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厂家生产三乙醇胺对水泥土强度影响的试验研究

来源:石家庄市海森化工有限公司  日期:2016-08-02 09:00:00  属于:产品技术
文章摘要:水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种方法,在水利工程、道路工程中经常用到。它是利用水泥作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,边钻进边往软土中喷射液体或雾状粉体,在地基深处就地将软土固化为具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥土。
水泥土搅拌法是用于加固饱和软粘土地基的一种方法,在水利工程、道路工程中经常用到。它是利用水泥作为固化剂,通过特制的深层搅拌机械,边钻进边往软土中喷射液体或雾状粉体,在地基深处就地将软土固化为具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥土。
为了提高水泥土的早期强度,曹名葆编著的《水泥土搅拌法处理地基》中建议选用三乙醇胺或氯化钠作为早强剂。林奕禧进行的试验也表明,对于淤泥等软土,掺入氯化钠和三乙醇胺能明显提高水泥土早期强度,对于含有氯离子和硫酸根离子的滨海沉积相淤泥,掺入三乙醇胺的水泥土,其强强度增长十分明显。

但近期作者进行的某工地水泥土室内试验中发现,掺加三乙醇胺非但没有增加水泥土早期强度的作用,在某些土层中反而使水泥土早期强度大幅下降。本文介绍了这个工程的水泥土室内试验结果,并初步分析了造成这种现象的原因。
1 试验用原材料
  土:某工程中的3个土层,土层1为淤泥质土、土层2为淤泥质砾砂、土层3为砾质粘性土。岩土工程勘查报告给出的各土层物理力学性质指标见表1。用挖掘机挖至相应地层取土样,用塑料桶密封,注明编号。

水泥:佛山市高明区蓬山水泥有限公司产“蓬山”牌32.5R普通硅酸盐水泥。水泥浆水灰比为0.50。
水:自来水。
三乙醇胺:分析纯试剂。
2 试验方法
土样的含水率、化学分析方法按GB/T50123-1999《土工试验方法标准》进行,土样的筛分试验参照GB/T14684-001建筑用砂》进行。
水泥土强度试件采用边长为70.7mm的立方体试件,每组6块试件,分别从两个桶中取土样成型,每桶分别制作3块试件,用6块试件的强度平均值作为该组的强度值。
水泥土采用砂浆搅拌机搅拌,先按比例加入水和水泥搅拌30s,再加入土搅拌4~6min。将拌和完毕的水泥土加入试模中,手工插捣,使水泥土面高于试模3~5mm,提起试模的一端振动5~10次,再提起试模的另一端振动5~10次,刮平表面。
试块成型后,在20℃下养护24h脱模,放入标准养护室养护至7d,14d,28d和90d龄期做抗压强度试验,加压速度为1kN/s。设计要求水泥土室内试验90d抗压强度为1.5MPa。
当采用外加剂时,预先将外加剂按比例溶于水中。
试验时,水泥土试件编号为Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ。
其中 Ⅰ———土层,为1,2,3,分别指土层1、土层2和土层3;
Ⅱ———水泥掺入比,为12,15,18,21和24,分别指水泥掺入比12%,15%,18%,21%和24%;
Ⅲ———激发剂代号,1为掺水泥重量0.05%的三乙醇胺,省略时,为不掺激发剂。
例:1-18-1表示用采用第1层的土,水泥掺量18%,掺加0.05%的三乙醇胺作激发剂的水泥土配比。
3 试验结果及分析
3.1 土样分析
根据现有资料,土层的含水率对水泥土的强度有明显影响,进而影响水泥土配方的设计和选取。对送来的土样进行了含水率测定,测定结果见表2;对湿土样进行的化学分析结果见表3;对土样进行的筛分析结果见表4.




