水泥土在海水环境下的劣化研究.pdf
《水泥土在海水环境下的劣化研究.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水泥土在海水环境下的劣化研究.pdf(58页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 水泥土在海水环境下的劣化研究 摘要 水泥作为固化剂已被广泛的应用于工程建设中已有的工程实例表明水泥土 在海水环境下受到侵蚀性离子的侵蚀而发生劣化。本文以水泥加固青岛胶州湾海 相软土为对象,研究水泥土的劣化深度、水泥土的强度( 劣化) 时空分布规律及 水泥土的劣化机理。 为了研究水泥加固体在海水环境下的劣化问题,开发了一种能够近似模拟加 固体形成环境的养护装置。在试样筒中制各加固体后立即将加固体连同试样筒置 于养护筒,并只允许加固体顶面与海水环境接触。利用室内模拟试验研究了养护 时间、水泥掺量和水压力对青岛胶州湾海相软土场地形成的水泥土的劣化的影 响,对达到一定龄期的水泥土试样实施微型贯入试验
2、及化学成分分析试验,通过 微型贯入试验研究水泥土的劣化时空分布规律,得到劣化深度与时间的关系,并 根据贯入阻力与贯入深度的关系曲线特征定义了劣化深度:结合扫描电镜和化学 成分分析对水泥土的劣化机理进行分析,为进一步研制抗劣化性能良好的外加剂 提供参考。 试验选用普通硅酸盐水泥来加固青岛胶州湾海相吹填软土。水泥掺量选用 7 和1 6 柬制作水泥土试样,对到达养护时间的水泥土试样进行试验。试验结 果表明:海水环境下水泥土的劣化进展较快:劣化深度随着养护时问的增加而增 大;随着水泥掺量的增加,水泥土的强度明显增加,同时水泥土的劣化深度显著 减小;劣化深度有随水压力增大的趋势:水泥土中的c a 2 +
3、 和S 0 4 2 浓度呈现由深 到浅浓度逐渐降低的趋势,M 9 2 + 浓度变化则髓着深度的增加逐渐减小,c l 。浓度 在该试验条件下对水泥土的劣化影响很小。 关键词:水泥土;海相软土;海水环境:劣化:微型贯入试验 L a b o r a t o r ys i m u I a t i o ne x p e r i m e n to nd e t e r i o r a t i O no f c e m e n t s t a biIz e ds oiIins e a w a t e re n vir o n m e n t A b s t r a c t C e m e n ts t a
4、b i l i z e ds o i li nn a * 3 L r a lc o n d i t i o n a sw e l Ia ss t a b i l i z a t i o nl nc o r r o s i v es i t e w i l lb ei n f l u e n c e db ye n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ns u c ha sa c i dr a i ns e a w a t e ri n v a s i o no r i n d u s t r i a lp o l l u t i o n a n dl e
5、a dt od e t e r i o r a t i o no f t h es n n e E s p e c i a l l yi nc o r r o s i v e s i t e ,t h es t r e n g t ho fs o i ls t a b i l i z e db yc e m e n tw i l li n c r e a s e ,b u ta tt h es a m et i m e ,t h e s t r e n g t hw i l ld e c r e a s ed u et od e t e r i o r a t i o ni nt h eb e
6、 g i n n i n go fs t a b i l i z a t i o nT h i sp a p e r f o c u s e di ne x p e r i n a e n t a lw o r kt os t u d yt h es t r e n g t ho fs o i ls t a b i l i z e db yc e m e n ti n c o r r o s i v es i t ew h i c hi sr e p r e s e n t e db ys e aw a t e r L a b o r a t o r yt e s t sw e r ec a
7、r r i e do u tt o m e a s u r et h es t r e n g t hd i s t r i b u t i o nu s i n gm i c r oc o n ep e n e t r a t i o nt e s tA l s o ,e l e m e n t a n a l y s i st e s tu s i n gI o nC h r o m a t o g r a p h yt om e a s u r et h ed i s t r i b u t i o no f C a 2 + w i t h i nt h e s p e c i m e
8、nw e r ec o n d u c t e dT h i se x p e r i m e n t a lw o r k sc o m p a r et h ee f f e c to fs e a w a t e r p r e s s u r et ot h es t r e n g t ho fc e m e n ts t a b i l i z e d m a r i n ec l a yT w oc o n d i t i o n sw e r e p r e p a r e dT h ef i r s tc o n d i t i o n ,t w om e t e r so
