文档介绍：第五章
水泥土搅拌法
主要内容
概述
加固机理
水泥土的物理力学性质
水泥土的应用
水泥土搅拌桩地基的设计
水泥土搅拌桩的施工
一、概述

水泥上搅拌法是适用于加固饱和粘性土和粉土等地基的一种方法,它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,使软土硬结成具有整体件、水稳性和一定强度的水泥加固土—水泥土,从而提高地基土强度和增大变模。
根据固化剂掺入状态的不同,它可分为浆液搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体或石灰和地基土搅拌。

水泥土搅拌法分为深层搅拌法(简称湿法)和粉体喷搅法(简称干法)。

水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。
当地基土的天然含水量小于30%(黄土含水量小于25%)、大于70%或地下水的pH值小于4时不宜采用干法。
冬期施工时,应注意负温对处理效果的影响。
湿法的加固深度不宜大于20m;干法不宜大于15m。
水泥土搅拌桩的桩径不应小于500mm。
一般认为用水泥作加固料,对含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好;而对含有伊利石、***化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质含量高,pH值较低的粘性土加固效果较差。

石灰固化剂一般适用于粘土颗粒含量大于20%,粉粒及粘粒含量之和大于35%,粘土的塑性指数大于10,,土的pH值为4~8,有机质含量小于11%,土的天然含水量大于30%的偏酸性的土质加固。

最大限度地利用了原土;
搅拌时施工,对原有建筑物影响很小;
根据地基土的不同性质和工程要求,可以合理选择固化剂的类型及其配方,设计灵活;
搅拌时无振动、无污染、无噪音,可在市区内和密集建筑群中施工;
加固后土体的重度基本不变,不会产生附加沉降;
与钢筋混凝土桩基相比,降低成本的幅度较大;
可根据上部结构的需要,灵活地采用柱状、壁状、格栅状和块状等加固型式。
二、加固机理
(一)水泥的水解和水化反应
水泥遇水后,其颗粒表面的矿物很快与水发生水解和水化反应,生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水铝酸钙及含水铁酸钙等化合物。其中前二种化合物溶于水,使水泥颗粒表面暴露出来,再与水作用,逐渐使溶液达到饱和,新生成物便以胶体析出,悬浮于溶液形成凝胶体。
(二)离子交换和团粒化作用
粘土与水结合即表现胶体特征,如土中含量最多的二氧化硅与水形成硅酸胶体,其表面带有Na+或K+,和水泥水化生成的氢氧化钙中的Ca2+进行当量吸附交换。使较小的土颗粒形成较大的土团粒;由于其产生了很大的比表面能,可使较大的土粒进一步联合,形成水泥土团粒结构,并封闭各土团的空隙,形成坚固的联结,从而使土体强度提高。
(三)硬凝反应
随着水泥水化反应的深入,深液中析出大量的Ca2+,当其数量超过离子交换需要量后,则在碱性环境中,与组成粘土矿物的二氧化硅和三氧化二铝的一部分或大部分进行化学反应:
逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物,其在水中和空气中逐渐硬化,增大了水泥土的强度。
(四)碳酸化作用
水泥水化物中游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的二氧化碳,发生碳酸化反应:
生成不溶于水的碳酸钙,能使水泥土的强度增长,但速度较慢,幅度较小。
水泥和软土搅拌越充分,混合越均匀,则水泥土强度的离散性越小,宏观的总体强度也越高。
三、水泥土的物理力学性质
(一)、水泥土的物理性质

%~%,也不会产生较大的附加沉降。

,~,故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。%~%。

~7%

渗透系数K一般在10-7~10-8cm/s