硅化法

硅化法

硅化法加固地基發展已有近百年歷史。它具有價格低廉、滲入性好和無毒害等優點,對於矯正建築物傾斜、控制地基變形、提高地基承載力等工程問題具有明顯的效果。硅化法通過打入帶孔的金屬灌注管,在一定的壓力下,將硅酸鈉(俗稱水玻璃)溶液注入土中;或將硅酸鈉及氯化鈣兩種溶液先後分別注入土中。前者稱為單液硅化;後者稱為雙液硅化。

簡介


在我國的濕陷性黃土地區,常用的處理地基的化學法主要有硅化法和鹼液加固法兩種。硅化法由於其工藝簡單、設備價格便宜,使用性、機動性靈活,技術方法簡單,易於掌握和操作,加固后的效果明顯,加固后地基的強度、承載力都有極大的提高,從而從根本上消除黃土的濕陷性,極大地降低黃土的壓縮性,故被廣泛地運用於濕陷性黃土地區,處理黃土地基。由於有多種注入漿液的方法,根據注入方式的不同,可以將硅化法細分為壓力硅化、電動硅化和加氣硅化三大類型,另外採用較多的壓力硅化法,可根據溶液中成分的不同,又可以分為雙液硅化、壓力單液硅化和壓力混合液硅化三種。

方法


單液硅化
單液硅化適用於加固滲透係數為 0.1~2.0米/日的濕陷性黃土和滲透係數為0.3~5.0米/日的粉砂。加固濕陷性黃土時,溶液由濃度為10~15%的硅酸鈉溶液摻入2.5%氯化鈉組成。溶液入土后,鈉離子與土中水溶性鹽類中的鈣離子(主要為硫酸鈣)產生離子交換的化學反應,在土粒間及其表面形成硅酸凝膠,可以使黃土的無側限極限抗壓強度達到0.6~0.8兆帕。加固粉砂時,在濃度較低的硅酸鈉溶液內(比重為1.18~1.20)加入一定數量的磷酸(比重為1.02),攪拌均勻后注入,經化學反應后,其無側限極限抗壓強度可達0.4~0.5兆
雙液硅化
雙液硅化適用於加固滲透係數為 2~8米/日的砂性土;或用於防滲止水,形成不透水的帷幕。硅酸鈉溶液的比重為1.35~1.44,氯化鈣溶液的比重為1.26~1.28。兩種溶液與土接觸后,除產生一般化學反應外,主要產生膠質化學反應,生成硅膠氫氧化鈣。在附屬反應中,其生成物也能增強土顆粒間的連結,並具有填充孔隙的作用。砂性土加固后的無側限極限強度可達1.5~6.0兆帕。
混合液硅化法
混合液由不同劑量鋁酸鹽溶液和水玻璃溶液混合而成,通過壓力直接將混合溶液一次性的壓入土中,導致水玻璃與鋁酸鹽在土中發生化學反應,生成較多的硅膠和硅酸鋁鹽的凝膠物質,同時溶解土中可溶性物質,膠結土顆粒,使土體膠結在一起成為一個整體,從而得到加固和降低土體的滲透性。
電動硅化法
電化學加固法或電動雙液硅化法簡稱為電動硅化法,是基於壓力雙液硅化法的基礎上,通過設置陰陽電極后通入直流電,利用電滲作用可以將溶液的分佈半徑擴大,這樣就擴大了硅化法的加固半徑,提高了硅化法的加固效果。在施工工程中,可以把帶孔注漿液管作為陽極,鐵棒作為陰極,然後把水玻璃和氯化鈣溶液先後通過作為陽極的注漿管壓入土中,接通電流后,就會導致孔隙水由陽極流向陰極,故而化學溶液也隨水流滲流,分佈在土的孔隙中,通過化學反應後生成硅膠和硅酸鋁鹽的凝膠物質,而且在電滲作用下還可以導致硅膠部分脫水,這樣就加速了硅膠膠結土體的加固過程,使土體的強度迅速增加。
加氣硅化法
加氣硅化法是預先將少量的二氧化碳氣體注入到需要加固的地基中,使土體孔隙中的空氣有一部分被二氧化碳氣體取代,從而就導致土體活化,接著注入水玻璃到含有二氧化碳氣體土體中,然後再次將二氧化碳氣體壓入到土體中,這樣就導致呈鹼性的水玻璃溶液極大地吸收了二氧化碳,從而導致形成了自真空作用,反應生成的硅膠可以將土中 95%~97%的孔隙填充,使得硅膠在土中的膠結作用達到最大化,從而使地基得到了充分的加固。

地基加固


建築物(構築物)地基的強度、變形和穩定性不能滿足正常使用要求時所採取的加固措施。如:軟土地基的強度——地基承載力設計值低於基礎的豎向荷載;地基實際變形超過地基變形容許值;地基失穩,發生滑動的可能;地震時飽和粉砂和粉土,可能發生液化,引起噴水冒砂;岩溶(喀斯特)形成的溶洞、溶溝和土洞;濕陷性黃土遇水發生驟然濕陷;膨脹土遇水膨脹,失水收縮等等。以上情況均能危及建築物(構築物)的安全,應該進行地基加固處理。地基加固包括:軟土地基加固、膨脹土地基加固、岩溶地基加固(喀斯特地基加固)、液化砂土地基加固、濕陷性黃土地基加固等。