9、f s e a w a t e rp r e s s u r ea p p l i e dt ot h es p e c i m e n b yu s i n gv e r t i c a lp i p ef i l l e db ys e a w a t e r , a n dt h e o t h e rs p e c i m e nh a sn op r e s s u r e a p p l i e d I ti si n d i c a t e dt h a td e t e r i o r a t i o ne x t e n dq u i c k l yu n d e rs e
10、a w a t e re n v i r o n m e n t a n dd e t e r i o r a t e dd e p t hb e c a I l l ed e e p e ra st h ei n c r e a s eo fp r e s s u r e ;a n de l e m e n t a n a l y s i ss h o w e dt h a tc a l c i u mi o nc o n c e n t r a t i o n si nd e t e r i o r a t e dp o r t i o ni sl o w e rt h a n i nN
11、O nd e t e r i o r a t e dp o r t i n n E f f e c t so fc u r i n gt i m ea n dc e m e n tc o n t e n to nd e t e r i o r a t i o no fc e m e n t - s t a b i l i z e ds o i l w h i c hf o r m e di nm a r i n es o f ts o i ls i t eo f Q i n g d a oJ i a o z h o u w a nB a yw s ss t u d i e dw i t h l
12、 a b o r a t o r ys i m u l a t i o ne x p e r i m e n t sT h ed e t e r i o r a t e dd e p t hw a sd e f i n e da c c o r d i n gt o t h ef e a t u r e so fp e n e t r a t i o nr e s i s t a n c ea n dp e n e t r a t i o nd e p t hC u l w eR e s u l t si n d i c a t e d t h a tt h ed e t e r i o r
13、a t i o ne x p a n d e dq u i c k l yu n d e rs e a w a t e re n v i r o n m e n t ,a n dt h e d e t e r i o r a t i o nd e p t hb e c a m ed e e p e rw i t ht h ei n c r e a s i n go fc u r i n gt i m eW i t ht h e i n c r e a s i n g o fc e m e n tc o n t e n t ,t h es t r e n g t ho fc e m e n t
14、s t a b i l i z e ds o i li n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y a n dm e a n w h i l e t h ed e t e r i o r a t i o nd e p t hd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y T h e c 。n c e n t r a t i o no fC a 2 + a n dS 0 4 “i nt h ec e m e n t s t a b i l i z e ds o i lh a dat e n d e n c yo f d
15、 e c r e a s i n gu p w a r d s ,w h i l et h ec o n c e n t r a t i o no fM 9 2 + g r a d u a l l yd e c r e a s e dw i t ht h e i n c r e a s i n go f d e p t h K e yw o r d s :c e m e n ts t a b i l i z e ds o i l ;m a r i n ec l a y ;s e a w a t e re n v i r o n m e n t ;d e t e r i o r a t i o
16、n ; m i c r o c o n ep e n e t r a t i o nt e s t 1 引言 1 1 研究背景与意义 目录 1 研究背景 1 12 研究意义 12 国内外研究现状与分析3 12 1 国内外研究现状3 1 2 2 存在的问题及解决问题的思路与方法 7 13 研究内容与研究目标 1 0 l3 1 具体的研究内容 l O 13 2 研究目标 1 1 2 试验概况及试验方法 1 2 2 l 试验概况 2 l1 水泥 2 12 试验用土 】3 2 13 养护装置 1 3 2 14 试验装嚣 2 2 技术路线及试验方法 1 6 2 2 1 拟采取的技术路线 1 6 2 22
