2012一級結(jié)構(gòu)工程師考試專業(yè)復(fù)習(xí)精講三

　　4.生石灰劑量對石灰攪拌樁強(qiáng)度的影響$lesson$

　　圖2表示不同的生石灰劑量對各種土的單軸抗壓強(qiáng)度的影響。在同一生石灰含量的條件下，不同的土類具有明顯不同的抗壓強(qiáng)度，根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)表明：(1)當(dāng)生石灰含量在6%-18%的范圍內(nèi)變化時(shí)，石灰攪拌樁仍保持原來土壤的特性;(2)不同土性的石灰粉滲入量各有最佳滲人量區(qū)間，大于或小于這一區(qū)間的滲入量，都得不到經(jīng)濟(jì)的加固效果。

　　生石灰的膨脹力與生石灰的含量成正比，但膨脹應(yīng)力的大小，則與生石灰有效氧化鈣含量、約束力的大小和方向、熟化的快慢有關(guān)，如采用有效氧化鈣含量為85%-89%的生石灰，讓其在近似完全約束的條件下熟化，測得其軸向膨脹應(yīng)力最高可達(dá)11.6MPa，隨著周圍約束的放松，軸向膨脹應(yīng)力急劇減少，膨脹力所做的功已轉(zhuǎn)化為周圍土的變形位能而趨于平衡?？傊?，對于一般的地基(特別是軟土)，當(dāng)生石灰用量超過一定界限時(shí)，其約束力絕對不可能阻止石灰攪拌樁的膨脹，巨大的膨脹力必將在相當(dāng)范圍內(nèi)傳布，這就是石灰攪拌樁直徑增大的原因。

　　5.石灰攪拌樁的強(qiáng)度取決于軟粘土的含水量

　　石灰攪拌樁的強(qiáng)度能否形成和強(qiáng)度高低，與軟粘土的含水量有關(guān)。生石灰轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓乙约袄^續(xù)水化，都要吸收和蒸發(fā)軟粘土中的水份。因此，必須要有足夠的水供石灰水化，否則無法形成強(qiáng)度。另一方面水又不能過多，以使處于飽和狀態(tài)的軟粘土能夠因脫水而轉(zhuǎn)變成三相狀態(tài)，軟土中的空氣才能為碳酸化反應(yīng)提供足夠的二氧化碳，從而形成使灰土反應(yīng)生成有一定強(qiáng)度的膠結(jié)物質(zhì)條件，形成較高的強(qiáng)度。由于石灰攪拌樁中的水分在強(qiáng)度形成中得到消耗，灰土含水量就會大幅度減少，甚至由流動狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛菜苣酥翀?jiān)硬狀態(tài)，從而大大提高石灰土的強(qiáng)度。圖3為石灰土抗剪強(qiáng)度軟土含水量、時(shí)間的變化情況，縱軸表示石灰土的抗剪強(qiáng)度，橫軸表示軟粘土含水量。從圖3可以看出：

　　6.石灰攪拌樁適宜的土質(zhì)條件

　　石灰攪拌樁是靠石灰與土之間發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)而形成強(qiáng)度的，不同的土質(zhì)會產(chǎn)生不同的加固效果，其適宜的加固土粒徑范圍如圖4所示，圖中陰影部分為適宜的石灰攪拌樁應(yīng)用范圍，可用于公路工程的軟粘土中的擋土結(jié)構(gòu)，開挖護(hù)坡、橋涵通道結(jié)構(gòu)地基等。

　　粘土顆粒粒徑小，表面積大，分散性大，穩(wěn)定性差，容易和石灰發(fā)生反應(yīng)，并且粘土較小的滲透系數(shù)常可使石灰攪拌樁含水量降低，所以石灰攪拌樁適宜處理軟粘土地基。在軟粘土礦物成份中，高嶺土、伊利土和蒙脫土為三種主要的粘土礦物成分，而從結(jié)構(gòu)、能量和成份三個(gè)方面又可以說明蒙脫土最容易與石灰發(fā)生反應(yīng)，例如對于淤泥質(zhì)粘土土樣用X射線衍射礦物分析，穩(wěn)定性好的礦物石英含量在40%以上，高嶺土和伊利土含量為40%，把其中一段大氣干燥的淤泥粘土石灰攪拌樁鉆取試樣放入水中，約一個(gè)多小時(shí)就完全崩解為泥漿，崩解速度與一般粘土十分接近，說明了這類粘土恰恰缺少蒙脫土類粘土礦物，石灰較難與土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能大量生成碳酸鈣等膠結(jié)物質(zhì)，致使石灰攪拌樁強(qiáng)度較低，也揭示了石灰攪拌樁適宜于蒙脫土類礦物含量高的粘土地基。

　　通過分析，可見石灰攪拌樁處理軟粘士和淤泥質(zhì)粘土地基的效果是明顯的，用石灰攪拌樁處理后的地基，滲透性增大，石灰攪拌樁有助于排水固結(jié)，經(jīng)處理后復(fù)合地基降低了軟土含水量，增大了粘聚力，復(fù)合地基的強(qiáng)度得到了提高，可以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，適宜用于高等級公路的擋土結(jié)構(gòu)、橋涵、通道的軟土地基中。

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