地基处理（第十章水泥土搅拌法）.ppt

地 基 处 理 Ground treatment of building;化学固结法;2、施工分类 ;4、条件限定 ; 5 适用的工程对象;7 水泥土搅拌法的主要优点 ;4) 能使原土得到有效利用； 5) 加固后重度变化小。 ??软弱下卧土层附加沉降小； 6) 与钢筋混凝土桩相比，工程造价低(不仅大量利用了原地基土，水泥、石灰等固化剂用量也相对较小)。??经济； 7) 可以根据上部结构需要，可以灵活采用柱状、壁状、格栅状及块状等加固型式。 ??加固型式具多变性与灵活性； 8) 加固深度从数米～数十米。??适用于不同级别的建筑。 9) 当采用干法时，无须向地基中加水，并可吸收周围软土中的水分。 ??使加固后，地基的初期强度便较高； ;三轴水泥搅拌机; 软土与水泥采用机械搅拌加固的基本原理，集中体现在水泥加固土(简称水泥土)的物理—化学反应过程中。 水泥加固土与混凝土的硬化机理有所不同： 混凝土的硬化主要是水泥在粗填充料(即比表面不大、活性很弱的介质)中进行水解和水化作用，所以凝结速度较快； 而在水泥加固土中，由于水泥的掺量很小(仅占被加固土重的10％～15％)，水泥的水解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，所以硬化速度缓慢且作用复杂。 ;1、水泥的水解与水化反应;2) 水泥加固软土时的水解与水化反应; 粘土和水结合时会表现出一种胶体特征，例如:如土中二氧化硅遇水后形成硅酸胶体微粒，表面带有钠离子Na+或钾离子K+，它们能和水泥水化生成的氢氧化钙中钙离子Ca2+进行当量吸附交换(膨胀性)，?使较小的土颗粒形成较大的土团粒，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大1000倍，?产生很大的表面能。表面能强烈的吸附活性，使较大的土团粒进一步结合聚集，形成团粒结构的水泥土，并填充于各土团的空隙，形成坚固的联结，使水泥土的宏观强度大大提高。;2) 凝结硬化反应; 水泥水化物中游离的氢氧化钙(Ca(OH)2)能吸收水中和空气中的二氧化碳(CO2) ，发生碳酸化反应，生成不溶于水的碳酸钙沉淀: Ca(OH)2＋CO2 →→ CaCO3?＋H2O 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。;水泥掺入比αw为;1) 含水量;3) 相对密度 ; 水泥土的无侧限抗压强度一般为300～4000kPa，是天然软土的几十倍至数百倍。其变形特征随强度不同而介于脆性体与弹塑体之间。其中， ① 受力开始阶段，应力与应变关系基本符合虎克定律； ② 外力达到极限强度的70％-80％时，试块σ-ε关系不再保持直线关系； ③ 外力达到极限强度时，强度大于2000kPa的水泥土很快出现脆性破坏，破坏后残余强度很小，轴向应变约为0.8~1.2％(图5-1-1中A20、A25)，而强度小于2000kPa的水泥土则表现为塑性破坏(图5-1-1中A5、A10及A15)。 ;水泥土的应力—应变曲线 A5、A10、A15、 A20、 A25 表示水泥掺入比 αw =5％、10％、15％、20％、25％; 影响水泥土的无侧限抗压强度fcu因素有水泥掺入比、水泥强度等级、龄期、含水量、有机质含量、外掺剂、养护条件及土性等。;水泥土fcu与aw和t的关系曲线;天然土的 无侧限 抗压强度 fcuo(MPa);b 不同掺入比aw时fcuc的归一化性质 ;c 两个不同aw的水泥土的无侧限抗压强度之比 ; a 水泥土的强度随着龄期增长而提高 ; 上式， fcu7、 fcu14 、 fcu28 、 fcu60 、 fcu90分别为7d、14d、28d、60d和90d龄期的水泥土无侧限抗压强度。 龄期超过3个月后，水泥土的强度增长趋缓，这与电子显微镜观察看到的、水泥和土的硬凝反应在3个月充分完这一结果一致。因此，水泥土一般选用3个月的龄期强度作为其标准强度。; b 某龄期(T)的 fcuT 与28d龄期的 fcu28 关系 ;c 两个不同龄期的水泥土的无侧限抗压强度之比 ; 综合考虑水泥掺入比与龄期的影响，经回归分析，得到如下经验关系式： ; 水泥土的强度随水泥强度等级的提高而增加。水泥提高一级，水泥土的强度fcu约增大50％~90％。如要求达到相同强度，水泥强度等级提高一级，可降低水泥掺入比2％~3％。; (5) 土样中有机质含量对强度影响;(7) 外掺剂对强度的影响 ; 水