專(zhuān)利名稱(chēng)：一種吹填軟土新型固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涉及軟土地基處理技術(shù)使用的材料，特別是涉及固化劑加固處理吹填軟土的技術(shù)方法使用的一種吹填軟土新型固化劑。
背景技術(shù)：
按照天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)展規(guī)劃要求，濱海新區(qū)將建成面向21世紀(jì)的高度開(kāi)放的現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)新區(qū)，將成為天津市區(qū)域經(jīng)濟(jì)最大的增長(zhǎng)點(diǎn)。加快濱海新區(qū)的開(kāi)發(fā)開(kāi)放，已成為環(huán)渤海區(qū)域發(fā)展乃至全國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略布局的重要組成部分。天津?yàn)I海新區(qū)目前正在開(kāi)展大面積吹填造陸工程，如何加快吹填軟土場(chǎng)地工程使用，是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。吹填軟土作為特殊性土，分布范圍小，在我國(guó)部分沿海城市有吹填軟土，且組成成分及沉積環(huán)境差別較大，對(duì)其工程性質(zhì)及其處理方式缺乏系統(tǒng)的研究， 存在著理論落后于實(shí)際的現(xiàn)狀。目前工程中多采用高摻量水泥或真空預(yù)壓法加固處理吹填軟土，實(shí)踐表明該方法施工工作量大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高。因此，突破低摻量水泥固化效果差、固化強(qiáng)度低的難題，找到更為經(jīng)濟(jì)合理的吹填軟土新型固化劑，對(duì)加快濱海新區(qū)建設(shè)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種吹填軟土新型固化劑，以水泥為主劑，外加輔劑對(duì)濱海新區(qū)吹填軟土進(jìn)行固化處理，達(dá)到省時(shí)經(jīng)濟(jì)且不破壞環(huán)境的目的，特別適合吹填后不久的吹填淤泥。本發(fā)明的內(nèi)容—種吹填軟土新型固化劑，其特征在于固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料共同組成吹填軟土新型固化劑。按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為1. 67份、0. 25份和0. 08份，所述固化劑總摻量為9份。所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，所述摻量分別為3. 33份、0. 5份和0. 17份，所述固化劑總摻量為16份。各輔加劑最優(yōu)重量比所述熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉為20 3 1 ；所述輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。本發(fā)明主要特點(diǎn)及效果(1)CJD1107型固化劑對(duì)吹填軟土固化處理后，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到 347. 2kPa，加固效果明顯，滿(mǎn)足初次處理的強(qiáng)度要求，可為吹填軟土場(chǎng)地二次處理提供施工
D οQ)CJD1112型固化劑對(duì)吹填軟土固化處理后，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到 1252. 4kPa,固化土強(qiáng)度較高，滿(mǎn)足攪拌樁地基處理的強(qiáng)度要求。(3)不同工程對(duì)固化土強(qiáng)度的要求不同，可根據(jù)各輔加劑用量比(熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉)20 3 1，輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 0.33之間，對(duì)主劑摻量和輔加劑摻量進(jìn)行調(diào)整，并通過(guò)試驗(yàn)確定。
具體實(shí)施例方式一種吹填軟土新型固化劑，固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料通過(guò)一定的摻量比例共同組成吹填軟土新型固化劑。其中摻量定義為摻入固化劑材料的質(zhì)量與被加固吹填土質(zhì)量的比值百分?jǐn)?shù)。主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為 1. 67份、0. 25份和0. 08份，固化劑總摻量為9份。命名該組合固化劑為CJD1107。主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為4 份、0. 6份和0. 2份，固化劑總摻量為16. 8份。命名該組合固化劑為CJD1112。