固化剂对软土强度影响的试验研究

第29卷第2期 岩 土 力 学 V ol.29 No.2 2008年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2008

文章编号:1000-7598-(2008) 02-475-04

固化剂对软土强度影响的试验研究

董邑宁1,张青娥1,徐日庆2,龚晓南2

(1. 浙江水利水电专科学校,杭州 310000;2. 浙江大学,杭州 310018)

摘 要:不同固化剂对软土的加固效果有一定差异,且固化土的强度特性愈来愈受到重视。通过不同掺入比和不同龄期时固化土(新型固化剂#Ι)的无侧限抗压强度试验结果,分析了掺入比、龄期对固化土强度的影响。试验结果表明,固化剂#1对黏土的加固效果优于水泥,固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍;固化剂强度与龄期、掺入比关系密切,不同掺入比时随龄期的增长固化土强度的变化也有所不同。 关 键 词:固化剂;黏土;无侧限抗压强度 中图分类号:TU472.5 文献标识码:A

The experimental research of strength with solidifying agent on clay

DONG Yi-ning1, ZHANG Qing-e1, XU Ri-qing2, GONG Xiao-nan2

(1. Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310000, China; 2. Zhejiang University, Hangzhou 310018, China )

Abstract: With the application of new solidifying agent to ground engineering, the influence of solidifying agent on the strength of solidified clay is widely noticed. The variation of unconfined compressive strength of the clay improved with solidifying agent #Ι with different mixing ratios and ages are studied through the laboratory experiment. The data of unconfined compressive strength show that the stabilizing effect of the agent #I Ιis superior to that of cement.A prediction equation is developed for calculating the strength of stabilized clay by analyzing the experimental data.

Key words: solidifying agent ; clay; unconfined compressive strength

1 前 言

龄期3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度q u 分别为690.76,1 008.49,1 730.66,2 024.87 kPa,随着龄期的增加,强度的变化趋势比较平缓;掺入比a w =12 %时,龄期为3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度分别达28 d固化土强度的40 %,49 %,91 %,固化作用比较明显,比掺入比a w =10 %时对应的龄期时的强度都要高;掺入比a w =15 %时,龄期为3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度q u 分别为1 088.24,1 692.8,2 708.48,3 288.25 kPa ,表现出随着龄期的增长其强度提高很快,其强度比其他两种掺入比下同龄期的都要高,固化作用得到较好发挥,强度曲线增长趋势较快。

不同龄期的若以28 d固化土强度q u 为标准,

固化土强度比见表1。可见3,7,14 d的无侧限抗压强度与28 d固化土强度表现出一定的关系,即3 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的33 %~

土壤固化剂[1]不断应用于实际工程中,其固化

后的土壤具有良好的抗压、抗冻等性能[2] 和固化快、强度高、较高的性价比及无污染等优点,使其在工程中有着广泛的应用前景。实践表明,不同土性及不同固化剂的加固效果[3-5]有较大差异。

结合实际工程应用,选用固化剂Ι#,试验土样为江南围垦工程黏土,天然含水率为54 %。液限为51.3 %,塑限为22.2 %。分别进行掺入比为10 %,12 %和15 %时其固化土龄期为3,7,14,28 d的无侧限抗压强度试验,分析其受掺入比、龄期影响的强度特性。

2 强度特性分析

2.1 固化土强度变化

试验结果(图1)表明,掺入比a w =10 %时,

收稿日期:2006-04-18

基金项目:浙江省教育厅资助项目(No. 20060009);校级资助项目(No. Xj2006-7);浙江省水到厅科技项目(No. Rc0704)。 作者简介:董邑宁,男,1963年生,硕士,副教授,主要从事岩土工程教学和科研工作。E-mail:[email protected]

476 岩 土 力 学 2008年

40 %,7 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的49 %~51 %,14 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的82 %~91 %。

行加固黏土的对比试验见图3。可见,在a w =10 %时,龄期为3,7,14,28 d水泥土的q u 分别为290.7,568.6,848.0,995.1 kPa,强度的增长值较小;当

a w =12 %时,3,7,14 d时水泥土无侧限抗压强度分别达28 d强度的24.4 %,46.9 %,73.7 %,固化作用比较明显;当a w =15 %时,龄期为3,7,14,28 d水泥土的q u 分别为506.8,856.6,1 540.2,1 946.9 kPa,3,7,14 d时无侧限抗压强度分别达28

