水泥加固软土过程中有机质行为研究(陈慧娥).ppt

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1、水泥加固软土过程中有机质的行为研究陈慧娥吉林大学建设工程学院一一.问题的提出问题的提出二二.研究现状研究现状三三.室内试验室内试验 1.外掺剂的选取外掺剂的选取 2.试样的制备试样的制备 3.试样性质测试与结果分析试样性质测试与结果分析四四.结论及建议结论及建议近近年年来来，随随着着我我国国经经济济建建设设的的发发展展和和对对外外开开放放的的需需要要，软软土土的的开开发发和和利利用用不不断断发发展展。由由于于软软土土的的特特殊殊性性质质（高高孔孔隙隙比比、大大含含水水量量、低低强强度度、高高压压缩缩性性及及低低渗渗透透性性等等），因因此此在在大大量量的的工工程程中中，如如机机场场、码码头头、高

2、高速速公公路路、高高层层建建筑筑深深基基坑坑等等均均会会遇遇到到软软土土工工程程问问题题。软软土土工工程程在在我我国国已已有有相相当当长长的的历历史史，目目前前国国际际上上已已有有的的软软土土工工程程技技术术在在我我国国也也都都有有应应用用与与发发展展。其其中中水水泥泥土土复复合合地地基基技技术术（深深层层搅搅拌拌与与旋旋喷喷）在在软软土土地地基基加加固固中中得得到到了了广广泛泛应应用用并并取取得得了了一一定定的的效效果果。但但是是由由于于各各地地软软土土成成因因多多种种多多样样，物物质质组组成成千千差差万万别别，因因此此在在加加固固工工程程中中即即使使水水泥泥掺掺入入比比和和施施工工工工艺艺

3、完完全全一一致致，水泥加固软土效果也会有所差异，甚至在一些水泥加固软土效果也会有所差异，甚至在一些一一.问题的提出问题的提出一一.问题的提出问题的提出 工工程程实实例例中中出出现现了了加加固固失失败败的的问问题题。例例如如，1985年年冬冬，在在我我国国西西南南地地区区采采用用深深层层搅搅拌拌加加固固土土法法曾曾有有一一个个沼沼泽泽相相泥泥炭炭土土的的加加固固工工程程，该该泥泥炭炭土土单单用用水水泥泥加加固固，即即使使掺掺入入比比达达30%，加加固固土土的的强强度度也也难难达达到到300Kpa，以以致致使使水水泥泥加加固固泥泥炭炭土土丧丧失失经经济济技技术术效效益益。在在对对变变形形和和强强度

4、度变变化化的的机机理理研研究究中中发发现现软软土土内内有有机机质质在在加加固固过过程程中中起起到到一一定定的的作作用用，它它能能阻阻碍碍水水泥泥的的水水化化反反应应，从从而而影影响响水水泥泥土土强强度度的的形形成成，因因此此深深入入研研究究有有机机质质在在水水泥泥加加固固软软土土中中的的行行为为，了了解解有有机机质质的的各各种种作作用用，对对指指导导工工程程实实践践，改改良良加加固固方方法法带带来来巨巨大大益益处。处。二二.研究现状研究现状1.有机质的组成有机质的组成土土壤壤有有机机质质是是土土壤壤固固相相的的一一个个重重要要组组成成部部分分，它它的的存存在在改改变变或或影影响响着着土土壤壤的

5、的一一系系列列物物理理的的、化化学学的的、生生物物的的性性质质。土土壤壤有有机机质质或或称称腐腐殖殖质质的的主主体体是是腐腐殖殖物物质质，它它们们大大多多数数与与土土中中无无机机成成分分相相结结合合，以以复复合合体体的的形形式式存存在在于于土土体体中中。结结合合态态腐腐殖殖质质因因其其溶溶解解程程度度不不同同可可有有三三种种存存在在状状态态，即即松松结结态态腐腐殖殖质质、稳稳结结态态腐腐殖殖质质和和紧紧结结态态腐腐殖殖质质。这这三三种种结结合合态态腐腐殖殖质质的的活活动动性性由由强强到到弱弱，松松结结态态腐腐殖殖质质性性质质最最活活跃跃，易易与与其其它它物物质质相相结结合合，而而紧紧结结态态腐

