水泥土搅拌桩培训课件.pptx
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1、概述概述 加固机理加固机理 水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质 水泥土的应用水泥土的应用 水泥土搅拌桩地基的设计水泥土搅拌桩地基的设计 水泥土搅拌桩的施工水泥土搅拌桩的施工概述概述定义、分定义、分类类水泥土搅拌法的概念水泥土搅拌法的概念 o 水泥上搅拌法是适用于水泥上搅拌法是适用于加固饱和粘性土和粉土加固饱和粘性土和粉土等地基的一等地基的一种方法,它是利用种方法,它是利用水泥(或石灰)水泥(或石灰)等材料作为等材料作为固化剂固化剂通过通过特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂(浆液或粉体)特制的搅拌机械,就地将软土和固化剂(浆液或粉体)强强制搅拌制搅拌,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强
2、度的,使软土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的水泥加固土水泥加固土水泥土水泥土,从而提高地基土强度和增大变模。从而提高地基土强度和增大变模。o 根据固化剂掺入状态的不同,它可分为根据固化剂掺入状态的不同,它可分为浆液搅拌浆液搅拌和和粉体喷粉体喷射搅拌射搅拌两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体两种。前者是用浆液和地基土搅拌,后者是用粉体或石灰和地基土搅拌。或石灰和地基土搅拌。水泥土搅拌法分为水泥土搅拌法分为深层搅拌法深层搅拌法(简称湿法简称湿法)和和粉体喷搅粉体喷搅法法(简称干法简称干法)。概述概述定义、分定义、分类类深层搅拌法深层搅拌法:一般加固深度可大于:一般加固深度可大于5m5m
3、,国外最大加固深,国外最大加固深度可达度可达60m60m早期的早期的“浅层搅拌法浅层搅拌法”:2020世纪世纪2020年代,美国及西欧年代,美国及西欧国家在软土地区修建公路和堤坝时,按照地基加固范国家在软土地区修建公路和堤坝时,按照地基加固范围从地表围从地表挖取挖取0.6-1.0m0.6-1.0m深的软土深的软土,在附近用,在附近用机械拌入机械拌入水泥或石灰,然后放回原处压实的方法。水泥或石灰,然后放回原处压实的方法。这种加固软土的方法这种加固软土的方法加固深度一般为加固深度一般为1-3m1-3m。概述概述技术发展技术发展二战后,美国研制成功二战后,美国研制成功水泥浆搅拌法水泥浆搅拌法。简称。
4、简称MIPMIP法。法。d=0.3-0.4md=0.3-0.4m,L=10-12mL=10-12m。19531953年,日本引入水泥浆搅拌法,并在年,日本引入水泥浆搅拌法,并在1973-19741973-1974年进行年进行该工法的研究和开发,简称该工法的研究和开发,简称CMCCMC工法。工法。目前,日本的施工机械:目前,日本的施工机械:陆上:陆上:双轴双轴成孔,成孔直径成孔,成孔直径d=1000mmd=1000mm,最大钻深,最大钻深L=40mL=40m海上:海上:多种成孔数量类型多种成孔数量类型,成孔最大直径,成孔最大直径d=2000mmd=2000mm,最,最多一次成孔多一次成孔8 8个
5、,最大钻孔深度为个,最大钻孔深度为70m70m(自水面向下算)(自水面向下算)概述概述技术发展技术发展概述概述技术发展技术发展国内:国内:19771977年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进年由冶金部建筑研究总院和交通部水运规划设计院进行室内试验和机械研制。行室内试验和机械研制。19781978年底制造出国内第一台年底制造出国内第一台SJB-1SJB-1型双搅拌轴中心管输浆的型双搅拌轴中心管输浆的搅拌机械。目前搅拌机械。目前SJB-2SJB-2型的加固深度可达型的加固深度可达18m18m。19941994年,上海探矿机械厂生产的年,上海探矿机械厂生产的GDP-72GDP-72型双轴深