表1 固化土龄期强度与28 d强度比较 Table 1 The strength ratio of different ages with

solidifying agent #Ι on clay

龄期 / d

不同掺入比 (%) 强度/ 比 10 12

15

3 0.34 0.40 0.33

26 %,44 %,79.1 %。表现出随着龄期的

14 0.85 0.91 0.82 增长其强度提高很快,其强度比前两种掺入比同龄

28 1.00 1.00 1.00 期的均高,强度曲线增长趋势较快。

d 强度的7 0.50 0.49 0.51

图1 固化土T -q u 关系曲线

Fig.1 T-q u curves of the clay solidified with agent #Ι

不同的掺入比时,随龄期增长加固土强度的变化规律有所不同(图2),掺入比a w 的大小直接影响加固土的强度。龄期3 d时,随掺入比增加,加固土的强度变化不大;龄期14 d和28 d时,掺入比的增加对加固土强度有较大的影响,相对于龄期7 d而言,早期及后期强度增长幅度大,特别是掺入比15 %时加固土强度提高的较多。

图3 水泥土与固化土T -q u 关系曲线

Fig.3 Comparison of T -q u of the clay solidified

with cement and agent #I

从图3也可以看出,水泥土与固化土的强度对比结果,在掺入比一定时,随着龄期的增长,水泥土和固化土的强度也随之增长。从整体加固效果考虑,固化土随龄期变化的强度曲线位于水泥土强度曲线的上方,龄期强度均大于同龄期的水泥土强度。在a w =10 %时固化土的强度就已达到或稍高于a w 的15 %时水泥土的强度,固化黏土的效果较水泥好。龄期为3 d和7 d时,固化土早期强度较高的特性已表现出来(表2)。与水泥土相比,后期固化作用也好于水泥。经强度分析与比较,固化土与水泥土强度关系见表2。不同龄期的试验结果表明,固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍。

表2 固化土与水泥土强度关系

Table 2 The relationship of unconfined compressive strength of the clay solidified with agent #Ι and cement

龄期/ d 3 7 14 28

水泥土强度

q u3 q u14 q u28

w u Fig.2 a w -q u curves of the clay solidified with agent #Ι

2.2 水泥土与固化土强度对比分析

为进一步分析和了解固化剂对黏土的加固效果,根据工程应用,选用C32.5普通硅酸盐水泥进

固化土强度 (2.2~2.4) q u3 (1.8~2)q u14 (1.5~2)q u28

q u7 (1.6~2) q u7

第2期 董邑宁等:固化剂对软土强度影响的试验研究

477

2.3 固化土强度预测

前述龄期为3,d ,14 d的无侧限抗压强度与28 d强度之间有着较好关系,即由某一龄期的强度可推算另一龄期的强度值。考虑到图1中固化土龄期-无侧限抗压强度关系曲线的变化,从工程应用的角度,将a w 与龄期T 二个因素结合起来分析和预测强度的变化,即q u = f (a w ,T ) 。通过分析可知,q u 与T 之间存在着一定的指数关系:

q u =c T β (1)

式中:c 、β分别为试验系数和指数。

结合实测的q u -T 的关系以及β-a w 的关系式β = 关系曲线如图4所示,回归表达式为

q u =513.58T 3.93a w , r =0.96 (2)

3.93 a w 。以T 3.93a w 为横坐标,q u 为纵坐标,点绘其

的割线斜率。由图6可见,q u -E f 存在较好的相关关系,大部分实测点较为集中且变化趋势明显,二者之间的关系可表示为

E f = 152.6q u (5)

通过对E f 和E 50-q u 的比较分析,极限变形模量和平均变形模量与无侧限抗压强度q u 之间的关系(系数)大致分别为152.6,162.96。同理,也可以看出E f 、E 50之间的关系,进一步分析和反映该固化土σ - ε关系变化的特征。

工程中常需关注受a w 和T 影响强度的变化。

各掺入比和不同龄期时的无侧限抗压强度预测可采用此表达式。为统一量纲,引入T 0(单位:d )及P a (应力单位:kPa) ,可将式(2)变换为

q u =513.58 P a × (T /T 0) 3.93a w (3)

图5 固化土E 50-q u 关系散点图

Fig.5 E 50-q u curves of the clay solidified with agent #Ι

图6 固化土E f-q u 关系散点图

Fig.6 E f -q u curves of the clay solidified with agent #Ι

图4 固化土q u - T 关系散点图

3.93a w

curves of the clay stabilized with #I Fig.4 q u -T

3.93a w

3 固化机理

已有研究成果[6-8]表明,土的微结构一般包括结构单元特征、颗粒的排列特征、孔隙性、结构连接,其结构对力学性质影响较大。就其内因对结构影响而言,黏土的物质成分对结构的影响是主要的。不

