化學加固法
提高土體力學強度的方法
化學加固法是利用化學溶液或股結劑,灌入土中,將土粒膠結起來。目前採用的化學漿液有水泥漿液、以水玻璃為主的漿液、以丙烯酸胺為主的漿液和以紙漿為主的漿濃等。加固的施工方法有灌注法、旋噴法、旋轉攪非法和電滲硅化法等。本節只介紹電滲硅化法。
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0.4~0.5兆帕。
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,生成硅膠和氫氧化鈣。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。
硅化法可達到的加固半徑與土的滲透係數、灌注壓力、灌注時間和溶液的粘滯度等有關,一般為0.4~0.7米,可通過單孔灌注試驗確定。各灌注孔在平面上宜按等邊三角形的頂點布置,其孔距可採用加固土半徑的1.7倍。加固深度可根據土質情況和建築物的要求確定,一般為4~5米。
硅酸鈉的模數值通常為2.6~3.3,不溶於水的雜質含量不超過2%。此法需耗用硅酸鈉或氯化鈣等工業原料,成本較高。其優點是能很快地抑制地基的變形,土的強度也有很大提高,對現有建築物地基的加固特別適用。但是,對已滲有石油產品、樹膠和油類及地下水pH值大於9的地基土,不宜採用硅化法加固。
鹼液對土的加固作用不同於其他的化學加固方法,它不是從溶液本身析出膠凝物質,而是鹼液與土發生化學反應后,使土顆粒表面活化,自行膠結,從而增強土的力學強度及其水穩定性。為了促進反應過程,可將溶液溫度升高至80~100°C再注入土中。加固濕陷性黃土地基時,一般使溶液通過灌注孔自行滲入土中。黃土中的鈣、鎂離子含量較高,採用單液即能獲得較好的加固效果。
電化學加固法 在地基土中打入一定數量的金屬電極桿,通過電極導入直流電流,使水分從陰極排走,從而使土固結。用電化學法加固地基時,主要發生三個過程:①電滲,電滲後土大量脫水並固結;②離子交換作用,交換時吸附的鈉、鈣被氫及鋁代替;③結構形成過程,由鋁膠形成土粒結構,也可採用電流和化學溶液配合的方法使土加固,即化學溶液通過帶孔的灌注管網注入土中,通電后溶液隨著水的運動由陽極向陰極擴散,提高加固效果。
一般用於加固滲透係數小於0.1米/日的淤泥質地基。但此法昂貴,需由專門的設備作試驗,確認有效后才採用。
高分子化學加固法 將高分子化學溶液壓入土中進行地基處理的一種方法。它適用於砂類土地基加固、帷幕灌漿,以及地下工程的止水堵漏;對壩基工程的泥化夾層與斷層破碎帶的加固亦有成效,如將氰凝灌入砂土后的抗壓強度可達10.0兆帕。
用於地基加固的高分子材料品種較多,有脲醛樹脂、丙烯醯胺類(也稱丙凝)、聚氨酯類(也稱聚氨基甲酸酯或氰凝)等,其中以聚氨酯類比較好。60年代末,日本首先研製的TACSS灌漿材料和中國在 70年代初研製成的氰凝,都是以過量的異氰酸酯與聚醚反應而得,稱為預聚體。預聚體含有一定量的遊離異氰酸基(-NCO)能與水反應,當漿液灌入土中時,-NCO基遇水后在催化劑作用下,進一步聚合和交聯,反應物的粘度逐漸增大而凝固,生成不溶於水的高分子聚合物,達到加固地基的目的。
氰凝灌漿的特點是:遇水反應后,由於水是反應的組成部分,因此,漿液被水沖淡或流失的可能性較小;而且在遇水反應過程中放出的二氧化碳氣體使漿液發生膨脹,向四周滲透擴散,又擴大了加固範圍。高分子材料價格昂貴,限制了它的使用。有劇毒,施工中應有防毒措施,並應考慮對環境污染的問題。
學錨栓是繼膨脹錨栓之後出現的一種新型錨栓,是通過特製的化學粘接劑,將螺桿膠結固定於砼基材鑽孔中,以實現對固定件錨固的複合件。應用範圍:各種設備基礎的固定;各種建築結構中的鋼筋埋植;鐵路、鐵軌的錨固;幕牆安裝錨固;化工設備、管道、廣告牌等的安裝錨固;水利設施、碼頭、公路、橋樑等工程的各種錨固。產品優點:靠化學物質粘接受力,經過檢測錨固力強,形同預埋;無膨脹應力,對基材要求低,可應用在開裂混凝土中,邊間距小;產品採用玻璃密封包裝,化學成分與大氣不發生接觸,性能穩定,透明玻璃可直接目測管內藥劑質量,在安裝過程中粉碎的玻璃(SiO2)直接充當骨料,粘接更牢靠;產品內管固化劑同樣由玻璃密封,攪拌后充分混合迅速凝固,安裝快捷,節省施工時間;化學藥劑性能優良,耐酸鹼、耐低溫、耐老化,耐熱性能好,常溫下無蠕變,耐水漬,在潮濕環境中長期負荷穩定,抗焊性、阻燃性能良好,抗震性能好。
膨脹螺栓上包一個圈筒,這個圈筒上是有縫隙的,用時在牆上打一個洞。把膨脹螺栓放到這個洞里,在擰緊螺栓時圈筒被擠壓撐開.這樣使螺栓卡在洞里.起到固定的作用.