各輔加劑最優(yōu)用量比(熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉)為20 3 1 ；輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。本發(fā)明針對(duì)天津?yàn)I海新區(qū)的吹填軟土，采用不同的固化材料及固化方式分階段地對(duì)其進(jìn)行了室內(nèi)固化試驗(yàn)，待固化土達(dá)到一定齡期后，通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，在滿(mǎn)足工程需要的條件下，研制出更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型固化劑。1技術(shù)方案(1)分別采用水泥單摻、水泥+熟石膏、水泥+氫氧化鈉、水泥+碳酸鈉及水泥+氯化鐵雙摻五種固化方式對(duì)三種典型含水率的吹填軟土進(jìn)行固化試驗(yàn)，得到了各種固化材料對(duì)吹填軟土固化效果的影響。(2)通過(guò)有效的對(duì)比和篩選，選擇了水泥、熟石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉四種固化材料，并確定可各固化材料的摻量范圍，然后通過(guò)正交試驗(yàn)確定了各含水率條件下各固化材料的最佳配比。(3)通過(guò)改變固化劑的摻量，得到了不同固化劑摻量對(duì)固化土強(qiáng)度的影響，得到了水泥低摻量水平下的最優(yōu)固化方案。2試驗(yàn)步驟結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)吹填軟土固化施工工藝，提出了本發(fā)明的試驗(yàn)步驟。具體步驟如下(1)將取回的吹填軟土配制成含水率為60份、70份和80份三種具有代表性的泥漿狀態(tài)；(2)每組試驗(yàn)取配制好的吹填軟土 ^g，按照設(shè)計(jì)的固化劑摻量摻加到吹填軟土中，通過(guò)人工攪拌均勻；(3)將攪拌均勻的吹填軟土放入7. 07cm X 7. 07cm X 7. 07cm的立方體試模中，邊放
邊搗實(shí)，保證試樣密實(shí)，每組試驗(yàn)制作三個(gè)平行試樣；(4)將試模上下兩端用塑料模蓋上，防止水分蒸發(fā)，在室溫下放置M小時(shí)后脫模；(5)將脫模后試樣裝入撒水濕潤(rùn)后的塑料保鮮袋中，置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)， 養(yǎng)護(hù)溫度控制在25士2°C，相對(duì)濕度> 95份，養(yǎng)護(hù)至所需齡期；(6)分別對(duì)養(yǎng)護(hù)齡期為7d、14d、28d的試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)。3試驗(yàn)結(jié)果分析3. 1固化材料選擇及其對(duì)固化效果影響(1)水泥對(duì)固化土強(qiáng)度的影響
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分別選用水泥摻量為5份、7份、9份、12份、15份、18份、20份，單摻水泥對(duì)吹填軟土進(jìn)行固化，28d 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為 62kPa、103kPa、196kPa、472kPa、934kPa、1456kPa、 1932kPa，可見(jiàn)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著水泥摻量增加而呈冪數(shù)增長(zhǎng)。當(dāng)水泥摻量小于等于12 份時(shí)，固化效果差，固化土強(qiáng)度很低；當(dāng)水泥摻量大于12份時(shí)，固化效果較好，強(qiáng)度高。(2)熟石膏對(duì)固化土強(qiáng)度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎(chǔ)上添加1份、2份、3份、4份、5份的熟石膏作為添加劑，以水泥+熟石膏雙摻對(duì)吹填軟土進(jìn)行固化試驗(yàn)，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為506kPa、 555kPa、682kPa、592kPa、512kPa。可見(jiàn)熟石膏對(duì)固化土的強(qiáng)度影響都很大，在一定范圍內(nèi)， 隨著熟石膏摻量的增加，固化土強(qiáng)度隨之增長(zhǎng)；當(dāng)熟石膏摻量在3份 4份之間時(shí)，固化土強(qiáng)度都達(dá)到峰值，達(dá)峰值點(diǎn)后，固化土強(qiáng)度反而隨熟石膏摻量的增加而降低。(3)氫氧化鈉對(duì)固化土強(qiáng)度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎(chǔ)上添加0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8份、1份的氫氧化鈉，以水泥+氫氧化鈉雙摻對(duì)吹填軟土進(jìn)行加固試驗(yàn)，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為502kPa、 633kPa、572kPa、531kPa、49^^a。可見(jiàn)固化土的峰值強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的氫氧化鈉摻量都在0.4 份 0. 6份之間，達(dá)峰值點(diǎn)后，固化土強(qiáng)度反而隨氫氧化鈉摻量的增加而降低。(4)碳酸鈉對(duì)固化土強(qiáng)度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎(chǔ)上添加0. 05份、0. 1份、0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8