 由表3可见,土层1的pH值较小,呈酸性,这对水泥土的强度不利,宜采用较大的水泥掺量。由表4可见,土层1中含砂量较少,含泥量较多,也宜采用较大的水泥掺量。
综合上述土样分析结果及水泥土中常用水泥掺入比,确定在土层1中选用水泥掺入比为15%,18%,21%和24%进行室内试验,在土层2和土层3中,选用水泥掺入比为12%,15%和18%进行室内试验。
3.2 水泥土配比研究
对每个土层的土样,分别进行不同胶凝材料掺入比的水泥土强度试验,并进行了相应的掺加三乙醇胺激发剂的水泥土强度试验。水泥土的抗压强度见表5。

由表5可见,随着龄期增加,水泥土的强度增加;在同一土层中,随着水泥掺入比增加,水泥土90d强度增加;不掺加三乙醇胺时,土层1中水泥掺入比要达到21%,90d强度才能满足设计要求,而掺加三乙醇胺时,土层1中水泥掺入比在18%时,90d强度即可满足设计要求;在土层2和土层3中,水泥掺入比在12%时,90d强度即可达到1.5MPa的要求。
根据表5的数据作图,土层1的水泥土强度见图1,土层2的水泥土强度见图2,土层3的水泥土强度见图3。

由图1可见,比较相同水泥掺量条件下,从掺与不掺三乙醇胺激发剂的水泥土强度可见,掺加激发剂并未能提高水泥土早期强度,反而使得28d龄期以前的水泥土强度下降,掺加激发剂使得水泥掺量在18%以上的水泥土90d强度增加,即在本试验条件下,掺加三乙醇胺激发剂并没有起到提高水泥早期强度的作用。

由图2可见,比较相同水泥掺量条件下,从掺与不掺激发剂的水泥土强度可见,掺加激发剂并未能提高水泥土早期强度,反而使14d龄期以前的水泥土强度下降,掺加激发剂使水泥土28d和90d强度增加,水泥掺入比越高,激发剂提高后期水泥土强度的作用越小,即在本试验条件下,掺加激发剂并没有提高水泥土早期强度的作用。
由图3可见,比较相同水泥掺量条件下,从掺与不掺激发剂的水泥土强度可见,掺加激发剂并未能提高水泥土强度,反而使得水泥土强度略微下降,即在本试验条件下,掺加激发剂并没有提高水泥土强度的作用。

综合3个土层中掺与不掺三乙醇胺激发剂的水泥土强度可见,在本次试验条件下,掺加三乙醇胺均不能起到提高水泥土早期强度的作用,在某些地层中甚至使水泥土早期强度明显降低,这与其他学者的研究成果有明显不同;在某些地层中,添加三乙醇胺激发剂可以使水泥土后期强度增加,但在有些地层中,添加三乙醇胺激发剂反而使水泥土后期强度略微下降。
从上述试验结果可知,三乙醇胺对水泥土的增强作用与土质有明显关系,三乙醇胺并非对所有的土有早强和增强作用;有些土样对三乙醇胺的早强作用有明显抑制作用,掺加三乙醇胺会导致水泥土早期强度明显下降。掺加三乙醇胺导致水泥土早期强度下降的原因可能是土样的pH值较低,某些酸性物质和三乙醇胺反应产生了类似水泥缓凝剂的反应产物,从而抑制了水泥的早期水化;由于三乙醇胺掺量很少,随着水化时间延长,这种产物被消耗完毕,从而水泥土后期强度得到发展。为避免出现工程事故,在使用三乙醇胺作为早强剂时,必须进行实验室室内试验,以确定其有效性。
4 结论
通过上述试验,得出如下结论:
(1)三乙醇胺对水泥土的增强作用与土质有明显关系,三乙醇胺并不是对所有的土有早强和增强作用;
(2)有些土中掺加三乙醇胺,会导致水泥土早期强度明显下降;
(3)在使用三乙醇胺作为早强剂时,必须进行实验室室内试验,以确定其有效性。

 


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