6、层搅拌机。型双轴深层搅拌机。加固深度可达加固深度可达18m18m成孔直径成孔直径d=700mmd=700mm。20022002年,为配合土壤水泥土墙工法(简称年,为配合土壤水泥土墙工法(简称SMWSMW工法),又研工法),又研制生产出三轴钻孔搅拌机制生产出三轴钻孔搅拌机ZKD65-3ZKD65-3和和ZKD85-3.ZKD85-3.其钻孔深度达其钻孔深度达27-30m27-30m,钻孔直径,钻孔直径650-850mm650-850mm。概述概述技术发展技术发展19671967年,瑞典提出年,瑞典提出石灰浆搅拌桩法石灰浆搅拌桩法设想。设想。19711971年,现场制成一根年,现场制成一根石灰土搅
7、拌桩。石灰土搅拌桩。19721972年,用年,用石灰粉喷桩石灰粉喷桩做路堤和基坑支护。做路堤和基坑支护。同一时期,日本在同一时期,日本在1973-19741973-1974年进行该工法的研究和开发。年进行该工法的研究和开发。DLMDLM法:颗粒状生石灰深层搅拌法法:颗粒状生石灰深层搅拌法DJMDJM法:使用生石灰粉末的粉体喷射法。法:使用生石灰粉末的粉体喷射法。目前,日本粉喷施工机械:目前,日本粉喷施工机械:单轴、双轴,成孔直径单轴、双轴,成孔直径d=800-1000mmd=800-1000mm,钻孔深度,钻孔深度L=15-33mL=15-33m。国内的粉喷机械:成孔直径国内的粉喷机械:成孔直
8、径d=500-700mmd=500-700mm,钻孔深度,钻孔深度L=18mL=18m。概述概述适用范围适用范围适用范围适用范围 水泥土搅拌法适用于处理正常固结的水泥土搅拌法适用于处理正常固结的淤泥淤泥与与淤泥质土淤泥质土、粉粉土土、饱和黄土饱和黄土、素填土素填土、粘性土粘性土以及无流动地下水的以及无流动地下水的饱和饱和松散砂土松散砂土等地基。等地基。当地基土的当地基土的天然含水量小于天然含水量小于3030(黄土含水量小于(黄土含水量小于25%25%)、)、大于大于7070或地下水的或地下水的pHpH值小于值小于4 4时时不宜采用干法。不宜采用干法。冬期施工时,应注意冬期施工时,应注意负温负温
9、对处理效果的影响。对处理效果的影响。湿法湿法的加固深度不宜大于的加固深度不宜大于20m20m;干法干法不宜大于不宜大于15m15m。水泥土搅拌桩的水泥土搅拌桩的桩径桩径不应小于不应小于500mm500mm。石灰石灰固化剂一般适用于固化剂一般适用于粘土颗粒含量粘土颗粒含量大于大于20%20%,粉粒及粘粉粒及粘粒含量之和粒含量之和大于大于35%35%,粘土的粘土的塑性指数塑性指数大于大于1010,液性指数液性指数大于大于0.70.7,土的土的pHpH值值为为4-84-8,有机质含量有机质含量小于小于11%,11%,土的天然土的天然含水量含水量大于大于30%30%的偏酸性的土质加固。的偏酸性的土质加
10、固。一般认为用一般认为用水泥水泥作固化剂,对含有作固化剂,对含有高岭石、多水高岭石、高岭石、多水高岭石、蒙脱石等粘土矿物的软土蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好;加固效果较好;而对含有而对含有伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土伊利石、氯化物和水铝石英等矿物的粘性土以及有机质含量高,以及有机质含量高,pHpH值较低的粘性土值较低的粘性土加固效果较差。加固效果较差。概述概述适用范围适用范围水泥土搅拌法加固软土其独特优点水泥土搅拌法加固软土其独特优点 最大限度地利用了最大限度地利用了原土原土;搅拌时施工,对搅拌时施工,对原有建筑物影响很小原有建筑物影响很小;根据地基土的不同性质和工程要求,可以合
