高水灰比快速凝結材對飽和砂土靜態力學行為影響

我國彰濱海域離岸風場建置區域表層海床土壤軟弱，海床土壤液化潛勢高且基礎承載力低，目前離岸風機基礎設計時，多以增加樁基尺寸達到提供風機穩定運轉之設計目標。然而，過度增加樁基尺寸，可能造成國內鋼鐵產業無法投入我國離岸風場開發，影響我國離岸風電產業發展，因此，本研究考慮以土壤改良方式，適度提升西部台灣海峽海床表層土壤強度，以達到國內離岸風場低成本自主開發之目標。考量表層海床土壤，易受波流作用，本研究以高水灰比之水泥漿添加日本電氣化學工業株式會社生產之Denka-ES，希冀滿足大面積快速土壤改良之工程需求。為評估土壤改良成效，本研究同時對漿材流動性與改良後土壤強度進行評估，以尋求快速凝結灌漿材之最佳配比。本研究透過自行設計之滲透灌漿模擬設備，進行漿材流動性試驗，再將完成流動性試驗之改良土壤試體，進行三軸剪力試驗。實驗中採用之土壤改良材為水泥漿材添加不同重量Denka-ES速凝劑，水(W)灰(C)比介於5到6，ES/C(%)為ES速凝劑(ES)添加至水泥(C)比後作為快速凝結改良材，而ES/C(%)為ES速凝劑添加至水泥(C)中重量比例ES/C(%)為5%~20%。經流動性試驗，量測得改良漿材於改良試體中之流量Qg，當ES/C≦8%時，漿材於改良試體之流量將微幅下降，而當ES/C≧8%後，則Qg快速下降，而當ES/C≧12.5%時，改良漿材於改良試體中之流量<3.08(ml/s)，改良土樣於脫模後不具自立性，無法進行後續強度檢測。而灌漿配比在小於ES/C=10%情況下，土樣皆具自立性。綜合快速凝結材之流動性試驗與三軸剪力試驗之結果如圖1，顯示水灰比5，有效圍壓≦150kPa，而當ES含量為5~6%時，漿材流量Qg>5(ml/s)，土壤殘餘強度提升約1.1~1.33倍，最後將利用此改良配比進行現地試驗規劃，進行現地灌漿試驗，以比對現地試驗與本研究之實驗結果。

圖1 漿材最佳配比