水泥土搅拌桩及高压喷射法复合地基检测学习教案.pptx
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1、会计学1水泥土搅拌桩及高压喷射水泥土搅拌桩及高压喷射(pnsh)法复合地法复合地基检测基检测第一页,共39页。概述概述概述概述(i(i sh)sh)一、概念一、概念一、概念一、概念(ginin)(ginin)水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥水泥土搅拌法是用于加固饱和粘性土地基的一种新方法。它是利用水泥(或石灰)等材料作为固化剂,通过特制或石灰)等材料作为固化剂,通过特制或石灰)等材料作为固化剂,通过特制或石灰)等材料作为固化剂,通过特制(tz
2、h)(tzh)的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂的搅拌机械,在地基深处就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理浆液或粉体)强制搅拌,由固化剂和软土间所产生的一系列物理-化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是
3、用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的水泥加固土,从而提高地基强度和增大变形模量。根据施工方法的不
4、同,水泥土搅拌法分为水泥浆搅拌和粉体喷射搅拌两种。前者是用水泥浆和地基土搅拌,后者是用水泥粉或石灰粉和地基土搅拌。第2页/共39页第二页,共39页。概述概述概述概述(i(i sh)sh)一、概念一、概念一、概念一、概念(ginin)(ginin)水泥土搅拌法分为深层搅拌法水泥土搅拌法分为深层搅拌法水泥土搅拌法分为深层搅拌法水泥土搅拌法分为深层搅拌法(以下简称湿法以下简称湿法以下简称湿法以下简称湿法)和粉体喷搅法和粉体喷搅法和粉体喷搅法和粉体喷搅法(以下简称干法以下简称干法以下简称干法以下简称干法)。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。水泥土搅拌法适用于处理正常固结的
5、淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土。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。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(hungt)(hungt)、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、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、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、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3030(黄土黄土黄土黄土(hungt)(hungt)含水量小于含水量小于含水量小于含水量小于2525
6、)、大于、大于、大于、大于7070或地下水的或地下水的或地下水的或地下水的pHpH值小于值小于值小于值小于4 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20m20m;干法不宜大于;干法不宜大于;干法不宜大于;干法不宜大于15m15m。水泥土搅拌桩的桩径不应小于。水泥土搅拌桩的桩径不应小于。水泥土搅拌桩的桩径不应小于。水泥土搅拌
7、桩的桩径不应小于500mm500mm。水泥加固土的室内试验表明,有些软土的加固效果较好,而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度水泥加固土的室内试验表明,有些软土的加固效果较好,而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度水泥加固土的室内试验表明,有些软土的加固效果较好,而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水
8、铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度水泥加固土的室内试验表明,有些软土的加固效果较好,而有的不够理想。一般认为含有高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好,而含有伊里石、氯化物和水铝英石等矿物的粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH(pH值值值值)较低的粘性土的加固效果较差。较低的粘性土的加固效果较差。较低的粘性土的加固效果较差。较低的粘性土的加固效果较差。第3页/共39页第三页,共39页。固化机理固化机理固化机理固化机理(j(j l)l)水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同,混凝土的硬化主要是在粗填充料水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同,混凝
9、土的硬化主要是在粗填充料水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同,混凝土的硬化主要是在粗填充料水泥加固土的物理化学反应过程与混凝土的硬化机理不同,混凝土的硬化主要是在粗填充料(比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解(shuji)(shuji)和水化作用,所以凝结速度较快。而在水泥加固土中,由于水泥掺量很小,水泥的水解和水化作用,所以凝结速度较快。而在水泥加固土中,由于水泥掺量很小,水泥的水解和水化作用,所以凝结速度较快。而在水泥加固土中,由于水泥掺量很小,水泥的水解和水化
10、作用,所以凝结速度较快。而在水泥加固土中,由于水泥掺量很小,水泥的水解(shuji)(shuji)和水化反应完全是在具有一定活性的介质和水化反应完全是在具有一定活性的介质和水化反应完全是在具有一定活性的介质和水化反应完全是在具有一定活性的介质 土的围绕下进行,所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。土的围绕下进行,所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。土的围绕下进行,所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。土的围绕下进行,所以水泥加固土的强度增长过程比混凝土为缓慢。第4页/共39页第四页,共39页。固化机理固化机理固化机理固化机理(j l)(j l)1.1.水泥的水解和水化反应水
