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岩土研究院

水玻璃加固黄土的机理

367 2022-04-19 10:54:08

水玻璃水解后呈碱性,因而当这种流体压人黄土后,能与土中的碱土金属发生作用,生成一种碱金属水合硅酸盐和二氧化硅凝胶,如下述反应式所示∶

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二氧化硅凝胶和水合硅酸盐充填黄土孔隙后,将提高粒间的胶结力,使土体硬化增强。

试验证明,水玻璃加固黄土分为两个过程∶

1.当水玻璃压人土中时,由于液体的扩散等作用,浸湿了黄土颗粒,在外力作用下迅速发生变形,称为附加变形,但这种变形延续过程较短,一般在30分钟内即可完成附加沉降量的85%以上。

2.随着时间的延长,土体不断增强,抗变形能力逐渐提高,但这种作用的速度慢于第一种作用,因而用水玻璃加固黄土时将发生一定的附加沉降。

此外,注入土中的硅酸盐溶液与黄土中碱土金属的反应往往不够充分,尤其是在灌浆管附近。在有地下水的条件下,这些未反应的游离硅酸盐易被水带走,使硅凝胶薄膜削弱,从而使加固土体的强度降低。

为了防止黄土的附加沉陷和减少硅酸盐的不完全反应,主要途径是加速土体一旦接触水玻璃后的强化过程,具体办法有二∶

1.在土中预先压人二氧化碳CO2,使在土粒表面形成一层活性固结剂碳酸氢钙Ca (HCO3),可使硅酸盐溶液达到较完全的反应和固化,如表3-13-18所示;

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2.预先在土中压入氨气,使与土粒表面的钙发生置换反应,形成高分散度的氢氧化钙,如图3-13-27所示。析出的Ca(OH)2能与注入土中的水玻璃反应生成碳酸钙凝胶,把土粒胶结,使土的附加沉陷减少。

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