6、腐殖殖质质最最稳稳定定，是是一一类类与与土土壤壤的的矿矿质质部部分分结结合合得得最最紧紧密密的的有有机机质质。从从成成份份角角度度来来讲讲，土土壤壤有有机机质质最最具具有有代代表表性性的的成成份份可可归归为为胡胡敏敏酸酸、富富里里酸酸和和胡胡敏敏素素。其其中中胡胡敏敏素素即即为为紧紧结结腐腐殖殖质质的的物物质质组组成成，而而胡胡敏敏酸酸与与富富里里酸酸均均存存在在于于松松结结态态与与稳稳结结态态腐腐殖殖质质中中。土土壤壤腐殖质的分组见图腐殖质的分组见图1。土壤腐殖质土壤腐殖质松结态腐殖质松结态腐殖质稳结态腐殖质稳结态腐殖质紧结态腐殖质紧结态腐殖质（胡敏素）（胡敏素）胡敏酸胡敏酸富里酸富里酸胡敏

7、酸胡敏酸富里酸富里酸二二.研究现状研究现状图图1土壤腐殖质分组示意图土壤腐殖质分组示意图2.有机质对土性质影响的研究有机质对土性质影响的研究初初期期，和和工工程程相相关关的的有有机机质质研研究究的的重重点点是是有有机机质质对对土土体体性性质质的的影影响响。E.M.谢谢尔尔盖盖耶耶夫夫曾曾指指出出，有有机机物物腐腐殖殖质质的的特特点点是是亲亲水水性性强强，容容水水性性高高，可可塑塑性性强强，透透水水性性低低和和压压缩缩性性强强等等，岩岩土土中中含含有有即即使使是是少少量量的的凝凝胶胶化化有有机机物物，其其性性质质也也会会发发生生根根本本变变化化。例例如如，细细分分散散的的砂砂土土中中混混杂杂有有

8、少少量量腐腐殖殖质质会会使使其其具具有有流流砂砂性性质质；向向砂砂土土中中添添加加百百分分之之几几的的腐腐殖殖质质会会成成百百倍倍地地降降低低其其透透水水性性。与与岩岩土土的的矿矿物物组组分分相相比比，物物理理化化学学活活性性高高是是大大部部分分有有机机组组分分的的重重要要特特点点。有有机机物物基基本本上上都都具具有有酸酸性性，是是非非常常活活跃跃的的风风化化营营力力，能能分分解解硅硅酸酸盐盐类类及及其其它它矿矿物物。另另有有学学者者提提出出，土土体体中中若若含含有有1%的的腐腐殖殖质质时时，则则其其所所起起的的作作用用相相当当于于由由1.5%其其它它矿矿物物成成分分形形成成的的粘粘粒粒。因因

9、此此，土土体体中中有有机机质质含含量量较较高高时时，其其亲亲水水性性、可可塑塑性性较较高高，压压缩缩性性大大，透透水水性性及及抗抗剪剪强强度度较较低低。同同时时，土土中中腐腐殖殖质质的的含含量量对对土土的的阳阳离离子子交交换换容容量量也也有有很很大大影影响响，土土中中每每增增加加1%的的腐腐殖殖质质，交交换换容容量量可可增加增加1mmol/100g，含腐殖质越多的土，交换容量越高。，含腐殖质越多的土，交换容量越高。二二.研究现状研究现状3.有机质影响水泥搅拌桩强度的机理研究有机质影响水泥搅拌桩强度的机理研究研究发现有机质组成中影响水泥土无侧限抗压强度的主要成分为研究发现有机质组成中影响水泥土无

10、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。水泥的水化反应。一些学者对富里酸的作用做出了更进一步的解释。他们指出富里一些学者

