CN101081981A - 淤泥质土复合固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种淤泥质土复合固化剂。以硅酸盐水泥为胶凝性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成，碱性激发组分选用生石灰、水玻璃、氢氧化钠；膨胀组分选用生石膏；表面活性剂选用三乙醇胺、高效减水剂FDN。淤泥质土复合固化剂具有的早期强度高、后期强度稳定、水稳性好、抗冻性能好等优点，可将废弃的疏浚淤泥质土固化为路基填土等性能稳定的建筑材料，也可以在淤泥质土场地通过深层搅拌法生成复合地基。

Description

淤泥质土复合固化剂
技术领域
本发明涉及的是一种用于淤泥质土固化的材料，尤其适用于高含水量和高有机质含量的淤泥质土的固化处理。
背景技术
固化土是在土体中加入外加剂，能够与土发生一系列物理、化学反应，使土固化，改善土的物理、力学性质，减小土的水敏感性和提高土的水稳性。其适用范围广、性能优越，适用于各类地基土的加固；固化土强度可以调整，能满足不同工程要求；加固土早期强度高，有利于加快施工进度；就地取材，减少砂石采用量，减少环境破坏等。
近30年来，土壤固化剂在国外逐渐得到了越来越广泛的应用。一方面，通过搅拌混合对江河、湖泊、海湾等疏浚淤泥进行固化处理，将其固化后转化为土工材料进行再生利用，既节约基金，又解决废弃淤泥占用土地资源和污染环境的问题；另一方面，通过深层搅拌法对房基、路基等进行加固处理，提高地基承载力。目前，土壤固化剂的应用技术在国外发展较快，在美、日、澳、韩、德、加拿大、南非等国的大中型工程(包括铁路及高速铁路、机场、高速公路及低等级和非等级公路、水利工程、港口、市政建设、环境保护等)中得到了大量运用，已形成相当的产业规模，取得了极大的社会效益、经济效益、环保效益和生态效益。
我国东南沿海和部分内陆城市如昆明、武汉分布有大量软土地基，其中大部分是泥炭土、塘河淤泥、酸性土等高有机质含量的土。而在这样的软土地区进行众多工程的建设，即使增加水泥掺量，固化效果也难以满足工程要求，从而导致地基处理费用大大提高。另外，为了改善湖泊的水质问题、保证河道正常的泄洪能力和内陆航道的畅通，我国每年都开展大规模的湖泊疏浚、清淤工程，从而产生大量的工程淤泥。近期随着我国南水北调东线工程的启动，也涉及到许多河道清淤产生大量淤泥的问题。未来十年，水利、海洋工程中处理大量的疏浚泥将成为难以回避的现实。因此，在吸收国外经验的基础上，针对我国淤泥质土的特点开发成本较低、性能优越和施工方便的土壤固化剂将有重要的现实意义。
目前国内主要沿用水泥、石灰、粉煤灰或者这些材料的简单混合物作为固化材料，此类传统的固化材料一般都早期强度不高、强度的调节范围小，水稳性差。虽然国内也有新的土壤固化剂的相关报道，现有的固化剂大都无法处理高含水量和高有机质含量的酸性淤泥质土。
发明内容
本发明的目的在于提供价格便宜、性能优越，能在我国沿海淤泥质土地基以及疏浚淤泥的处理中得到应用的一种淤泥质土复合固化剂。
本发明采用的技术方案是：
本发明以普通硅酸盐水泥为胶凝性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成，碱性激发组分选用生石灰、水玻璃、氢氧化钠；膨胀组分选用石膏；表面活性剂选用三乙醇胺、FDN。各组分按质量百分比为：
成分              质量组成％
水泥：            12～18
石膏：            4～5
生石灰：          2～3
水玻璃：          6～8
氢氧化钠：        0.4～0.6
三乙醇胺：        0.03～0.05
高效减水剂FDN：   1.5～2.5
其中水泥掺量是指水泥的质量与淤泥质土质量的百分比，而其它添加剂的百分比是与水泥质量的百分比。
由于在分析淤泥质土特点的基础上，分别从添加膨胀组分、提高早期强度、提高土壤PH值、调节水泥离子和粘土颗粒的活性的角度选择固化材料，充分发挥各组分的作用效应，实现淤泥质土的固化。
本发明具有的有益效果是：淤泥质土复合固化剂具有的早期强度高、后期强度稳定、水稳性好、抗冻性能好等优点，可将废弃的疏浚淤泥质土固化为路基填土等性能稳定的建筑材料，也可以在淤泥质土场地通过深层搅拌法生成复合地基。
具体实施方式
实施例1
土壤选用淤泥质土，其性能指标见表1和表2。
表1  土样的物理力学指标
岩土名称   含水量ω   重度γ     孔隙比e    比重Gs   液塑ωL   塑限ωP
  (％)   (kN/m3)     (％)   (％)   (％)