11、泥的水解和水化反应水泥的水解和水化反应水泥的水解和水化反应 普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成,由这些不同的氧化物分别普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成,由这些不同的氧化物分别普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成,由这些不同的氧化物分别普通硅酸盐水泥主要是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁及三氧化硫等组成,由这些不同的氧化物分别(fnbi)(fnbi)组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝
12、酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等组成了不同的水泥矿物:硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、硫酸钙等.用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的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。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的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。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物很快与软土中的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。用水泥加固软土时,水泥颗粒表面的矿物
13、很快与软土中的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。所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中,使水泥颗粒表面重新暴露出来,再与水发生反应,这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后,水分子虽继续深入颗粒内部,但新生成物已不能再溶解,只能以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中,形成胶体。所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中,使水泥颗粒表面重新暴露出来,再与水发生反应,这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后,水分子虽继续深入颗粒内部,但新生成物已不能再溶解,只能以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中,形成胶体。所生成的氢氧化钙、含水硅酸
14、钙能迅速溶于水中,使水泥颗粒表面重新暴露出来,再与水发生反应,这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后,水分子虽继续深入颗粒内部,但新生成物已不能再溶解,只能以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中,形成胶体。所生成的氢氧化钙、含水硅酸钙能迅速溶于水中,使水泥颗粒表面重新暴露出来,再与水发生反应,这样周围的水溶液就逐渐达到饱和。当溶液达到饱和后,水分子虽继续深入颗粒内部,但新生成物已不能再溶解,只能以细分散状态的胶体析出,悬浮于溶液中,形成胶体。第5页/共39页第五页,共39页。固化机理固化机理固化机理固化机理(j(j l)l)2.2.土颗粒土颗粒土颗粒土颗粒(kl)(kl)与水泥水化物的
15、作用与水泥水化物的作用与水泥水化物的作用与水泥水化物的作用 当水泥的各种水化物生成后,有的自身继续硬化,形成水泥石骨架当水泥的各种水化物生成后,有的自身继续硬化,形成水泥石骨架当水泥的各种水化物生成后,有的自身继续硬化,形成水泥石骨架当水泥的各种水化物生成后,有的自身继续硬化,形成水泥石骨架;有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒有的则与其周围具有一定活性的粘土颗粒(kl)(kl)发生反应。发生反应。发生反应。发生反应。(1)(1)离子交换和团粒化作用粘土和水结合时就表现出一种胶体特征,如土中含量最多的二氧化硅遇水后,形成硅
16、酸胶体微粒,其表面带有阴离子离子交换和团粒化作用粘土和水结合时就表现出一种胶体特征,如土中含量最多的二氧化硅遇水后,形成硅酸胶体微粒,其表面带有阴离子离子交换和团粒化作用粘土和水结合时就表现出一种胶体特征,如土中含量最多的二氧化硅遇水后,形成硅酸胶体微粒,其表面带有阴离子离子交换和团粒化作用粘土和水结合时就表现出一种胶体特征,如土中含量最多的二氧化硅遇水后,形成硅酸胶体微粒,其表面带有阴离子Na+Na+或钾离子或钾离子或钾离子或钾离子K+K+,它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子,它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子,它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子,它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中
17、钙离子Ca+Ca+进行当量吸附交换,使较小的土颗粒进行当量吸附交换,使较小的土颗粒进行当量吸附交换,使较小的土颗粒进行当量吸附交换,使较小的土颗粒(kl)(kl)形成较大的土团粒,从而使土体强度提高。形成较大的土团粒,从而使土体强度提高。形成较大的土团粒,从而使土体强度提高。形成较大的土团粒,从而使土体强度提高。水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒水泥水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗粒(kl)(kl)大大大大10001000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
