王甲春 叶国琛
(厦门理工学院建筑工程系,福建厦门361024)
[摘要]用硫铝酸盐水泥、粉煤灰和矿渣等复合软土固化剂进行软土的固化实验,并测试了固化土样的力学性能、放热曲线和微观结构.结果表明:复合固化剂在掺量10 % ~15 %左右时,固化土样的无侧限抗压强度达到2MPa,劈裂抗拉强度0·5MPa以上,固化反应的放热量达37·5 J/g,固化反应产生的钙矾石和水化硅酸钙凝胶产生增强效果.
[关键词]硫铝酸盐水泥;软土;强度;固化
[中图分类号] TU443 [文献标志码] A [文章编号] 1008-3804 (2008) 03-0039-04
0 引言
我国沿海地区存在大量的饱和粘土,其土质主要由淤泥和淤泥质土所组成,含水量很高,孔隙比很大,抗剪强度很低,压缩性很大.目前国内外,软土处理的方法很多,利用固化材料对天然土进行处理,提高土的强度,保证地基的稳定,降低软土地基的压缩性、减少基础的沉降和不均匀沉降,防上振动液化、消除区域性软土的湿陷性、胀缩性和冻胀性等是较有效的方法之一[1],常用做地基固化材料的主要有硅酸盐水泥、石灰和水玻璃等[2],固化土结构的形成主要由固化剂胶结土颗粒和填 充孔隙两部分构成.单纯采用硅酸盐水泥的固化土其抗压强度增长主要源于水泥水化生成的胶凝性水化物的胶结作用[3-5]水化硅酸钙凝胶主要起胶结土颗粒,将松散的土样胶结在一起,对于松散多孔的 软土,硅酸盐水泥的水化产物不能有效地填充孔隙,形成的固化土结构中仍有大量的孔隙存在,有碍 于固化土强度的提高.黄新等人[6]利用含铝膨胀剂和硅酸盐水泥固化软土,取得了很好的效果,主要通 过生成大量的钙矾石晶体起骨架填充的作用,而硫铝酸盐水泥重要的水化产物也是钙矾石.因此本文直接利用硫铝酸盐水泥,同时掺加粉煤灰、矿渣等矿物掺合料,以改善软土的固化效果,提高施工效率.
1 原材料及试验方法
硫铝酸盐水泥被称为第三系列水泥,是我国建筑材料科学研究院于上个世纪80年代初研制成功 并实现工业化生产的新型水泥,其熟料矿物主要是无水硫铝酸钙、硅酸二钙和铁相等.本文固化材料 由硫酸盐水泥、粉煤灰、矿渣、石膏及外加剂等复合而组成.硫铝酸盐水泥由郑州市王楼水泥工业有 限公司生产,强度等级42·5,化学成分如表1所示.铁岭电厂产洁明牌一级粉煤灰,化学成分及含 量如表2所示.
矿渣,磨细矿渣,比表面积450 m2/kg,化学成分如表3所示.
经过大量的实验,选取出软土固化材料的典型组成为:硫铝酸盐水泥50%,粉煤灰30%,矿渣 10%,石膏5%,某外加剂5%.软土的物理性质如表4所示.
试件的成型、无侧限抗压强度与劈裂抗拉强度的测试分别参照《无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法》(T0805?94)的相关条文进行.采用以Ф50×50 mm的模具制样,成型脱模后, 立即装入塑料袋内密封,置于标准养生环境(20±2℃和相对湿度≥90% )中养生,测试3 d和7d 的抗压强度.试样中固化材料的加入量分别为软土质量的5%, 10%和15%,利用德国Toni公司 7338型ToniCAL测试仪进行固化反应放热.