11、对富里酸的作用做出了更进一步的解释。他们指出富里酸与矿物的接触开始后，便被矿物颗粒所吸收形成一个吸附膜层，并酸与矿物的接触开始后，便被矿物颗粒所吸收形成一个吸附膜层，并且由于功能团分子键作用而使吸附过程具有明显的化学性质。其次，且由于功能团分子键作用而使吸附过程具有明显的化学性质。其次，富里酸特别容易与含铝多的矿物质颗粒进行结合，由于含铝矿物晶格富里酸特别容易与含铝多的矿物质颗粒进行结合，由于含铝矿物晶格的层次排列，故此种反应造成晶格层状排列的重分布而分解，矿物分的层次排列，故此种反应造成晶格层状排列的重分布而分解，矿物分解的程度取决于它所含有的铝的多少。在水泥水化体系中，硅酸盐水解的程度取决

12、于它所含有的铝的多少。在水泥水化体系中，硅酸盐水泥的水化产物为氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙，水化与结晶可泥的水化产物为氢氧化钙、水化硅酸钙、水化铝酸钙，水化与结晶可形成特有的晶格网状结构的水泥石。但在富里酸、水、水泥体系中，形成特有的晶格网状结构的水泥石。但在富里酸、水、水泥体系中，二二.研究现状研究现状一一般般地地富富里里酸酸首首先先呈呈水水溶溶性性形形式式存存在在，在在水水泥泥与与富富里里酸酸水水溶溶液液接接触触后后，体体系系中中：一一方方面面水水泥泥的的水水化化开开始始；另另一一方方面面富富里里酸酸与与水水泥泥矿矿物物的的吸吸附附作作用用所所形形成成的的吸吸附附层层又又延延缓缓了了水

13、水泥泥水水化化的的进进程程。其其次次在在已已生生成成的的水水化化铝铝酸酸钙钙、水水化化硫硫铝铝酸酸钙钙及及水水化化铁铁铝铝酸酸钙钙晶晶体体中中，富富里里酸酸的的分分解解作作用用使使这这些些水水化化产产物物解解体体，破破坏坏了了水水泥泥土土结结构构的的形形成成，呈呈现现出出一一种种化化学学风风化化的特征。的特征。另另外外，黑黑色色胡胡敏敏酸酸对对钙钙有有很很强强的的化化学学亲亲合合势势。当当溶溶液液中中存存在在一一定定数数量量的的钙钙时时，黑黑色色胡胡敏敏酸酸便便与与它它生生成成胡胡敏敏酸酸钙钙沉沉淀淀。后后者者不不易易溶溶解解，并并呈呈中中性性反反应应。由由于于胡胡敏敏酸酸具具有有与与钙钙结结

14、合合并并沉沉淀淀特特别别能能力力，因因此此，它它的的存存在在将将会会对对水水泥泥水水化化产产物物产产生生影影响响，尤尤其其当当水水泥泥水水化化产产生生大大量量的的钙钙离离子子，而而土土中中胡胡敏敏酸酸含含量量又又较较大大时时，这这种种作作用用就就更更加加明明显显。从从而而进进一一步影响结晶物质的形成。步影响结晶物质的形成。二二.研究现状研究现状以上观点是从有机酸对水化反应的抑制和水化产物的分解这一角以上观点是从有机酸对水化反应的抑制和水化产物的分解这一角度来说明有机质影响水泥土强度形成的。曾卫东等（度来说明有机质影响水泥土强度形成的。曾卫东等（2002年）指出，年）指出，土中有机质的存在阻碍了

15、水泥水化反应的进行，是由其结构特点所决土中有机质的存在阻碍了水泥水化反应的进行，是由其结构特点所决定的。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，定的。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形成

16、及水泥水化产物与粘土颗粒之间的作用；而缓了水泥水化产物的形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。差，水泥土的强度一般较低。二二.研究现状研究现状4.采用水泥加固高有机质含量软土对策的研究采用水泥加固高有机质含量软土对策的研究荀荀勇勇研研究究发发现现采采用用工工业业废废石石膏膏和和水水泥泥组组成成固固化化剂剂，再再掺掺入入少少量量的