份、1份的碳酸鈉，以水泥+碳酸鈉雙摻對(duì)吹填軟土進(jìn)行加固試驗(yàn)，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為552kPa、583kPa、622kPa、531kPa、507kPa、492kPa。同樣碳酸鈉摻量存在一個(gè)最優(yōu)范圍 0. 2份 0. 4份，固化土強(qiáng)度達(dá)到最大值，碳酸鈉摻量超出最優(yōu)范圍后，固化土強(qiáng)度反而隨摻量增加而降低。(5)氯化鐵對(duì)固化土強(qiáng)度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎(chǔ)上添加0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8份、1份的氯化鐵，以水泥加氯化鐵雙摻對(duì)吹填軟土進(jìn)行加固試驗(yàn)，28d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為302kPa、 280kPa,264kPa,239kPa,215kPaU76kPao可見(jiàn)在不同含水率條件下，隨著氯化鐵摻量的增力口，固化土強(qiáng)度都隨之降低，因此該材料不適合加固吹填軟土。3. 2正交試驗(yàn)根據(jù)前面的試驗(yàn)結(jié)果，此次正交試驗(yàn)所選因素分別為礦渣硅酸鹽水泥、熟石膏、氫氧化鈉、及碳酸鈉等四種，各因素的摻量水平為(1)水泥=Al 7 份、A2 9 份、A3 :12 份;(2)熟石膏=Bl 2 份、B2 3 份、B3 4 份；(3)氫氧化鈉:C1 :0. 4 份、C2 0. 6 份、C3 0. 8 份；(4)碳酸鈉:D1 :0. 2 份、D2 0. 4 份、D3 0. 6 份。正交試驗(yàn)方案及試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1和表2。表1正交試驗(yàn)方案與結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種吹填軟土新型固化劑，其特征在于固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料共同組成吹填軟土新型固化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為1. 67份、0. 25份和0. 08份，所述固化劑總摻量為9份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，所述摻量分別為3. 33份、 0. 5份和0. 17份，所述固化劑總摻量為16份。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于各輔加劑最優(yōu)重量比所述熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉為20 3 1 ；所述輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。
全文摘要
一種吹填軟土新型固化劑，對(duì)濱海新區(qū)吹填軟土通過(guò)固化劑加固，固化劑組成成分為主劑礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑有熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉。特點(diǎn)及效果突破低摻量水泥固化效果差、固化強(qiáng)度低的難題，以最經(jīng)濟(jì)合理的固化劑用量同時(shí)達(dá)到工程要求的固化強(qiáng)度為目標(biāo)，通過(guò)大量試驗(yàn)確定主劑和各外加劑的摻量比例。試驗(yàn)表明各輔加劑最優(yōu)用量比(熟石膏∶氫氧化鈉∶碳酸鈉)為20∶3∶1；最優(yōu)輔加劑總摻量與主劑摻量比在0.29～0.33之間。主劑摻量7份時(shí)固化土強(qiáng)度可滿(mǎn)足二次地基處理施工平臺(tái)要求；主劑摻量12份時(shí)固化土強(qiáng)度可滿(mǎn)足攪拌樁地基處理的強(qiáng)度要求。同時(shí)根據(jù)不同工程要求的固化強(qiáng)度可對(duì)主劑摻量及輔加劑總摻量進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
文檔編號(hào)C04B28/04GK102503308SQ201110347239
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
發(fā)明者盧力強(qiáng), 周金, 張建新, 杜東菊, 楊?lèi)?ài)武, 趙瑞斌 申請(qǐng)人:天津城市建設(shè)學(xué)院