淤泥质粘土   75   16.3     1.375     2.73   44   25.5
表2  土样的主要化学组成及PH值
  岩土名称   SiO2   Al2O3   Fe2O3   CaO   MgO   有机质   PH值
  淤泥质粘土   55.3％   12.4％   3.44％   0.90％   1.05％   12.7％     4.8
表3
成分     水泥   石膏 生石灰 水玻璃 氢氧化钠     FDN     三乙醇胺
质量组成(％)     12   4.5 2.5 8.0 0.5     1.5     0.03
在试验前，去除土样杂质，称取600g土样，按表3的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成3个Ф39.1×80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均强度可达0.890MPa，60天的平均强度可达1.680MPa。
实施例2
表4
  成分 水泥 石膏   生石灰   水玻璃 氢氧化钠   FDN   三乙醇胺
  质量组成(％) 15 5   3.0   7.0 0.5   1.5   0.05
在试验前，去除土样杂质，称取600g土样，按表4的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成3个Ф39.1×80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均强度可达1.046MPa，60天的平均强度可达2.000MPa。
实施例3
表5
  成分   水泥   石膏 生石灰     水玻璃   氢氧化钠     FDN   三乙醇胺
  质量组成(％)   18   4.0 2.0     6.0   0.5     2.0   0.04
在试验前，去除土样杂质，称取600g土样，按表5的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成3个Ф39.1×80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均强度可达1.115MPa，60天的平均强度可达2.500MPa。
实施例4
表6
成分     水泥     石膏 生石灰   水玻璃   氢氧化钠     FDN     三乙醇胺
质量组成(％)     15     4.0 2.0   6.0   0.4     2.0     0.04
在试验前，去除土样杂质，称取600g土样，按表6的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成3个Ф39.1×80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均强度可达1.080MPa，60天的平均强度可达2.300MPa。
实施例5
表7
成分     水泥     石膏     生石灰 水玻璃   氢氧化钠     FDN     三乙醇胺
质量组成(％)     15     4.0     2.0 6.0   0.6     2.5     0.04
在试验前，去除土样杂质，称取600g土样，按表7的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成3个Ф39.1×80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均强度可达1.120MPa，60天的平均强度可达2.400MPa。

Claims (1)

1、一种淤泥质土复合固化剂，其特征在于：以硅酸盐水泥为胶凝性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成。碱性激发组分选用生石灰、水玻璃、氢氧化钠；膨胀组分选用生石膏；表面活性剂选用三乙醇胺、高效减水剂FDN；各组分按质量百分比为：
成分            质量组成％
水泥：          12～18
石膏：          4～5
生石灰：        2～3
水玻璃：        6～8
氢氧化钠：      0.4～0.6
三乙醇胺：      0.03～0.05
高效减水剂FDN： 1.5～2.5
其中水泥掺量是指水泥的质量与淤泥质土质量的百分比，而其它添加剂的百分比是与水泥质量的百分比。
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