同的黏土矿物及其含量都会影响黏土的结构。影响机理可归纳为:结点的变质作用、盐基交换作用、胶结作用(如钙质胶结、铁质胶结、泥质胶结、铝氧化物胶结) 。工程地基的强度及变形量大小,部分取决于土壤中某些特殊黏土矿物是否存在,更取决于常温下土壤中4种水的存在,即化合水、吸附水、表面张力水和毛细管水(图7)。

2.4 固化土q u -E 50(E f )关系

试验表明,实测固化土的σ - ε关系的非线性使得其模量不是一个常数,取应力从0~q u /2之间曲线的割线斜率作为固化土平均变形模量E 50,即E 50=∆σ/∆ε=q u /2ε0.5(ε0.5为q u /2时对应的应变量) ,经计算点绘于图5。q u 与E 50之间有良好的相关关系,回归分析后二者之间的关系为

E 50=162.96q u (4)

极限变形模量E f 取应力σ 变化由0至q u 曲线

478 岩 土 力 学 2008年

毛细水

黏土矿物吸附水

(因湿气衍生之水) 因表面张力

而附着的水

化合水

(结晶水)

出版社, 2004: 118-136:

[2] 龚晓南. 地基处理新技术[M]. 西安. 陕西科学技术出

版社, 1997: 46-54.

[3] 彭波, 李文瑛, 戴经梁. 液体固化剂加固土的研究[J].

西安公路交通大学学报, 2001, 21(1):15-18.

PENG Bo, LIWen-ying, DAI Jing-liang. Research on liquid stabilizer reinforced soil[J]. Journal of Xi′an Highway University, 2001, 21(1): 15-18.

[4] 王星华. 黏土固化浆液固结过程的SEM 研究[J]. 岩土

工程学报, 1999, 21(1): 34-40.

W ANG Xing-hua. SEM study of hardening processes of clay-hardening grouts[J]. Chinese Journal of Geote- chnical Engineering, 1999, 21 (1): 34-40.

[5] 刘顺妮, 林宗寿, 陈云波. 高含水率黏土固化剂的研究

[J]. 岩土工程学报, 1998, 20 (4): 72-75.

LIU Shun-ni, LIN Zong-shou, CHEN Yun-bo. On the stabilizer for the soil with higher water content[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1998, 20 (4):72-75.

[6] 朱志铎, 刘松玉, 孙海军. 江苏徐宿地区粉土的基本

特性及加固方法研究[J]. 岩土力学, 2004, 25(7):1 155-1 158

ZHU Zhi-duo, LIU Song-yu, XUN Hai-jun. Study of stabilized silt in XU-SU area[J]. Rock and Soil Mechanics , 2004,25(7): 1 155-1 158

[7] 吴恒, 代志宏, 张信贵, 等. 水土作用中铝对土体结构

性的影响[J]. 岩土力学, 2001, 22(4): 474-477. WU Heng, DAI Zhi-hong, ZHANG Xin-gui, et al. The influence of aluminium on the soil structural charac- teristics in the soil-water interaction[J]. Rock and Soil Mechanics , 2001, 22(4): 474-477.

[8] 黄新, 胡同安. 水泥-废石膏加固软土的试验研究[J].

岩土工程学报. 1998, 20(5): 72-76.

HUANG Xin, HU Tong-an. On stabilization of soft soil

图7 黏土颗粒周围水分状态

Fig.7 The state of water-grain interface in clay

固化剂对黏土的结构影响和固化效果一方面取决于黏土矿物的含量,另一方面也取决于固化剂种类、黏土矿物与水的相互作用。固化剂Ι#呈灰色,粉末状,与土体混合后发生一系列的物理和化学反应,将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来 水化反应生成的结晶体使得材料的体积增加,它有效地填充土团粒间的孔隙,使固化土变得至密起来。

结构分析表明,某一掺入比时,随龄期增加,固化剂与水作用产生大量

C a 2+等离子与土颗粒发生

高效的离子交换作用,即与土中的钙、硅、硅酸盐、铁及其他重金属离子发生化学反应,生成结晶体和络合物,使界面形成牢固的多结晶聚集体。填充的增强效应和复合胶凝效应,随龄期的增长均呈现不断增强的趋势,但增长的快慢和大小有所区别。固化的效果改变了土体结构,和颗粒界面接触的本质,这种新形成的化学结构表现出优异的力学强度,改变了土体原有的三相比例关系而提高土体的强度。

