上海地区水泥混合土性状的试验研究

摘要

水泥混合土由于其性能良好、材料来源广泛、价格低廉,目前在我国沿海地区已经大面积推广应用,并取得了一系列的技术经济效果。本文通过室内试验,测定结硬前水泥土的pH值以及养护后水泥土的强度,建立两者之间的关系,从而为检测水泥土搅拌桩的质量提供一种新的途径。另外,在搅拌过程中施加的能量对混合均匀性有直接的影响,通过室内试验,建立搅拌能量消耗与水泥土强度关系,并且分析了影响能量消耗的诸多因素。本研究的主要创新性成果如下:(1)确定了上海地区软土和水泥混合后pH值与强度的关系:通过测定上海地区四类软粘土(粘土、粉质粘土、淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土)的pH值以及无侧限抗压强度,发现随着养护时间的增加,水泥土的pH值逐步增大。在养护前期(7d前),水泥含量越低,pH值的增长越快,之后增长速率基本趋于一致。水泥土的无侧限抗压强度随着养护时间的增长而增大,水泥含量越高,水泥土无侧限抗压强度增长趋于稳定的时间就越长。(2)水泥混合土的临界pH值:存在一个临界的初期pH值,在该值以下,水泥土的无侧限抗压强度增长缓慢;而当初期pH值超过该值后,强度增长迅速。对于不同类型的土质,该值会有所差别。当水泥掺入量达到一定值后,它对土体pH值的影响开始变小,而且水泥土强度增长也开始趋缓。(3)能量消耗的影响因素:搅拌过程中的能量消耗取决于搅拌方式、水泥含量、搅拌速度、转动速率、搅拌时间等。能量消耗随搅拌时间的增加而增大,在静态搅拌中,表现为线性增大。水泥含量越高,搅拌速度和转速越快,能量消耗就越大,无侧限抗压强度达到稳定时所需的搅拌能量也越大。这主要是因为水泥含量越高,与等量的土样混合时达到均匀的时间就越长,相应地,所需的搅拌能量就越大。(4)临界搅拌能量:无侧限抗压强度与搅拌能量消耗的关系上存在一个临界值。在临界值以下,无侧限抗压强度随着能量消耗的增加而显著增大。然而当消耗的能量超过此临界值后,强度增大并不明显。也就是说在搅拌一段时间后,持续的搅拌对强度贡献很小。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 水泥混合土加固处理的国内外现状

1.2.1 水泥土的发展历史

1.2.2 国内外研究现状

1.3 研究的目的与意义

1.4 研究内容

1.5 学位论文的构成

第二章 水泥土的加固机理及基本特性

2.1 引言

2.2 水泥土的加固机理

2.2.1 水泥的水解和水化反应

2.2.2 粘土颗粒与水泥水化物的作用

2.2.3 碳酸化作用

2.3 水泥土的基本特性

2.3.1 水泥土的物理特性

2.3.2 水泥土的力学特性

2.4 本章小结

第三章 上海软粘土与水泥混合后性状的试验研究

3.1 引言

3.2 试验方案

3.2.1 试验设备及材料

3.2.2 试验方法

3.3 试验结果

3.3.1 pH 值与养护时间的关系

3.3.2 强度与养护时间的关系

3.3.3 初期pH 值与强度的关系

3.4 与日本水泥土试验的比较分析

3.4.1 日本几种典型粘土的试验成果

3.4.2 上海软粘土与日本粘土试验结果的比较

3.5 本章小结

第四章 搅拌过程中施加能量对混合均匀性影响的试验研究

4.1 引言

4.2 我国水泥土搅拌桩的施工现状与改进

4.2.1 我国水泥土搅拌桩的施工现状

4.2.2 改进措施

4.3 试验方案

4.3.1 试验土样

4.3.2 试验方法

4.4 试验结果及分析

4.5 与模型桩施工试验的比较分析

4.5.1 模型桩施工试验的方法

4.5.2 模型桩施工试验的结果分析

4.5.3 本次试验与模型桩施工试验的对比

4.6 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果