17、的粉粉煤煤灰灰，会会取取得得很很好好的的加加固固效效果果。其其原原因因在在于于加加固固土土的的强强度度取取决决于于微微观观孔孔隙隙和和孔孔径径的的减减小小程程度度以以及及水水化化硅硅酸酸钙钙（CSH）胶胶结结作作用用两两个个方方面面。一一方方面面，废废石石膏膏中中的的主主要要成成分分CaSO4可可与与含含铝铝相相发发生生反反应应，产产生生大大量量的的钙钙矾矾石石，其其固固相相体体积积膨膨胀胀，填填充充了了部部分分孔孔隙隙，使使土土体体孔孔隙隙减减小小，且且其其较较大大的的针针刺刺状状晶晶体体在在孔孔隙隙中中生生成成，相相互互交交叉叉与与水水化化硅硅酸酸钙钙一一起起形形成成空空间间结结构构，使使

18、固固化化土土孔孔径径分分布布细细化化。另另一一方方面面可可以以生生成成水水化化硅硅酸酸钙钙和和水水化化铝铝酸酸钙钙，从从而而增增强强了了晶晶体体矿矿物物之之间间的的胶胶凝凝作作用用。同同时时，粉粉煤煤灰灰的的微微珠珠效效应应可可改改变变水水泥泥土土的的流流变变学学性性质质，使使振振动动粘粘度度系系数数小小，使使加加固固土土易易于于拌拌匀匀，密密实实，降降低低加加固固土土孔孔隙隙，减减小小孔孔径径。粉粉煤煤灰灰对对水水泥泥熟熟料料的的分分散散作作用用，能能减减小小有有机机质质对对水水泥泥水水化化的的阻阻碍碍。粉粉煤煤灰灰对对有有机机质质的物理吸附作用也起到一定的作用。的物理吸附作用也起到一定的作

19、用。二二.研究现状研究现状潘潘林林有有从从富富里里酸酸的的作作用用机机理理出出发发，寻寻找找出出一一种种复复合合添添加加剂剂，这这种种复复合合添添加加剂剂掺掺入入量量较较大大，部部分分代代替替水水泥泥掺掺入入量量，它它一一方方面面能能抵抵抗抗富富里里酸酸的的侵侵蚀蚀，另另一一方方面面又又能能调调节节水水化化硅硅酸酸钙钙晶晶体体的的成成长长速速度度。经经过过大大量量的的室室内内正正交交试试验验，得得出出其其最最佳佳配配方方为为：水水泥泥掺掺量量11%，生生石石膏膏粉粉为为水水泥泥重重的的5%，水水玻玻璃璃为为水水泥泥重重的的5%，粉粉煤煤灰灰为为水水泥泥重重的的30%，PL1复复合合添添加加剂剂

20、为为水水泥泥重重的的0.5%。PL1复复合合添添加加剂剂中中含含有有三三乙乙醇醇胺胺，盐盐卤卤，红红矾矾，绿绿矾矾等等化化学学物物质质。且且该该配配方方在在工工程程中中已已得到初步验证。得到初步验证。曾卫东等在深层搅拌法处理高有机质含量的泥炭质土曾卫东等在深层搅拌法处理高有机质含量的泥炭质土的研究中，选用早强剂、减水剂搭配成三种组合方案作为的研究中，选用早强剂、减水剂搭配成三种组合方案作为外掺剂与水泥共同作用进行地基加固。其中减水剂的主要外掺剂与水泥共同作用进行地基加固。其中减水剂的主要作用是减小土中水量，节省水泥用量。而早强剂的作用机作用是减小土中水量，节省水泥用量。而早强剂的作用机理主要是

21、，早强剂的加入，一方面使其本身与水泥颗粒表理主要是，早强剂的加入，一方面使其本身与水泥颗粒表面矿物发生化学反应，生成不溶于水的水化产物，更重要面矿物发生化学反应，生成不溶于水的水化产物，更重要的是能加快水泥的水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水的是能加快水泥的水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水硅酸钠、含水铝酸钙等水化物，这些水化物硅酸钙、含水硅酸钠、含水铝酸钙等水化物，这些水化物又与具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用又与具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用及凝硬反应，从而使水泥土的强度大大提高。通过对比研及凝硬反应，从而使水泥土的强度大大提高。通过对比研究，得出