4 结 论

(1)固化剂Ι# 对黏土的加固效果优于水泥。龄期强度均大于同龄期的水泥土强度。固化土早期强度较高,后期固化作用也好于水泥,试验表明固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍。

(2)固化土的强度与龄期、掺入比的关系密切。不同的掺入比随龄期增长固化土强度的变化有所不同。受掺入比和龄期影响的固化土强度的变化可见式(3)。施工中考虑龄期、掺入比的变化,有待进一步完善和修正。

(3)通过对E f 、E 50-q u 的比较分析,得出极限变形模量和平均变形模量与无侧限抗压强度q u 间有 较好的相关性,有助于分析和反映固化土应力-应变关系的特征。

参 考 文 献

[1] 叶韦麟, 叶观宝. 地基处理[M]. 北京: 中国建筑工业

with waste gypsum and cement[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1998, 20(5):72-76.

第29卷第2期 岩 土 力 学 V ol.29 No.2 2008年2月 Rock and Soil Mechanics Feb. 2008

文章编号:1000-7598-(2008) 02-475-04

固化剂对软土强度影响的试验研究

董邑宁1,张青娥1,徐日庆2,龚晓南2

(1. 浙江水利水电专科学校,杭州 310000;2. 浙江大学,杭州 310018)

摘 要:不同固化剂对软土的加固效果有一定差异,且固化土的强度特性愈来愈受到重视。通过不同掺入比和不同龄期时固化土(新型固化剂#Ι)的无侧限抗压强度试验结果,分析了掺入比、龄期对固化土强度的影响。试验结果表明,固化剂#1对黏土的加固效果优于水泥,固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍;固化剂强度与龄期、掺入比关系密切,不同掺入比时随龄期的增长固化土强度的变化也有所不同。 关 键 词:固化剂;黏土;无侧限抗压强度 中图分类号:TU472.5 文献标识码:A

The experimental research of strength with solidifying agent on clay

DONG Yi-ning1, ZHANG Qing-e1, XU Ri-qing2, GONG Xiao-nan2

(1. Zhejiang Water Conservancy and Hydropower College, Hangzhou 310000, China; 2. Zhejiang University, Hangzhou 310018, China )

Abstract: With the application of new solidifying agent to ground engineering, the influence of solidifying agent on the strength of solidified clay is widely noticed. The variation of unconfined compressive strength of the clay improved with solidifying agent #Ι with different mixing ratios and ages are studied through the laboratory experiment. The data of unconfined compressive strength show that the stabilizing effect of the agent #I Ιis superior to that of cement.A prediction equation is developed for calculating the strength of stabilized clay by analyzing the experimental data.

Key words: solidifying agent ; clay; unconfined compressive strength

1 前 言

龄期3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度q u 分别为690.76,1 008.49,1 730.66,2 024.87 kPa,随着龄期的增加,强度的变化趋势比较平缓;掺入比a w =12 %时,龄期为3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度分别达28 d固化土强度的40 %,49 %,91 %,固化作用比较明显,比掺入比a w =10 %时对应的龄期时的强度都要高;掺入比a w =15 %时,龄期为3,7,14,28 d固化土的无侧限抗压强度q u 分别为1 088.24,1 692.8,2 708.48,3 288.25 kPa ,表现出随着龄期的增长其强度提高很快,其强度比其他两种掺入比下同龄期的都要高,固化作用得到较好发挥,强度曲线增长趋势较快。

不同龄期的若以28 d固化土强度q u 为标准,

固化土强度比见表1。可见3,7,14 d的无侧限抗压强度与28 d固化土强度表现出一定的关系,即3 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的33 %~

土壤固化剂[1]不断应用于实际工程中,其固化

后的土壤具有良好的抗压、抗冻等性能[2] 和固化快、强度高、较高的性价比及无污染等优点,使其在工程中有着广泛的应用前景。实践表明,不同土性及不同固化剂的加固效果[3-5]有较大差异。

结合实际工程应用,选用固化剂Ι#,试验土样为江南围垦工程黏土,天然含水率为54 %。液限为51.3 %,塑限为22.2 %。分别进行掺入比为10 %,12 %和15 %时其固化土龄期为3,7,14,28 d的无侧限抗压强度试验,分析其受掺入比、龄期影响的强度特性。