11、理选择根据地基土的不同性质和工程要求,可以合理选择固固化剂的类型及其配方,设计灵活;化剂的类型及其配方,设计灵活;搅拌时搅拌时无振动、无污染、无噪音,无振动、无污染、无噪音,可在市区内和密集可在市区内和密集建筑群中施工;建筑群中施工;加固后土体的重度基本不变,加固后土体的重度基本不变,不会产生附加沉降不会产生附加沉降;与与钢筋混凝土桩基钢筋混凝土桩基相比,相比,降低成本的幅度较大降低成本的幅度较大;可根据上部结构的需要,可根据上部结构的需要,灵活灵活地采用柱状、壁状、格地采用柱状、壁状、格栅状和块状等栅状和块状等加固型式。加固型式。概述概述优点优点加固机理加固机理(一)水泥的水解和水化反应(一
12、)水泥的水解和水化反应 普通硅酸盐水泥中的水泥矿物:普通硅酸盐水泥中的水泥矿物:硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙硫酸钙硫酸钙(1)(1)硅酸三钙(硅酸三钙(3CaO3CaOSiOSiO2 2):在水泥中):在水泥中含量最高含量最高(约占全重(约占全重的的5050左右),是左右),是决定强度决定强度的主要因素。的主要因素。2(3CaO2(3CaOSiOSiO2 2)+6H)+6H2 2OO3CaO3CaO2SiO2SiO2 23H3H2 2O+3Ca(OH)O+3Ca(OH)2 2含水硅酸钙含水硅酸钙加固机理加固机理(2)(2)硅酸二钙(硅酸二钙(2CaO2C
13、aOSiOSiO2 2):在水泥中):在水泥中含量较高含量较高(约占全(约占全重的重的2525左右),它主要产生左右),它主要产生后期强度后期强度。2(2CaO2(2CaOSiOSiO2 2)+4H)+4H2 2OO3CaO3CaO2SiO2SiO2 23H3H2 2O+Ca(OH)O+Ca(OH)2 2(3)(3)铝酸三钙(铝酸三钙(3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3):占水泥重量的):占水泥重量的1010,水化速度水化速度最快,促进早凝。最快,促进早凝。3CaO3CaOAlAl2 2O O3 3+12H+12H2 2O+Ca(OH)O+Ca(OH)2 23CaO3CaOAlAl2
14、2O O3 3Ca(OH)Ca(OH)2 2 12H12H2 2O O(4)(4)铁铝酸四钙(铁铝酸四钙(4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3):占水泥重量的):占水泥重量的1010,能,能促进早期强度促进早期强度。4CaO4CaOAlAl2 2O O3 3FeFe2 2O O3 3+2Ca(OH)+2Ca(OH)2 2+10H+10H2 2OO3CaO3CaOAlAl2 2O O3 36H6H2 2O+O+3CaO3CaOFeFe2 2O O3 36H6H2 2O O(5 5)硫酸钙()硫酸钙(CaSOCaSO4 4)占水泥重量的)占水泥重量的3 33CaSO
15、3CaSO4 4+3CaO+3CaOA1A12 2O O3 3+32H+32H2 2OO3CaO3CaOAlAl2 2O O3 33CaSO3CaSO4 432H32H2 2O O 加固机理加固机理水泥杆菌(钙矾石)水泥杆菌(钙矾石)这种这种反应很迅速反应很迅速,可把大量的,可把大量的自由水自由水以以结晶水结晶水形式固定下来,形式固定下来,这种这种结晶结晶会会产生膨胀产生膨胀,掺量过多掺量过多会使会使水泥发生膨胀破坏。水泥发生膨胀破坏。某种特定条件下可利用这种某种特定条件下可利用这种膨胀作用增强地基加固效果。膨胀作用增强地基加固效果。(11)未按招标文件规定格式填写,内容不全或关键字迹模糊、无
