水泥加固高含盐量软土的(徐超)

1、水泥加固(ji )高含盐量软土的微观结构分析 徐 超二零零五年十二月八日已公告(gnggo)：2007年5月20日为校庆庆典日共三十八页 水泥搅拌桩处置高含盐量软土地(td)基的试验研究江苏省交通厅课题(kt)：同济大学连云港市高速公路建设指挥部共三十八页共三十八页课题(kt)主要内容针对高含盐量软土地基的较广泛(gungfn)的室内配比试验研究针对高含水量、高含泥量和高含盐量的系统的现场工艺研究水泥加固高含盐量软土的室内微观结构分析与机理研究共三十八页汇报提纲软土的基本特征研究试验方案与试验手段微观结构分析结果与分析高含盐量软土对水泥土加固效果影响(yngxing)的机理结论共三十八页软土地

2、(td)基的基本特征“三高(sn o)”软土的基本特征土类含水量重度孔隙比液限塑限塑性指数液性指数w/%/kNm-3ewL/%wp/%IpIL淤泥平均值68.616.01.9046.225.221.02.07范围值51.084.015.417.31.402.2343.947.623.526.720.222.11.292.82连云港土6m以上的淤泥连云港土6m以下的淤泥测定项目Ca2+283.1108mg/kg测定项目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游离CO256.2252mg/kg游离CO2110.2256mg/kg侵蚀性CO20.0000mg/kg侵蚀性CO283.7627mg/kg有机质含量6.1有机质含量6.9计算项目非碳酸盐硬度0.0000mg当量/kg计算项目非碳酸盐硬度14.5934 mg当量/kg碳酸盐硬度27.1897mg当量/kg碳酸盐硬度19.0370 mg当量/kg易溶盐含量10196.0mg/kg易溶盐含量12157.8mg/kg判定：据岩土工程

4、勘察规范（GB50021-2001）判定，该土样属于氯盐渍土、中盐渍土和有机质土。判定：据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）判定，该土样属于氯盐渍土、中盐渍土和有机质土。共三十八页从含盐量角度看软土的基本特征氯离子、硫酸根离子和镁离子成倍增加；矿化度（可溶盐离子含量）明显增大，以氯盐为主的中等(zhngdng)盐渍土；地基土淤泥层中，以6m为界，下部淤泥矿化度更高。有机质含量大于5%。共三十八页汇报提纲软土的基本特征研究试验方案与试验手段微观结构分析结果与分析高含盐量软土对水泥土加固效果影响的机理(j l)结论共三十八页试验(shyn)研究方案土样处理(chl)：洗土针对软土含水量的

5、研究（见下表）针对不同水泥品种（矿渣水泥与普灰水泥）针对软土含盐量的研究水泥品种 水泥掺量 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共三十八页试验研究(ynji)方案（续）编号Mg2+Cl-SO42-试验手段1991539392M/XRD/SEM23001539392M36001539392M/XRD/SEM4998000392M 59916000392M/XRD/SEM6991539700M79915391000M/XRD/SEM83008000700M/XRD/SEM9600160001000M/XRD/SEM

6、针对软土含盐量变化(binhu)的配比方案共三十八页试验方法(fngf)与手段无侧限抗压试验（试验中进行轴向压缩(y su)变形的量测）；X射线衍射试验扫描电子显微镜背散射试验共三十八页试件尺寸：70.7X70.7X70.7mm；加载速率：1.8mm/min；在试验过程(guchng)中量测试件轴向变形量。无侧限抗压试验(shyn)方法共三十八页汇报提纲软土的基本特征研究(ynji)试验方案与试验手段微观结构分析结果与分析高含盐量软土对水泥土加固效果影响的机理结论共三十八页试验结果(ji gu)：无侧限抗压强度无侧限抗压强度(kn y qin d)随软土含水量的变化共三十八页试验结果(ji g