22、最佳的外掺剂配比方案为由硫酸钠、氯化钠、三究，得出最佳的外掺剂配比方案为由硫酸钠、氯化钠、三乙醇胺构成的复合早强剂。乙醇胺构成的复合早强剂。二二.研究现状研究现状潘潘殿殿琦琦等等从从影影响响水水泥泥搅搅拌拌桩桩桩桩体体强强度度的的因因素素角角度度考考虑虑在在水水泥泥浆浆中中加加入入减减水水剂剂和和早早强强剂剂。水水泥泥减减水水剂剂是是具具有有表表面面活活性性的的低低分分子子有有机机物物，它它吸吸附附到到水水泥泥颗颗粒粒表表面面，阻阻止止水水泥泥颗颗粒粒间间的的聚聚结结，因因而而提提高高了了水水泥泥颗颗粒粒的的分分散散性性，释释放放了了被被水水泥泥颗颗粒粒网网状状结结构构所所包包围围的的水水，改

23、改善善了了水水泥泥颗颗粒粒与与水水接接触触的的水水化化条条件件，增增加加了了水水泥泥浆浆的的水水化化面面积积，从从而而提提高高水水泥泥土土的的强强度度。减减水水剂剂的的类类型型主主要要有有木木钙钙粉粉、亚甲基二萘磺酸钠、已糖二酸钙等。亚甲基二萘磺酸钠、已糖二酸钙等。另另一一方方面面，不不同同的的外外掺掺剂剂对对水水泥泥土土强强度度有有着着不不同同的的影影响响。如如木木质质磺磺酸酸钙钙对对水水泥泥土土强强度度的的增增长长影影响响不不大大，主主要要起起减减水水作作用用。石石膏膏、三三乙乙醇醇胺胺对对水水泥泥土土强强度度有有增增强强作作用用，而而其其增增强强效效果果不不同同土土样样和和不不同同水水泥

24、泥掺掺入入比比又又有有所所不不同同，所所以以选选择择合合适适的的外外掺掺剂剂可可提提高高水水泥泥土土强强度度和和节节约约水水泥泥用用量量。一一般般早早强强剂剂可可选选用用三三乙乙醇醇胺胺、氯氯化化钙钙、碳碳酸酸钠钠或或水水玻玻璃璃等等材材料料，其其掺掺入入量量宜宜分分别别取取水水泥泥重重量量的的0.05%、2%、0.5%和和2%；减减水水剂剂可可选选用用木木质质素素磺磺酸酸钙钙，其其掺掺入入量量宜宜取取水水泥泥重重量量的的0.2%；石石膏膏兼兼有有缓缓凝凝和和早早强强的的双双重重作作用用，其其掺掺入入量量宜宜取取水水泥泥重重量量的的2%。二二.研究现状研究现状三三.室内试室内试验验1.外掺剂的

25、选取外掺剂的选取 a.早强剂：能够提高早期强度早强剂：能够提高早期强度，一方面，外掺剂本身与水泥颗粒表面，一方面，外掺剂本身与水泥颗粒表面矿物发生化学反应，生成不溶于水的水化产物，另一方面，外掺剂的矿物发生化学反应，生成不溶于水的水化产物，另一方面，外掺剂的加入能加快水泥的水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含加入能加快水泥的水解和水化反应，生成氢氧化钙、含水硅酸钙、含水硅酸钠、含水铝酸钙等水化物，这些水化物又与具有一定活性的粘水硅酸钠、含水铝酸钙等水化物，这些水化物又与具有一定活性的粘土颗粒发生离子交换、团粒化作用及凝硬反应，从而使得水泥土强度土颗粒发生离子交换、团粒化作用及凝硬反应，

