论文总字数：25351字

摘 要

深层搅拌法是处理软土地基最常用的方法之一，水泥是使用最为普遍的软土固化剂，这是因为水泥土具有较高的强度且性质稳定，但是使用水泥作为固化剂也存在显著的缺点，主要表现为能耗严重、高二氧化碳排放量、环境污染和固化速率较慢。基于对上述缺点进行改善的研究，碳化固化技术应运而生。碳化固化技术是近年来提出的一种低碳搅拌处理软弱土的创新技术，在一定程度上弥补了上述用水泥作为固化剂的种种缺点，是一种环保高效的新型技术。

本文以国家自然科学基金项目（51279032）、十二五国家科技支撑计划项目（2012BAJ01B02-01）为依托。选用南京软土、宿迁粉土、徐州地区典型粉土等7种土性各不相同的土体，以活性氧化镁作为固化剂，固化剂掺量为20%，含水率采用0.6、0.7、0.8和0.9倍的土体液限，通过静压法制取氧化镁混合土样，将试样置入碳化装置内并通入二氧化碳气体进行碳化（12小时）。碳化前后对试样进行尺寸、质量、无侧限抗压强度、pH值和电导率等测试。试验结果表明：

（1）不同土性的土样碳化固化后的效果各不相同，表明土性对活性MgO碳化固化加固的效果有很大的影响。

（2）在对四种配比的样进行碳化实验对比过后，发现含水率较低的土样经碳化固化后效果较好，具体表现为无侧限抗压强度较高。

关键词：碳化；地基处理；活性氧化镁；强度；液塑限

Abstract

Deep mixing method is one of the most widely used ground improvement methods, while Portland Cement (PC) is the traditional stabilizer due to its high strength and stable feature of the PC stabilized soil. However, there are significant environmental impacts associated with the production of PC in terms of high energy consumption, CO₂ emissions, environmental pollution as well as the low cure rate. In order to deal with the problems above, the carbonated deep mixing method was found, making up for shortcomings while use Portland Cement (PC) as stabilizer to some extent, so it is a effective and environmentally friendly technology.

In order to research the influence of soil properties on the curing effect, 7 kinds of soil which include a typical clay in Nanjing and typical silt in Suqian and so on were used as target soil and chose the reactive MgO as the binder. We took 4 kinds amount of the binder, there are 0.6w_L, 0.7w_L, 0.8w_L and 0.9w_L . By using static pressured method making the test samples and then send the samples into the carbonation device to continue the test. Through laboratory experiment such as unconfined compressive strength, carbonation level, pH, permeability tests, we studied the influence of soil properties on the solidification effect by comparing the changes of test sample’s volume, quality, density, strength through the tests, the laboratory experiment results show that:

(1)There are many differences in the results of the test and it indicates that different soil properties have a great impact to the curing effect.

(2)After comparing the results of 4 kinds of soil which differ in water distribution ratio, we found that the lower moisture content percentage the better effect when we did the tests, from the soil’s unconfined compressive strength we can get this point.

Keywords: carbonation; foundation treatment; reactive MgO; strength; liquid and plastic limit

目录

摘要 1

Abstract 2

第一章 绪论 6

1.1 研究背景 6

1.1.1 搅拌桩及其固化剂简介 7

1.1.2 我国二氧化碳排放现状 8

1.2 各类常用固化剂的使用现状、机理及优缺点 9

1.2.1 石灰 10

1.2.2 水泥 11

1.2.3 电石渣 12

1.2.4 生物聚合物 13

1.3 MgO-CO₂的碳化加固 14

1.3.1 碳化固化方法的提出 14

1.3.2 国内外研究现状 15

1.4 存在问题及技术路线 17

1.4.1 研究存在的问题及分析 17

1.4.2 研究的内容 17

第二章 实验方案及内容 18

2.1 实验材料 18

2.2 实验方案 20

2.3 实验内容与方法 20

2.3.1 试样制备与碳化 20

2.3.2 液塑限测定方法 22

2.3.3 比重测定方法 23

2.3.4 颗分测定方法 24

2.3.5 pH值测定方法 25

2.3.6 无侧限抗压强度测试 26

第三章 研究结果及讨论 27

3.1 碳化后质量变化 27

3.2 碳化后体积变化 29

3.3 碳化后密度变化 30

3.4 碳化后含水率的变化 31

3.5 碳化后颗分的变化 32

3.6 碳化后强度变化 34

3.7 碳化后酸碱特性（土的PH值） 35

3.8 碳化后电导率变化 36

第四章 结论与展望 37

4.1主要结论 37

4.2 不足与展望 37

参考文献 38

致谢 41

第一章 绪论

1.1 研究背景

近年来，我国的经济水平飞速发展，我们以一个发展中国家的身份一次次让全世界为我们的进步而感到惊叹。基础设施建设是我们发展的根本，其中之一表现为大量的高速公路开工兴建。然而当今社会的发展不再只关注我国高速公路的数量，更关心的是高速公路的质量问题。

实践表明，在高速公路的修筑过程中，软土路基的处理是一个需得到特别重视的问题。由于高速公路对路基工后沉降的要求很高，而沉降恰是软土路基处理的主要问题，所以在软土地基上修筑高速公路，特别是修筑高路堤时，如果对软基不加以处治或处理不当，往往会导致路基失稳或过量沉降，直接影响到竣工后公路的运营状况及其使用寿命。

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