7、u)：无侧限抗压强度不同(b tn)水泥加固的水泥土的无侧限抗压强度共三十八页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不同龄期水泥土试块应力应变关系(gun x)曲线（镁离子变化）试验(shyn)结果无侧限抗压强度共三十八页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)龄期水泥土试块应力应变关系曲线（氯离子变化）共三十八页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不同龄期水泥土试块应力应变关系(gun x)曲线（硫酸根离子变化）共三十八页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 单位(dnwi):mg/kg不同龄期(ln q)水泥土试块应力应变关系曲线（三种离子同时变化）共三十八页试验结果X射线(shxin)衍射试验参考(cnko)强度法半定量分析（X Pert HighScore） Position 2 Theta10203

11、040506070Counts050001000015000 clay.CAF共三十八页矿物石英伊利石高岭石正长石水化硅酸钙水化铝酸钙水化硅铝酸钙水化氯铝酸钙碳酸钙钙矾石粘土(zhn t)7d28d1# 配比(pi b)1#配比共三十八页0510152025303540 60d28dC-S-H + C-A-H (%) 1# 3#(Mg2+) 5#(Cl-) 7#(SO42-)7d共三十八页共三十八页试验结果(ji gu)扫描电子显微镜与背散射二次电子像背散射电子(dinz)像共三十八页SEM图片(tpin)（软土） 共三十八页SEM图片(tpin)（不同配比）共三十八页孔隙石英伊利石高岭石正长

12、石水化硅酸钙水化铝酸钙水化硅铝酸钙水化氯铝酸钙碳酸钙钙矾石共三十八页共三十八页05101520253035C-S-H + C-A-H (%) 1# 3#(Mg2+) 5#(Cl-) 7#(SO42-)60d28d7d共三十八页汇报提纲软土的基本特征研究试验方案与试验手段(shudun)微观结构分析结果与分析高含盐量软土对水泥土加固效果影响的机理结论共三十八页机理(j l)分析Mg2+ Mg2+是高含盐量软土中的主要阳离子之一。从无侧限抗压强度的结果来看： Mg2+对水泥土造其强度影响不大，而对中后期强度有一定的负面作用。在水泥水化阶段， Mg2+并没有参与(cny)反应。但由于Mg(OH)2的

13、溶解度比Ca(OH)2低， Mg2+会优先与OH-结合，生成Mg(OH)2（本次试验中为了排除阴离子的影响，采用直接加入Mg(OH)2）。它会代替Mg(OH)2与溶出的活性SiO2反应：共三十八页C-S-HM-S-HM-S-H3#1#共三十八页机理(j l)分析Cl- NaCl是海水中最主要的可溶盐，在海岸工程中，它会渗入(shnr)钢筋混凝土中并腐蚀钢筋。对于水泥土， Cl-是主要的影响因素，当空隙水中含有较多Cl-时，它会与C3A反应生成水化氯铝酸钙（Friedels salt）： 共三十八页机理(j l)分析SO42+ SO42+也是海水中的主要可溶盐离子之一。当孔隙水中含有较多SO42

14、+同时水泥(shun)中又有较多C3A时，就会生成钙矾石： （pH10.5） 共三十八页机理(j l)分析SO42+024681060d28d钙矾石(fn sh) (%) 1# 7# 9#7d共三十八页结 论水泥土强度的增长(zngzhng)主要来源于水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（C-A-H）的生成。高含盐量软土中和孔隙水中的可溶盐离子会对水泥土强度增长产生较大的负面影响。三种离子都会造成水泥土强度的降低，但他们的影响阶段和影响程度不同。Mg2+对水泥土早期强度影响不大。Cl-对各龄期强度均有较大影响。SO42-对水泥土中后期强度影响较大。共三十八页谢谢(xi xie)各位欢迎(hunyng)2007年拔冗莅临同济！徐 超共三十八页内容摘要水泥加固高含盐量软土的微观结构分析。针对高含盐量软土地基的较广泛的室内配比试验研究。针对高含水量、高含泥量和高含盐量的系统的现场工艺研究。研究试验方案与试验手段。研究试验方案与试验手段。微