淤泥固化在软土基础中的应用
摘要:修建道路时,软土路基的处理问题十分关键。淤泥固化土具有强度高、稳定性好、环保节能等特点,满足作为地基材料的相关要求。本文阐述了软土路基处理的重要性,软土地基和淤泥固化技术,以及在软土基础中的应用等。使用固化后的淤泥土处理软土地基,对于减少山石开采,缓解环境污染具有重要意义,具有良好的经济效益和社会效益。
关键词:道路;淤泥;固化;软土地基
1软土路基处理的重要性
随着我国道路建设的大规模开展,软土地基成了施工中经常遇到的问题之一。软土地基的性质因地而异,因层而异,具有很强的不可预见性的特点。软土地基如果处理不当,就会造成无可挽回的损失。关于软土地基处理方法有高压注浆法、强夯法、加筋路基法、水泥土搅拌桩法等多种处理方法。很多地区,采用山场山石土来填筑浅层软土路基,由于其价格低廉,得到了大规模应用,并取得了很好的效果。但是由于开采山石造成环境污染,破坏山体,长远来看是不可行的。因此,淤泥固化技术的发展,促进了使用固化后的淤泥代替山石进行软土路基处理的发展,并在深圳、连云港等沿海城市软土路基处理中得到了应用。
2软土地基和淤泥固化技术
2.1软土地基的特点
软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土,具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
软土地基是指强度低,压缩量较高的软弱土层,多数含有一定的有机物质,其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基,主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。
2.2淤泥的特点
淤泥是指在静水或缓慢的流水环境中沉积,经物理、化学和生物化学作用形成的饱和细粒土。其天然含水量大于液限,天然孔隙比大于1.5;当天然孔隙比小于1.5而大于1.0时,称淤泥质土。淤泥大多具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、渗透性低、强度低、灵敏度高等特点,并表现出明显的触变性和流变性。淤泥的承载力较低,属于典型的软土,不宜作为天然地基,因为它会产生不均匀沉降,使建筑物等产生裂缝、倾斜等病害,影响正常使用。
2.3淤泥固化原理
淤泥固化技术,即在淤泥中添加由水泥、矿粉、粉煤灰、石灰、石膏等材料按一定配比制成的固化剂,进行搅拌混合,制成淤泥固化土。掺入的固化剂与淤泥之间发生一系列物理、化学作用,产生的胶凝性水化物使松散的土颗粒胶结为一体,并不断凝结硬化,从而使淤泥分散的单元结构渐变为具有一定整体强度的结构。经该技术处理后的淤泥固化土孔隙比减小,含水率降低,压缩性减小,其强度和稳定性较之淤泥有极大幅度的提高,同时固化土的透水系数很小,可避免有害物质溶出造成污染。
3淤泥固化在软土基础中的应用
使用固化处理后的淤泥作为填充料代替山石进行软土地基处理,其要求必须具有足够的强度、刚度和整体稳定性。
3.1淤泥固化机理
当淤泥中加入固化剂后,在激发剂水化形成的碱性环境中,固化剂中首先与水发生水化、水解反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝体,随着胶凝体的进一步硬化及相互齿合、胶结,就会结成具有一定强度的整体。同时,固化剂在水化、水解反应过程中,还会产生钙矾石、石英、硬柱石等多种物质,这些物质都能很好的填充土体空隙,因其体积的膨胀,就与其他水化产物一起填充、搭接形成蜂窝状空间结构,同时其泌水通道最终被细化或者不规则阻断。
以上反应机理使得淤泥在固化后,经过一定的物理压实,能形成一个由水化胶凝物为主的骨架,含水率大大降低、又略有空隙的整体胶合结构,具有良好的整体强度,较强的水稳性及防渗透性。
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