2 强度特性分析

2.1 固化土强度变化

试验结果(图1)表明,掺入比a w =10 %时,

收稿日期:2006-04-18

基金项目:浙江省教育厅资助项目(No. 20060009);校级资助项目(No. Xj2006-7);浙江省水到厅科技项目(No. Rc0704)。 作者简介:董邑宁,男,1963年生,硕士,副教授,主要从事岩土工程教学和科研工作。E-mail:[email protected]

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40 %,7 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的49 %~51 %,14 d无侧限抗压强度约为28 d固化土强度的82 %~91 %。

行加固黏土的对比试验见图3。可见,在a w =10 %时,龄期为3,7,14,28 d水泥土的q u 分别为290.7,568.6,848.0,995.1 kPa,强度的增长值较小;当

a w =12 %时,3,7,14 d时水泥土无侧限抗压强度分别达28 d强度的24.4 %,46.9 %,73.7 %,固化作用比较明显;当a w =15 %时,龄期为3,7,14,28 d水泥土的q u 分别为506.8,856.6,1 540.2,1 946.9 kPa,3,7,14 d时无侧限抗压强度分别达28

表1 固化土龄期强度与28 d强度比较 Table 1 The strength ratio of different ages with

solidifying agent #Ι on clay

龄期 / d

不同掺入比 (%) 强度/ 比 10 12

15

3 0.34 0.40 0.33

26 %,44 %,79.1 %。表现出随着龄期的

14 0.85 0.91 0.82 增长其强度提高很快,其强度比前两种掺入比同龄

28 1.00 1.00 1.00 期的均高,强度曲线增长趋势较快。

d 强度的7 0.50 0.49 0.51

图1 固化土T -q u 关系曲线

Fig.1 T-q u curves of the clay solidified with agent #Ι

不同的掺入比时,随龄期增长加固土强度的变化规律有所不同(图2),掺入比a w 的大小直接影响加固土的强度。龄期3 d时,随掺入比增加,加固土的强度变化不大;龄期14 d和28 d时,掺入比的增加对加固土强度有较大的影响,相对于龄期7 d而言,早期及后期强度增长幅度大,特别是掺入比15 %时加固土强度提高的较多。

图3 水泥土与固化土T -q u 关系曲线

Fig.3 Comparison of T -q u of the clay solidified

with cement and agent #I

从图3也可以看出,水泥土与固化土的强度对比结果,在掺入比一定时,随着龄期的增长,水泥土和固化土的强度也随之增长。从整体加固效果考虑,固化土随龄期变化的强度曲线位于水泥土强度曲线的上方,龄期强度均大于同龄期的水泥土强度。在a w =10 %时固化土的强度就已达到或稍高于a w 的15 %时水泥土的强度,固化黏土的效果较水泥好。龄期为3 d和7 d时,固化土早期强度较高的特性已表现出来(表2)。与水泥土相比,后期固化作用也好于水泥。经强度分析与比较,固化土与水泥土强度关系见表2。不同龄期的试验结果表明,固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍。

表2 固化土与水泥土强度关系

Table 2 The relationship of unconfined compressive strength of the clay solidified with agent #Ι and cement

龄期/ d 3 7 14 28

水泥土强度

q u3 q u14 q u28

w u Fig.2 a w -q u curves of the clay solidified with agent #Ι

2.2 水泥土与固化土强度对比分析

为进一步分析和了解固化剂对黏土的加固效果,根据工程应用,选用C32.5普通硅酸盐水泥进

固化土强度 (2.2~2.4) q u3 (1.8~2)q u14 (1.5~2)q u28

q u7 (1.6~2) q u7

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2.3 固化土强度预测

前述龄期为3,d ,14 d的无侧限抗压强度与28 d强度之间有着较好关系,即由某一龄期的强度可推算另一龄期的强度值。考虑到图1中固化土龄期-无侧限抗压强度关系曲线的变化,从工程应用的角度,将a w 与龄期T 二个因素结合起来分析和预测强度的变化,即q u = f (a w ,T ) 。通过分析可知,q u 与T 之间存在着一定的指数关系:

q u =c T β (1)

式中:c 、β分别为试验系数和指数。

结合实测的q u -T 的关系以及β-a w 的关系式β = 关系曲线如图4所示,回归表达式为

q u =513.58T 3.93a w , r =0.96 (2)