26、从而使得水泥土强度大大提高。常用的早强剂主要有氯盐类早强剂、硫酸盐类早强剂、有大大提高。常用的早强剂主要有氯盐类早强剂、硫酸盐类早强剂、有机胺类早强剂三种。此处选用硫酸钠、氯化钠、三乙醇胺配比作为早机胺类早强剂三种。此处选用硫酸钠、氯化钠、三乙醇胺配比作为早强剂，重量按水泥重的强剂，重量按水泥重的2%、0.5%、0.05%计算。计算。b.结晶硫酸钙结晶硫酸钙:由于胡敏酸具有结合钙并沉淀的特别能力，由于胡敏酸具有结合钙并沉淀的特别能力，因而，它的存在将会对水泥的加固效果产生影响，即大因而，它的存在将会对水泥的加固效果产生影响，即大量结合水化产物中的钙离子，从而导致钙质结晶难以形量结合水化产物中的

27、钙离子，从而导致钙质结晶难以形成，影响水泥土的强度。故第二种外掺剂选择结晶硫酸成，影响水泥土的强度。故第二种外掺剂选择结晶硫酸钙，以补充钙离子的消耗，重量按水泥重的钙，以补充钙离子的消耗，重量按水泥重的2.55%计算。计算。c.硫酸铝：用于抵消富里酸对含铝矿物的分解，重量按水硫酸铝：用于抵消富里酸对含铝矿物的分解，重量按水泥重的泥重的2.55%计算。计算。三三.室内试室内试验验2.试样制备试样制备试试验验所所用用土土为为取取自自广广州州小小谷谷围围岛岛的的淤淤泥泥质质土土。经经测测定定土土样样有有机机质质含含量量为为17.42%。制制样样前前先先将将土土风风干干，碾碾碎碎，过过2.5mm筛筛，

28、以以确确保保试试验验用用土土的的均均匀匀性性。制制样样时时，按按设设计计配配比比分分别别称称量量土土、水水泥泥（按按水水土土总总重重的的15%加加入入）及及三三种种外外掺掺剂剂。先先将将干干粉粉料料搅搅拌拌均均匀匀，再再按按统统一一的的含含水水量量加加水水搅搅拌拌（含含水水量量为为原原样样初初始始含含水水量量60%），充充分分搅搅拌拌均均匀匀后后，在在控控制制容容重重的的条条件件下下以以手手工工压压筑筑法法将将土土样样装装入入饱饱和和器器，制制成成无无侧侧限限抗抗压压试试样样，最最后后将将试试样样密密封封养养护护，养养护护期期为为28天。各试样情况见表天。各试样情况见表1。表表1试样说明表试样

29、说明表试样号试样号1号样号样2号样号样3号样号样4号样号样试样说明试样说明只加水泥只加水泥水泥水泥+早强剂早强剂水泥水泥+结晶硫酸钙结晶硫酸钙水泥水泥+硫酸铝硫酸铝三三.室内试室内试验验3.试样性质测试及结果分析试样性质测试及结果分析a.力学性质力学性质 由由表表2中中可可以以看看出出，加加入入外外掺掺剂剂以以后后，试试样样的的无无侧侧限限抗抗压压强强度度值值比比单单纯纯用用水水泥泥加加固固的的均均有有很很大大程程度度的的提提高高，外外掺掺剂剂不不同同，其其加加固固的的效效果果也也不不同同。其其中中3号号样样的的加加固固效效果果最最好好，也也就就是是说说，在在三三种种外外掺掺剂剂中中，结结晶晶

30、硫硫酸酸钙钙的的加加入入很很有有效效地地补补偿偿了了胡胡敏敏酸酸对对钙钙的的沉沉淀淀作作用用，从从而而使使得得水水泥泥水水化化产产生生的的钙钙能能更更充充分分地地参参与与各各种种团团粒粒化化、硬硬化化和和结结晶晶作作用用，促促进进了了水水泥泥土土强强度度的的增增长长。同同样样，早早强强剂剂和和硫硫酸酸铝铝的的加加入入对对促促进进水水泥泥早早期期水水化化反反应应的的进进行行以以及及补补偿偿铝铝质质矿矿物物的的消消耗耗都都发发挥挥了了作作用用，只只是是影影响响的的程度不同程度不同。试样号试样号1号样号样2号样号样3号样号样4号样号样无侧限抗压强度值无侧限抗压强度值(kPa)63.799.5103.