17、 试验方法 1 6 2 3 试验方案 3 试验结果及分析 31 水泥加固海相软土的贯入试验 1 3 2 4 十蚓对劣化深度的影响 2 4 艿1 L 深度的定义一 3 l jn 对水泥土劣化的影响2 7 。1 ,“掺量对水泥土劣化的影响3 1 ;i5 与化深度的变化规律3 2 32 水濉t 什的微观结构3 3 3 3 水泥土的化学成分分析 3 7 3 3 iC a ”浓度沿深度的变化3 7 、j2 M g 浓度沿深度的变化 3 8 333c I _ 浓度沿深度的变化 334s 0 4 2 浓度沿深度的变化3 9 335t 5 水泥掺量c 矿浓度沿深度的变化 4 1 3q ,j 、坫 4 1 4
18、结论与展望4 3 4 i f f 沦4 3 ! 特色1 _ f l 】新点“ 42 1 色, 4 4 4 22b U 新44 z 1 5 参考文献 致谢5 1 个,、简历、在学期间发表的学术论文与研究成果5 2 水泥十d 海水环境T 的劣化研究 1 引言 11 研究背景与意义 I1l 研究背景 改革开放促进了我国国民经济的飞速发展,自2 0 世纪9 0 年代以来,我国 土木工程建设发展很快。各类土木工程建设项目对地基提出了更高的要求。各 种建筑物和构筑物对地基的要求主要包括三个方面:( 1 ) 稳定问题,主要与地基 土体的抗剪强度有关,也与基础的结构、尺寸和埋深等影响因素有关。( 2 1 变形
19、 问题地基变形与土体的变形特征有关,也与基础的结构、尺寸大小等影响因 素有关。( 3 ) 渗透问题,这一问题主要与地基中水力比降和土体的渗透性高低有 关1 1 捌。 当天然地基不能满足实际工程在上述三个方面的要求时,就需要对天然地 基进行勘测,根据实际工程中的要求按照具体情况进行地基处理,使天然地基 通过处理能够达到工程要求,满足建( 构) 筑物对地基的强度、压缩性、渗透 性等各方面的要求。 水泥土搅拌法是加固饱和软黏土地基的一种成熟的方法,在我国沿海地区 得到了广泛的应用。例如青岛胶州湾海相吹填软土地基,由于这类地基含水量 高、孔隙比大、地基承载力低,而且处于海相环境中,受到海水中侵蚀性离子
20、 的侵蚀,所以需要进行人工加固。水泥土搅拌法是利用水泥、石灰等材料作为 固化剂的主体,通过特制的深层搅拌机械,在地基中就地将软土和固化剂( 将 液状或粉体状) 强制搅拌,利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理化学反 应,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l I 。J 。 然而,在海相环境下加固形成的水泥土桩将长期处于海水环境中,而海水 中的可溶盐离子具有侵蚀性,对水泥土桩会产生侵蚀作用,使水泥土的强度降 低。而且许多沿海地区的工程实例也表明,在高含盐量软土地区采用的水泥土 搅拌法加固地基处理效果不是很理想,会出现强度降低、渗透性增大等劣化现 象1 8 。1 0 I 。所以有必
21、要利用室内试验,柬研究滨海相软土场地形成的水泥土的强 二J 度( 劣化) 时空分布规律以及滨海相软土场地形成的水泥土的劣化过程和劣化 机理。根据研究结果为开发出能够有效抵抗水泥土劣化韵添加剂提供参考依据。 水泥士n :海水环境下的劣化研究 1 12 研究意义 用水泥或石灰作为固化剂来加固天然地基已被广泛应用于实际工程中,形 成的加固体可作为竖向承载的复合地基、基坑工程中的挡土墙或防渗止水帷幕、 路基或堤基工程中的大体积稳定土等,而且工程量巨大“”。然而,长期处在腐 蚀性场地中的加固体,与混凝土、钢材等建筑材料一样不可避免地受到场地中 侵蚀性离子的腐蚀,会发生强度降低、渗透性增大的劣化现象。劣化
22、的发生严 重影响加固体的使用寿命。 腐蚀性场地包括工业、农业以及生活等污染源产生的酸、碱、煤焦油、灌 溉永、垃圾渗滤液等致污物质以及海水入侵、潮汐、酸雨导致形成的场地【”I 、 海水湿排粉煤灰荒场【”“I 、垃圾填埋场、滨海沉积软土、滨海相吹填土等场地。 例如海水入侵问题,根据青岛市上世纪9 0 年代调研评价,以及2 0 0 8 2 0 1 0 年国 家海洋局第海洋研究所的野外调查,青岛地区海水入侵面积约达2 0 0k m 2 , 而且海水入侵呈进一步发展的趋势。 在这些腐蚀性场地中形成的水泥土等加固体存在劣化问题。例如,在海水 潮汐作用区,日本发现约2 0 年前竣工的河川堤防的大体积浅层灰土
23、地基部位有 软化和泥泞化现象】。堤基由河川疏浚泥及现场土以3 0 - 4 0 k g f r a 3 的比例添加 生石灰混合而成,距离河口越近,发生漏水的地方越多,石灰加固土的劣化现 象越严重。石灰加固土的劣化不仅仅是漏水问题,而且是降低堤坝稳定性的诱 因。青岛北客站( 站场占地面积约3 0 万平方米) 场区位于以建筑垃圾和生 活垃墩为主的垃圾填埋场上,垃圾层平均厚度6 - 7 m ,最厚达1 6 m 。局部采用高 压旋喷水泥土桩进行地基处理,对于场地的腐蚀性以及水泥土桩的抗劣化措施 有必要进行研究。在海相软土场地,同本学者I k e g a m i ,M e ta l 的调查研究显 示,某大
24、体积水泥加固土2 0 年后的劣化深度达到了3 0 5 0 m m 3 13 】:采用D J M ( 粉体喷射搅拌法) 施工的水泥土桩在1 7 年后同样发现了表层强度衰减的现象 w 。 在腐蚀性场地,尤其是滨海沉积软土、滨海相吹填土等场地形成的水泥土 等加固体发生的劣化现象已被现场调查结果所证实。目前,国内外通过室内试 验研究水泥土等加固体的劣化均属于场地环境变化引起已有加固体的劣化问 水泥土往海水环境下的劣化研究 题,而对于真正意义上属于在腐蚀性场地形成的加固体的劣化问题的研究尚未 见相关研究报告1 2 0 i 。这是因为,在腐蚀性场地形成的加固体,在加固体形成的 同时即受到侵蚀性离子的作用。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水泥 海水 环境 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-3582551.html