4.生石灰劑量對石灰攪拌樁強度的影響$lesson$

　　圖2表示不同的生石灰劑量對各種土的單軸抗壓強度的影響。在同一生石灰含量的條件下，不同的土類具有明顯不同的抗壓強度，根據室內試驗表明：(1)當生石灰含量在6%-18%的范圍內變化時，石灰攪拌樁仍保持原來土壤的特性;(2)不同土性的石灰粉滲入量各有最佳滲人量區間，大于或小于這一區間的滲入量，都得不到經濟的加固效果。

　　生石灰的膨脹力與生石灰的含量成正比，但膨脹應力的大小，則與生石灰有效氧化鈣含量、約束力的大小和方向、熟化的快慢有關，如采用有效氧化鈣含量為85%-89%的生石灰，讓其在近似完全約束的條件下熟化，測得其軸向膨脹應力最高可達11.6MPa，隨著周圍約束的放松，軸向膨脹應力急劇減少，膨脹力所做的功已轉化為周圍土的變形位能而趨于平衡。總之，對于一般的地基(特別是軟土)，當生石灰用量超過一定界限時，其約束力絕對不可能阻止石灰攪拌樁的膨脹，巨大的膨脹力必將在相當范圍內傳布，這就是石灰攪拌樁直徑增大的原因。

　　5.石灰攪拌樁的強度取決于軟粘土的含水量

　　石灰攪拌樁的強度能否形成和強度高低，與軟粘土的含水量有關。生石灰轉變為熟石灰以及繼續水化，都要吸收和蒸發軟粘土中的水份。因此，必須要有足夠的水供石灰水化，否則無法形成強度。另一方面水又不能過多，以使處于飽和狀態的軟粘土能夠因脫水而轉變成三相狀態，軟土中的空氣才能為碳酸化反應提供足夠的二氧化碳，從而形成使灰土反應生成有一定強度的膠結物質條件，形成較高的強度。由于石灰攪拌樁中的水分在強度形成中得到消耗，灰土含水量就會大幅度減少，甚至由流動狀態轉變為硬塑乃至堅硬狀態，從而大大提高石灰土的強度。圖3為石灰土抗剪強度軟土含水量、時間的變化情況，縱軸表示石灰土的抗剪強度，橫軸表示軟粘土含水量。從圖3可以看出：

　　6.石灰攪拌樁適宜的土質條件

　　石灰攪拌樁是靠石灰與土之間發生一系列物理化學反應而形成強度的，不同的土質會產生不同的加固效果，其適宜的加固土粒徑范圍如圖4所示，圖中陰影部分為適宜的石灰攪拌樁應用范圍，可用于公路工程的軟粘土中的擋土結構，開挖護坡、橋涵通道結構地基等。

　　粘土顆粒粒徑小，表面積大，分散性大，穩定性差，容易和石灰發生反應，并且粘土較小的滲透系數常可使石灰攪拌樁含水量降低，所以石灰攪拌樁適宜處理軟粘土地基。在軟粘土礦物成份中，高嶺土、伊利土和蒙脫土為三種主要的粘土礦物成分，而從結構、能量和成份三個方面又可以說明蒙脫土最容易與石灰發生反應，例如對于淤泥質粘土土樣用X射線衍射礦物分析，穩定性好的礦物石英含量在40%以上，高嶺土和伊利土含量為40%，把其中一段大氣干燥的淤泥粘土石灰攪拌樁鉆取試樣放入水中，約一個多小時就完全崩解為泥漿，崩解速度與一般粘土十分接近，說明了這類粘土恰恰缺少蒙脫土類粘土礦物，石灰較難與土發生化學反應，不能大量生成碳酸鈣等膠結物質，致使石灰攪拌樁強度較低，也揭示了石灰攪拌樁適宜于蒙脫土類礦物含量高的粘土地基。

　　通過分析，可見石灰攪拌樁處理軟粘士和淤泥質粘土地基的效果是明顯的，用石灰攪拌樁處理后的地基，滲透性增大，石灰攪拌樁有助于排水固結，經處理后復合地基降低了軟土含水量，增大了粘聚力，復合地基的強度得到了提高，可以取得較好的經濟效益，適宜用于高等級公路的擋土結構、橋涵、通道的軟土地基中。

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