31、492.6表表2各试样无侧限抗压强度成果表各试样无侧限抗压强度成果表三三.室内试室内试验验b.阳离子交换容量阳离子交换容量表表3 各试样阳离子交换容量成果表各试样阳离子交换容量成果表试样试样号号1号号2号号3号号4号号交交换换容量容量/meq/100g30.1334.6131.3732.12 由由于于加加入入的的外外掺掺剂剂中中有有交交换换性性离离子子，因因此此加加入入外外掺掺剂剂后后试试样样的的阳阳离离子子交交换换容容量量均均有有所所提提高高，而而且且2号号样样中中加加入入的的交交换换性性离离子子最最多多，且且其其不不参参与与各各种种结结晶晶及及胶胶结结反反应应，所所以以交交换换容容量量最最

32、大大。3号号样样中中加加入入的的交交换换性性离离子子比比4号号样样多多，但但其其交交换换容容量量小小于于4号号样样，这这主主要要是是因因为为3号号样样中中加加入入的的钙钙离离子子大大部部分分参参与与了了水水泥泥的的团团粒粒化化作作用用及及硬硬凝凝反反应应，形形成成结结晶晶物物质质，参参与与了了水水泥泥土土强强度度的的形形成成，因因而而它它具具有有较较小小的的阳阳离离子子交交换换容容量量。三三.室内试室内试验验c.粒度成分粒度成分 表表4 各试样粒度组成表各试样粒度组成表/%土土样样号号分散分散剂剂22-0.50.5-0.250.25-0.10.1-0.0750.075-0.0050.0051号

33、号不加不加4.146.097.342.4374.55.5加加5.496.617.532.8748.029.52号号不加不加0.023.55.26.434.8577.52.5加加0.023.63.324.195.3757.026.53号号不加不加3.044.284.618.0780.00加加3.655.245.639.9853.022.54号号不加不加0.013.955.194.829.5376.50加加0.114.235.155.468.5553.523.0原原样样不加不加0.045.635.896.077.8746.028.5加加4.725.85.467.0246.530.5三三.室内试室内

34、试验验d.微观结构特征微观结构特征 1号样号样(a)1号样号样(b)1号样号样(c)2号样号样(a)三三.室内试室内试验验3号样号样(a)3号样号样(b)4号样号样(a)4号样号样(b)图图1各试样微观结构照片各试样微观结构照片 三三.室内试室内试验验表表5中中的的数数据据表表明明：加加固固后后试试样样中中的的松松结结态态腐腐殖殖质质含含量量大大幅幅度度减减少少，而而稳稳结结态态与与紧紧结结态态腐腐殖殖质质的的总总和和相相对对增增加加。由由此此可可看看出出，水水泥泥及及各各种种外外掺掺剂剂加加入入以以后后，土土中中性性质质较较活活跃跃的的松松结结态态腐腐殖殖质质与与各各种种水水化化产产物物及及

35、外外掺掺剂剂相相互互作作用用，从从而而生生成成性性质质较较稳稳定定的的稳稳结结态态与与紧紧结结态态腐腐殖殖质质。另另外外，在在加加固固样样中中，3号号样样的的稳稳结结态态与与紧紧结结态态腐腐殖殖质质总总量量与与松松结结态态腐腐殖殖质质含含量量的的差差值值最最大大，亦亦即即3号号样样中中参参与与腐腐殖殖质质与与水水泥泥水水化化产产物物及及外外掺掺剂剂之之间间相相互互作作用用的的松松结结态态腐腐殖殖质质最最多多，但但由由力力学学结结果果知知道道，3号号样样的的力力学学性性质质最最好好，由由此此可可知知，3号号样样中中与与松松结结态态腐腐殖殖质质发发生生反反应应的的物物质质主主要要为为外外掺掺剂剂结

