海岛设施农业地基的海水混浆水泥土加固机理研究

【摘要】淡水资源紧缺一直是制约我国国民经济和社会发展的重要因素之一，特别是海岛地区，淡水资源尤为匮乏。因此开发利用海水代替淡水作为建筑工程用水，对于缺乏淡水的沿海地区尤其是海岛地区具有非常现实的意义。浙江沿海地区淤泥质软土地基分布广泛，这类软土地基含水量较高、孔隙率较大、地基承载力很低，在其上建造农业设施等建构筑物需要对地基进行人工加固。在淤泥质土中添加水泥作为固化剂是传统的土壤固化方法，典型的做法是采用水泥搅拌桩进行地基加固处理或基坑围护，但工程实践表明淤泥质土水泥固化的效果并不理想，工程中水泥搅拌桩常出现强度不足和断裂的现象，对工程安全和进度造成不利影响。出现上述问题的主要原因是掺加淡水的水泥土的强度较低，达不到工程要求。当采用海水混浆固化淤泥土时，水泥土的强度会有较大幅度提高，但也存在易膨胀、易开裂等问题，导致水泥土的后期强度、抗渗等性能降低。此外，由于海水中含有大量氯离子、硫酸根离子等腐蚀性离子，对以钢材为主的机具会产生腐蚀作用。本文旨在通过实验方法研制一种海水混浆淤泥土固化剂，采用海水作为拌和水泥浆液的水源，添加超细硅粉作为掺和料，辅以无毒无害且成本低廉的弱碱性无机盐复合配方作为激发剂来加强离子交换作用和二次反应，使其在有效地控制海水混浆淤泥土膨胀的前提下，增加结晶度，使水泥土的强度得到较大幅度的提升，同时还能够高效地减缓海水浆液对金属施工机具的腐蚀作用。首先通过水泥土无荷和有荷膨胀试验表明在添加弱碱性无机盐复合缓蚀配方NaHCO3：Na2HPO4=4:1（碱量和为0.5%）的情况下，海水混浆水泥土的膨胀可以得到较好地抑制；其次，强度试验研究表明，在添加弱碱性无机盐NaHCO3：Na2HPO4=4:1复合配方的情况下水泥土的强度有一定幅度的提高；再借助于失重法缓蚀试验研究复合缓蚀配方NaHCO3和Na2HPO4对钢材的缓蚀效果，表明该配方可以有效的降低海水水泥浆液对#45号钢挂片的腐蚀作用；最后通过扫描电镜直接观测法从微观上研究了海水混浆水泥土在添加缓蚀剂后的结晶状态变化情况，表明NaHCO3和Na2HPO4的无机复合缓蚀配方可以提高水泥土的结晶度，增强力学性能。通过本课题的研究，解决了采用海水替代淡水作为水泥土固化的拌和水中存在的膨胀和腐蚀难题，这对于淡水资源紧缺的海岛地区具有非常现实的应用价值；同时，获得复合配方能较好地提高海水混浆水泥土强度，进而可以减少水泥用量来节约成本，有利于提高工程经济效益。研究成果可以应用于沿海地区农业设施软土地基加固及软土地基开挖时基坑围护与防渗帷幕等工程。
【作者】赵世豪；
【导师】李强；
【作者基本信息】浙江海洋学院，设施农业（专业学位），2014，硕士
【关键词】设施农业；海水混浆水泥土；淤泥土固化；缓蚀剂；强度；膨胀；

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