文档介绍：水泥搅拌桩概述
水泥土搅拌桩是一种加固处理饱和粘性土和粉土等地基的方法。它是利用水泥材料作为固化剂的主剂,通过特制的深层搅拌机械…搅拌桩机,在地基深处就地将软土和水泥浆或粉体强制搅拌,通过水泥和软土之间所产生的一系列物理化学反应过程,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的良好复合地基,从而提高地基的承载能力,减少地基沉降量和增加土质边坡的稳定性,满足工程建设的不同需求。
水泥土搅拌桩研发早期称为深层搅拌桩,是美国在上世纪四十年代末首先研制成功的一种就地搅拌桩。五十年代后期在日本得到长足发展。我国于七十年代末开始进行深层搅拌桩的引进试验和机械研制工作,并于1980年初首先在上海某软土地基加固工程中正式采用并获得成功。冶金工业部率先制定了行业规范YB0225一g1《软土地基深层搅拌加固法技术规程》。建设部行业标准JGJ79—91《建筑地基处理技术规范》也把深层搅拌桩列入了地基处理方法之一。新颁布的JGJ79—2002《建筑地基处理技术规范》中称为水泥土搅拌桩,按固化剂和施工工法的不同,分为深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称千法)。
加固机理
水泥加固土的机理
水泥土搅拌桩加固地基的基本原理是利用水泥加固土的物理化学反应过程。与凝结速度较快的混凝土的硬化不同,水泥加固土中由于水泥的掺入量仅占被加固土的7%一20%,所以水泥的水解和水化反应完全是在具有一定活性介质即土的围绕下进行的,因此硬化速度缓慢且作用复杂,强度增长过程比混凝土缓慢。
当水泥的各种水化物生成后,有的自身继续硬化,形成水泥骨架:有的与周围有活性的粘土颗粒发生反应。如水化生成的氢氧化钙中的钙离子与表面带有钠或钾离子的硅酸胶体(由土中含量最多的二氧化硅遇水形成)微粒进行当量吸附交换,使较小的土颗粒形成较大的土团粒,从而使土体强度提高。同时水泥水化生成的凝胶粒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,能使较大的土团粒进一步结合起来,形成水泥土的团粒结构,并封闭各土之间的空隙,形成坚固的联结,宏观上看水泥土的强度大大提高。当水化反应中的钙离子数量超过离子交换的需要量后,则在碱性环境中,能使组成粘性土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与之进行化学反应,并逐渐生成不溶于水的稳定的结晶化合物,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,水分不易侵人,从而使水泥土具有足够的水稳定性。另外水化物中游离的氢氧化钙能吸收水和空气中的二氧化碳,通过碳化反应生成不溶于水的碳酸钙,亦可小幅增加水泥土的强度,只是增长速度较慢。
从水泥加固土的原理不难看出,水泥和土之间的强制搅拌越充分,土块被粉碎的越小,水泥掺人土中越均匀,则水泥土结构强度的离散,性就越小,水泥土搅拌桩整体强度就越高。正是基于这一点的考虑,新发布的jGj79—2002《建筑地基处理技术规范》中要求必须确保全桩上下至少复搅一次。
水泥土的物理力学性质
通过水泥土的室内试验和对水泥土搅拌桩的野外抽芯试验,随着水泥掺人量的增加,水泥土的容重仅比天然土的容重增加l%一3%,比重与天然土相比增加4%左右。无侧限抗压强度qu一般为500—40DOkPa,其值随水泥掺入比的增加而增加,随着水泥强度等级的增高而增大。在一定含水量范围内(20%一80%),水泥土的无