水量、p h 值、烧失量、粘粒含量对水泥土强度的影响,并得到 了水泥用量随着不同的含水量、p h 值、烧失量、粘粒含量变化的修正公式,该公式为工程上有机质 加固土强度提供了计算公式。 k k u i a l a 啪1 等研究了土中腐殖质对土体同化效果的影响。天然土的腐殖质含量越高,特别是当选 用水硬性胶凝材料为固化剂的时候,固化土所能达到的强度就越低。他们提出,可以把土中腐殖质 的含量作为一个判断依据:当腐殖质的含量大于l5 2 时,使用水硬性胶凝材料作为固化剂的效 果近于无。 k p o 惦e t t c b 等通过室内试验,得到了泥炭土水泥加固强度随养护龄期增大而增大,并探讨了试 块尺寸效应对水泥土加固强度的影响,以及养护过程中通过加载预压试块会提高水泥土强度的有益 结论。 h a h n b e 喀,g h o l m m l 通过大量的室内试验研究了不同加固料的种类对有机质土加同强度的影 响,并得到了泥炭土加固强度不仅受加固料的种类和数量的显著影响,而且还受养护温度及养护条 件的影响的结论。 h 6 l h et r e m b l a y 啪等认为,除了土中有机质的含量这一因素,有机质成分的性质也对固化土的 强度产生重要影响。他们将1 3 种不同的有机质成分单一地加入到两种土中,并掺入1 0 的水泥对其 进行同化,测定固化土的不排水剪强度和孔隙溶液成分。试验结果表明,有机质中的有机酸成分使 得孔隙水溶液的p h 小于9 ,这严重影响了水泥水化产物的产生,导致固化强度极低;而有机质中不 溶于水的油类和碳氢化合物( 0 i l sa n dh y d 雠砷o n s ) 只是延迟了水泥的水化反应,却并没有影响到水泥 土的最终强度。他们提出,水泥土孔隙溶液的p h 值和s d :一的浓度能够很好的反应其固化效果:当 p h 7 5 或s 研一的浓度高于5 0 0 p p m 时,水泥固化效果为零。并且建议,该种情况可以通过增加水 泥掺入量来得到改善。 邵玉芳等m 1 进行了含腐殖酸水泥固化土的强度影响试验,研究了不同有机质对水泥土强度的影 响。认为掺入富啡酸对固化土的早期强度影响较大,而胡敏酸含量对固化土的后期强度影响较大, 随着龄期的增长,两种腐殖酸对固化土强度的影响逐渐减弱,通过s e m 试验研究了腐殖酸对固化土 强度影响的机理。 h o l m m l ,o 西n 0 啪1 ,p 捌d 【i n 即b 7 1 等人先后对提高有机质土的加固效果展开了研究,得出对于有 机质土采用水泥进行加固,通过在水泥当中掺加适量的外掺剂能大大提高加固土的强度,而具体对 于某地的士,在选用外掺剂时,不但要考虑有机质对水泥加固的影响,同时还要综合考虑土的其它 性质,如含水率等对水泥加固的效果影响。 m i u m 等啪1 通过大量的试验,得到有机质含量小于6 时,用石灰加固效果优于水泥加固,但当 有机质含量超过8 时,水泥加固比用石灰加固效果好的结论。 陈慧娥等口鲫通过直接剪切试验得到了不同有机质含量水泥土的抗剪强度指标的变化规律。随着 有机质含量的增大,各试样的内摩擦角越来越小,而粘聚力c 值却逐渐增大。但综合来说,随着有 机质含量的提高,试样的抗剪强度呈降低趋势。 苟勇h 对两种有机质含量不同的软士,采用水泥和石膏、粉煤灰的固化土强度进行对比试验, 得出石膏、粉煤灰对于含有有机质的软土固化后强度有较大的提高。 范昭平。通过对不同有机物含量的固化试验揭示了有机质含量对淤泥固化的效果影响,发现淤 泥中的有机质存在着一个极限含量4 3 ,当超过这一

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