16、法辨认的。(4)所有根据合同或其它原因应由投标人支付的税款和其它应交纳的费用都要包括在投标人提交的投标价格中。1面对抱怨要有正确的态度7.3做好压力容器和消防器材的定期检验工作,发现问题及时解决并向站长汇报。36.合同授予标准13.2 具体支付办法见:本标书第二章“前附表”的规定。4、询标8.3.5 对外报表的审核6.1熟悉CNG汽车充气工艺和检查标准。10.2 质量保证期为产品验收合格之日起至少1年。(三)5S的推行要循序渐进引导的服务礼仪水化速度水化速度水泥矿物的水化强度水泥矿物的水化强度加固机理加固机理(二)粘土颗粒与水泥水化物的作用(二)粘土颗粒与水泥水化物的作用加固机理加固机理1、离
17、子交换和团粒化作用、离子交换和团粒化作用粘土粘土与与水水结合即表现结合即表现胶体特征胶体特征,如土中含量最多的二氧,如土中含量最多的二氧化硅与水形成硅酸胶体,其表面带有化硅与水形成硅酸胶体,其表面带有NaNa+或或K K+,和水泥,和水泥水化生成的水化生成的氢氧化钙氢氧化钙中的中的CaCa2+2+进行进行当量吸附交换当量吸附交换。使较小的土颗粒形成较大的土团粒使较小的土颗粒形成较大的土团粒;由于其产生了很大的比表面能,可使由于其产生了很大的比表面能,可使较大的土粒进一步较大的土粒进一步联合,形成水泥土团粒结构联合,形成水泥土团粒结构,并,并封闭各土团的空隙封闭各土团的空隙,形,形成坚固的联结,
18、从而使土体强度提高。成坚固的联结,从而使土体强度提高。2、硬凝反应、硬凝反应加固机理加固机理随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的随着水泥水化反应的深入,溶液中析出大量的CaCa2+2+,当其,当其数量超过离子交换需要量后数量超过离子交换需要量后,则在,则在碱性环境碱性环境中,与组成粘中,与组成粘土矿物的土矿物的二氧化硅和三氧化二铝二氧化硅和三氧化二铝的一部分或大部分进行化的一部分或大部分进行化学反应:学反应:逐渐生成了逐渐生成了不溶于水的稳定结晶化合物不溶于水的稳定结晶化合物,其在水中和空气中逐渐硬化,增大了其在水中和空气中逐渐硬化,增大了水泥土的强度水泥土的强度。其结构致密,水分不易侵入
19、,从而使水泥土具有足够的其结构致密,水分不易侵入,从而使水泥土具有足够的水稳定性水稳定性。(三)碳酸化作用(三)碳酸化作用加固机理加固机理水泥水化物中水泥水化物中游离的氢氧化钙游离的氢氧化钙能吸收水中和空气中的能吸收水中和空气中的二氧化碳二氧化碳,发生碳酸化反应:,发生碳酸化反应:生成生成不溶于水的碳酸钙不溶于水的碳酸钙,能使,能使水泥土的强度增长水泥土的强度增长,但但速度较慢,幅度较小速度较慢,幅度较小。水泥和软土水泥和软土搅拌越充分,混合越均匀搅拌越充分,混合越均匀,则水泥土强,则水泥土强度的离散性越小,宏观的度的离散性越小,宏观的总体强度也越高总体强度也越高。水泥水泥水泥系材料水泥系材料
20、(一)、水泥土的物理性质(一)、水泥土的物理性质1.1.重度重度 当水泥掺入比在当水泥掺入比在8%-20%8%-20%之间,水泥土重度比原状土之间,水泥土重度比原状土增加约增加约3%-6%3%-6%,不会产生较大的附加沉降。,不会产生较大的附加沉降。2.2.相对密度相对密度 l 由于水泥的相对密度为由于水泥的相对密度为3.13.1,比一般软土的相对密度,比一般软土的相对密度2.65-2.65-2.752.75为大,故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍为大,故水泥土的相对密度比天然软土的相对密度稍大。水泥土大。水泥土相对密度比天然软土的相对密度增加相对密度比天然软土的相对密度增加0.7%-2
