2.5 固化土qu-k分析
工程地基的强度和渗透性是软土设计中的重要参数,尤其在防渗与排水设计中渗透性是考虑的主要因素之一.理论和实践表明,土的强度、变形与渗透性之 间有密切的相互关系.如基坑的排水、降水等.土体的 力学性质并不取决于粘土中基本结构单元的强度,而 是取决于它们之间的结构粘结力.所以采用何种方式 粘结土粒,是影响固化土组构及强度的主要因素.
一般而言,土体的渗透性主要受颗粒、孔隙大小及 分布(组构)、渗透流体(水-土-电解质体系)等因素的影响.受掺入比aw和龄期T影响的固化土强度与渗 透系数k的关系点绘于图5、图6.从图中可看出,固化 的作用和过程使得土的结构性发生明显的变化,孔隙的存在形式和大小对渗透产生了较大的影响.
3 固化机理及特性
通过固化土结构性分析,固化剂的掺入量与搅拌 均匀性直接影响固化土的渗透特性.其与土体混合后 利用生成高结晶水的物质消耗土壤中的游离水分,生 成的结晶水合物具有胶凝的性质,可以堵塞土块中的 各种毛细管道.避免渗入水分再一次破坏固化土的结 构.固化剂中含有的微晶核,通过晶格配备,可在土颗 粒空隙中生成针状结晶体,填充土体缝隙,形成骨架结 构(三维网状结构),提高土体的抗渗等性能指标.随掺 入比的加大,固化土的渗透性变化较大,抗渗和防渗效 果大为提高.从图5、图6可知,固1土、固2土qu- k 有着较好的相关性,在固化土的强度达到某一值时,k 值的变化趋于稳定,工程应用中特别在k值预测分析 时可供参考.
与传统材料(水泥)相比,固1、固2的特性主要表 现在:
(1)对土壤颗粒度(粒径)有较广泛的适用范围. 根据工程性质和施工要求,可调整延迟时间.表层加固 施工可采用散布、摊铺、搅拌、碾压的步骤进行.深层软 弱地基加固可采用注入搅拌施工法或高压旋喷施工 法.
(2)固结土体的收缩量很小,充分提高了固结土 体的抗冻、抗裂等性能.
(3)同等价格下,该性能高出传统固化材料.同等 技术指标下,固化剂的价格低于传统材料.与传统的材 料相比工程造价降低10%~30%.根据有关资料,比 生产硅酸盐水泥能耗降低30%~50%,成本降低10% ~40%.近年来,在国内一些工程应用中取得满意的加 固效果.
4 结 论
通过以上分析和讨论,主要结论有:
(1)水泥土、固1土、固2土渗透系数的变化和龄期、掺入比关系密切.随龄期和掺入比增大,渗透系数 降低的趋势较大,并逐渐趋于稳定.新型固化剂1、固化剂2及其掺量对粘土的固化作用明显.
(2)根据试验结果,对于固1土和固2土,掺入比 建议采用12%~15%,以满足不同工期的防渗要求. 掺入比5%时,固化作用较弱,建议不宜采用.
(3)通过水泥土、固1土、固2土渗透性对比分 析,固2对粘土的加固效果和防渗效果优于水泥土、固 1土,依次顺序为:固2土、固1土、水泥土.
(4)固1土、固2土强度与其渗透系数k有着较 好的相关性,可供实际工程参考.