18、一步结合起来,形成水泥土的团粒结构,并封闭各土团的空隙,形成坚固的联结,从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。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,并封闭各土团的空隙,形成坚固的联结,从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。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,并封闭各土团的空隙,形成坚固的联结,从宏观上看也就使水泥土的强度大大提高。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,并封闭各土团的空隙,形成坚固的联结,从宏观上看也
19、就使水泥土的强度大大提高。第6页/共39页第六页,共39页。固化机理固化机理固化机理固化机理(j(j l)l)2.2.土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用 (2)(2)硬凝反应随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的钙离子硬凝反应随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的钙离子硬凝反应随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的钙离子硬凝反应随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的钙离子(lz)(lz),当其数量超过离子,当其数量超过离子,当其数量超过离子,当其数量超过离子(lz)(lz)交换的需要量后,在碱性环境中,能使组成粘土矿物的二氧
20、化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子交换的需要量后,在碱性环境中,能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子交换的需要量后,在碱性环境中,能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子交换的需要量后,在碱性环境中,能使组成粘土矿物的二氧化硅及三氧化二铝的一部分或大部分与钙离子(lz)(lz)进行化学反应,逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物,增大了水泥土的强度,进行化学反应,逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物,增大了水泥土的强度,进行化学反应,逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物,增大了水泥土的强度,进行化学反应,逐渐生成不溶于水的稳定结晶化合物,增大了水泥土的强
21、度,从扫描电子显微镜观察中可见,拌入水泥从扫描电子显微镜观察中可见,拌入水泥从扫描电子显微镜观察中可见,拌入水泥从扫描电子显微镜观察中可见,拌入水泥7 7天时,土颗粒周围充满了水泥凝胶体,并有少量水泥水化物结晶的萌芽。一个月后水泥土中生成大量纤维状结晶,并不断延伸充填到颗粒间的孔隙中,形成网状构造。到五个月时,纤维状结晶辐射问外伸展,产生分叉,并相互连结形成空间网状结构,水泥的形状和土颗粒的形状已不能分辨出来。天时,土颗粒周围充满了水泥凝胶体,并有少量水泥水化物结晶的萌芽。一个月后水泥土中生成大量纤维状结晶,并不断延伸充填到颗粒间的孔隙中,形成网状构造。到五个月时,纤维状结晶辐射问外伸展,产生
22、分叉,并相互连结形成空间网状结构,水泥的形状和土颗粒的形状已不能分辨出来。天时,土颗粒周围充满了水泥凝胶体,并有少量水泥水化物结晶的萌芽。一个月后水泥土中生成大量纤维状结晶,并不断延伸充填到颗粒间的孔隙中,形成网状构造。到五个月时,纤维状结晶辐射问外伸展,产生分叉,并相互连结形成空间网状结构,水泥的形状和土颗粒的形状已不能分辨出来。天时,土颗粒周围充满了水泥凝胶体,并有少量水泥水化物结晶的萌芽。一个月后水泥土中生成大量纤维状结晶,并不断延伸充填到颗粒间的孔隙中,形成网状构造。到五个月时,纤维状结晶辐射问外伸展,产生分叉,并相互连结形成空间网状结构,水泥的形状和土颗粒的形状已不能分辨出来。第7页
23、/共39页第七页,共39页。固化机理固化机理固化机理固化机理(j(j l)l)2.2.土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用土颗粒与水泥水化物的作用 3.3.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,这种反应也能使水泥土增加强度,但增长的速度较慢,幅度也较小。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,这种反应也能使水泥土增加强度,但增长的速度较慢,幅度也较小。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
24、,生成不溶于水的碳酸钙,这种反应也能使水泥土增加强度,但增长的速度较慢,幅度也较小。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,这种反应也能使水泥土增加强度,但增长的速度较慢,幅度也较小。从水泥土的加固机理分析,由于搅拌机械的切削搅拌作用,实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象,而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以,加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区,而在大小土团内部则没有水泥。只有经过较长的时间,土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下,才逐渐改变其性质。因此在水泥土中不可避免
25、地会产生强度较大和水稳性较好的水泥石区和强度较低的土块从水泥土的加固机理分析,由于搅拌机械的切削搅拌作用,实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象,而土团间的大孔隙基本上已被水泥颗粒填满。所以,加固后的水泥土中形成一些水泥较多的微区,而在大小土团内部则没有水泥。只有经过较长的时间,土团内的土颗粒在水泥水解产物渗透作用下,才逐渐改变其性质。因此在水泥土中不可避免地会产生强度较大和水稳性较好的水泥石区和强度较低的土块从水泥土的加固机理分析,由于搅拌机械的切削搅拌作用,实际上不可避免地会留下一些未被粉碎的大小土团。在拌入水泥后将出现水泥浆包裹土团的现象,而
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