21、.5%0.7%-2.5%。3.3.含水量含水量 l 水泥土的含水量一般水泥土的含水量一般比原状土降低比原状土降低0.5-7%0.5-7%,且随着水泥掺,且随着水泥掺入比的增加而减小。入比的增加而减小。4.4.抗渗性抗渗性 l 渗透系数渗透系数K K一般在一般在1010-7-7-10-10-8-8cm/scm/s水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质(二)水泥土的力学性质(二)水泥土的力学性质1 1、无侧限抗压强度、无侧限抗压强度 水泥土的无侧限抗压强度水泥土的无侧限抗压强度q qu u在在0.3-4.0MPa0.3-4.0MPa之间,比原之间,比原状土状土提高几十倍乃至几百倍。提高几十倍乃至
22、几百倍。2 2、抗拉强度、抗拉强度 水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系,一般情况下,水泥土抗拉强度与抗压强度有一定关系,一般情况下,抗拉强度在(抗拉强度在(0.15-0.250.15-0.25)q qu u之间。之间。3 3、抗剪强度、抗剪强度 当水泥土当水泥土q qu u=0.5-4MPa=0.5-4MPa时,其粘聚力时,其粘聚力C C在在100-1000kPa100-1000kPa之间,其摩擦角之间,其摩擦角 在在2020-30-30 之间。之间。4 4、变形特性变形特性 当当q qu u=0.5-4.0MPa=0.5-4.0MPa时,其时,其50d50d后后的的变形模量变形模量相当于相当
23、于(120-150120-150)q qu u。水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质(三)影响水泥土的无侧限抗压强度的因素(三)影响水泥土的无侧限抗压强度的因素 影响因素主要有:影响因素主要有:1.1.水泥掺入比水泥掺入比 2.2.水泥标号水泥标号 3.3.龄期龄期 4.4.含水量含水量 5.5.有机质含量有机质含量 6.6.外掺剂外掺剂 7.7.养护条件等养护条件等 1.1.水泥掺入比水泥掺入比水泥土的强度随着水泥水泥土的强度随着水泥掺入比的增加而增大掺入比的增加而增大,当,当 5%5%时,时,由于水泥与土的反应过弱,水泥土固化程度低,强度离散由于
24、水泥与土的反应过弱,水泥土固化程度低,强度离散性也较大,故在水泥土搅拌法的性也较大,故在水泥土搅拌法的实际施工中实际施工中,选用的水泥选用的水泥掺入比必须大于掺入比必须大于7%7%。水泥土的物理力学性质水泥土的物理力学性质2 2、水泥标号、水泥标号水泥土的水泥土的强度强度随随水泥标号的提高而增加水泥标号的提高而增加。一般说来,。一般说来,水泥水泥标号提高标号提高100100号,水泥土的强度号,水泥土的强度f fcucu约增大约增大50%-90%50%-90%。如要求达到如要求达到相同强度相同强度,水泥标号提高水泥标号提高100100号号,可,可降低水泥降低水泥掺入比掺入比2%-3%2%-3%。
25、表。表2-62-6为水泥标号对水泥土的影响试验结果。为水泥标号对水泥土的影响试验结果。水泥标号对水泥土强度的影响(引自刘建军,水泥标号对水泥土强度的影响(引自刘建军,19921992)水泥掺入比水泥掺入比a aww(%)(%)7 710101515水泥标号水泥标号425425#525525#425425#525525#425425#525525#无侧限抗压强度无侧限抗压强度(90d)(90d)f fcucu(MPa)(MPa)0.560.560 01.0961.096 1.1241.124 1.7901.7902.272.270 03.483.485 5f fcu,525cu,525/f fc
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