3.93 a w 。以T 3.93a w 为横坐标,q u 为纵坐标,点绘其

的割线斜率。由图6可见,q u -E f 存在较好的相关关系,大部分实测点较为集中且变化趋势明显,二者之间的关系可表示为

E f = 152.6q u (5)

通过对E f 和E 50-q u 的比较分析,极限变形模量和平均变形模量与无侧限抗压强度q u 之间的关系(系数)大致分别为152.6,162.96。同理,也可以看出E f 、E 50之间的关系,进一步分析和反映该固化土σ - ε关系变化的特征。

工程中常需关注受a w 和T 影响强度的变化。

各掺入比和不同龄期时的无侧限抗压强度预测可采用此表达式。为统一量纲,引入T 0(单位:d )及P a (应力单位:kPa) ,可将式(2)变换为

q u =513.58 P a × (T /T 0) 3.93a w (3)

图5 固化土E 50-q u 关系散点图

Fig.5 E 50-q u curves of the clay solidified with agent #Ι

图6 固化土E f-q u 关系散点图

Fig.6 E f -q u curves of the clay solidified with agent #Ι

图4 固化土q u - T 关系散点图

3.93a w

curves of the clay stabilized with #I Fig.4 q u -T

3.93a w

3 固化机理

已有研究成果[6-8]表明,土的微结构一般包括结构单元特征、颗粒的排列特征、孔隙性、结构连接,其结构对力学性质影响较大。就其内因对结构影响而言,黏土的物质成分对结构的影响是主要的。不

同的黏土矿物及其含量都会影响黏土的结构。影响机理可归纳为:结点的变质作用、盐基交换作用、胶结作用(如钙质胶结、铁质胶结、泥质胶结、铝氧化物胶结) 。工程地基的强度及变形量大小,部分取决于土壤中某些特殊黏土矿物是否存在,更取决于常温下土壤中4种水的存在,即化合水、吸附水、表面张力水和毛细管水(图7)。

2.4 固化土q u -E 50(E f )关系

试验表明,实测固化土的σ - ε关系的非线性使得其模量不是一个常数,取应力从0~q u /2之间曲线的割线斜率作为固化土平均变形模量E 50,即E 50=∆σ/∆ε=q u /2ε0.5(ε0.5为q u /2时对应的应变量) ,经计算点绘于图5。q u 与E 50之间有良好的相关关系,回归分析后二者之间的关系为

E 50=162.96q u (4)

极限变形模量E f 取应力σ 变化由0至q u 曲线

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毛细水

黏土矿物吸附水

(因湿气衍生之水) 因表面张力

而附着的水

化合水

(结晶水)

出版社, 2004: 118-136:

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图7 黏土颗粒周围水分状态

Fig.7 The state of water-grain interface in clay

固化剂对黏土的结构影响和固化效果一方面取决于黏土矿物的含量,另一方面也取决于固化剂种类、黏土矿物与水的相互作用。固化剂Ι#呈灰色,粉末状,与土体混合后发生一系列的物理和化学反应,将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来 水化反应生成的结晶体使得材料的体积增加,它有效地填充土团粒间的孔隙,使固化土变得至密起来。

结构分析表明,某一掺入比时,随龄期增加,固化剂与水作用产生大量

C a 2+等离子与土颗粒发生

高效的离子交换作用,即与土中的钙、硅、硅酸盐、铁及其他重金属离子发生化学反应,生成结晶体和络合物,使界面形成牢固的多结晶聚集体。填充的增强效应和复合胶凝效应,随龄期的增长均呈现不断增强的趋势,但增长的快慢和大小有所区别。固化的效果改变了土体结构,和颗粒界面接触的本质,这种新形成的化学结构表现出优异的力学强度,改变了土体原有的三相比例关系而提高土体的强度。

4 结 论

(1)固化剂Ι# 对黏土的加固效果优于水泥。龄期强度均大于同龄期的水泥土强度。固化土早期强度较高,后期固化作用也好于水泥,试验表明固化土的强度为水泥土的1.5~2.4倍。

(2)固化土的强度与龄期、掺入比的关系密切。不同的掺入比随龄期增长固化土强度的变化有所不同。受掺入比和龄期影响的固化土强度的变化可见式(3)。施工中考虑龄期、掺入比的变化,有待进一步完善和修正。

(3)通过对E f 、E 50-q u 的比较分析,得出极限变形模量和平均变形模量与无侧限抗压强度q u 间有 较好的相关性,有助于分析和反映固化土应力-应变关系的特征。

参 考 文 献

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