36、结晶晶硫硫酸酸钙钙，而水泥水化产物本身消耗很少。而水泥水化产物本身消耗很少。1234原原样样松松结态结态0.510.390.390.38.37稳结态稳结态4.354.134.414.301.00紧结态紧结态7.288.388.678.117.69表表5试样中不同结合状态有机质含量表试样中不同结合状态有机质含量表三三.室内试室内试验验e.有机质测试有机质测试对对原原样样松松结结态态腐腐殖殖质质中中的的胡胡敏敏酸酸与与富富里里酸酸进进行行分分离离，并并测测定定其其含含量量分分别别为为8.07%与与0.66%，也也就就是是说说，对对这这一一土土样样来来说说，松松结结态态腐腐殖殖质质的的主主要要成成分

37、分为为胡胡敏敏酸酸，而而富富里里酸酸只只占占极极小小的的部部分分。这这也也从从另另一一方方面面解解释释了了当当外外掺掺剂剂为为与与胡胡敏敏酸酸相相互互作作用用的的结结晶晶硫硫酸酸钙钙时时，水水泥泥土土的的加加固固效效果果最最好好，而而外外掺掺剂剂为为与与富富里里酸酸相相作作用用的的硫硫酸酸铝铝时时，加加固固效效果果不不是是很很理想的原因。理想的原因。三三.室内试室内试验验四四.结论及建议结论及建议单纯用水泥加固高有机质含量软土，很难收到预期效果，选用适当单纯用水泥加固高有机质含量软土，很难收到预期效果，选用适当的外掺剂可以提高水泥土强度，而外掺剂种类不同，对水泥土加固的外掺剂可以提高水泥土强度

38、，而外掺剂种类不同，对水泥土加固效果也有所不同。效果也有所不同。土体有机质中，与水泥水化产物及外掺剂相作用的主要为松结态腐土体有机质中，与水泥水化产物及外掺剂相作用的主要为松结态腐殖质。因此，土中松结态腐殖质的含量在水泥加固软土地基中起主殖质。因此，土中松结态腐殖质的含量在水泥加固软土地基中起主要作用。要作用。由于水泥及外掺剂的各种作用，将小颗粒连接成了大的团粒，加固由于水泥及外掺剂的各种作用，将小颗粒连接成了大的团粒，加固后试样中的粉粒含量均有较大程度的增加，且外掺剂为结晶硫酸钙后试样中的粉粒含量均有较大程度的增加，且外掺剂为结晶硫酸钙的试样粉粒含量增加最大，其次为外掺剂为早强剂的试样，只用

39、水的试样粉粒含量增加最大，其次为外掺剂为早强剂的试样，只用水泥加固的试样粉粒含量增加最小，这一趋势与试样的力学性质相一泥加固的试样粉粒含量增加最小，这一趋势与试样的力学性质相一致。致。v 试样的微观结构特征表明由于土中有机质含量很高，各试样中水泥试样的微观结构特征表明由于土中有机质含量很高，各试样中水泥 结晶效果不是很好，但加入外掺剂的试样与只加水泥的试样相比结结晶效果不是很好，但加入外掺剂的试样与只加水泥的试样相比结 构较致密，整体性较好，结晶物质相对较多。试样的微观结构特征构较致密，整体性较好，结晶物质相对较多。试样的微观结构特征 从另一方面对其力学性质进行了补充说明。从另一方面对其力学性

40、质进行了补充说明。v 松结态腐殖质中各成份的含量影响外掺剂的加固效果。当松结态腐松结态腐殖质中各成份的含量影响外掺剂的加固效果。当松结态腐 殖质以胡敏酸为主时，采用结晶硫酸钙作为外掺剂的水泥土加固效殖质以胡敏酸为主时，采用结晶硫酸钙作为外掺剂的水泥土加固效 果最好。果最好。v 建议对高有机质含量的软土用水泥进行加固时，应先确定其中松解建议对高有机质含量的软土用水泥进行加固时，应先确定其中松解 态腐殖质的含量及其中的物质组成和含量，以便能更科学合理地选态腐殖质的含量及其中的物质组成和含量，以便能更科学合理地选 择外掺剂的种类及确定其用量。择外掺剂的种类及确定其用量。四四.结论及建议结论及建议谢谢！