CN101275394A - 盐渍土的固化方法 - Google Patents

Abstract

一种盐渍土的固化方法，其基本原理是利用产生破坏作用的盐分和加入的固化剂反应生成膨胀性产物，使膨胀破坏提前发生，经过压密使松散的膨胀结构密实，最后胶凝性组分胶结盐渍土。所使用的固化剂包括组分(i)(含铝组分)、组分(ii)(含钙组分)、组分(iii)(胶结组分，其生成速度较慢)，掺量为盐渍土质量的1－30％。固化剂的使用方式包括：组分(i)、(ii)与盐渍土搅拌后经1－30d，压密后掺入组分(iii)，可作为路基、路面或制备盐渍土砖；将组分(i)、(ii)、(iii)同时加入盐渍土中，经过1－20d后压密，可作为路基、路面或制备盐渍土砖；也可将组分(i)、(ii)、(iii)作为深层搅拌法等的固化剂用于盐渍土地基的深层加固。

Description

盐渍土的固化方法

(一)技术领域

本发明提供一种盐渍土固化方法，提出了一种采用特殊固化剂与特殊施工工艺配合来加固盐渍土的新方法，属建筑工程领域、交通运输道路工程施工技术领域。

(二)背景技术

将土与水泥、石灰或其他固化剂混合均匀制成固化土是使用非常广泛的软土加固技术。例如：将土与水泥、石灰或其他固化剂混合均匀并摊铺压实形成固化土硬层，经常应用于简易公路或低等级公路的路基；或采用深层搅拌法、旋喷法、粉喷桩法等方法将水泥、石灰或其他固化剂与地基深部软土原位搅拌混合，是应用非常广泛的地基加固方法。

我国盐渍土分布在广泛的地区。但在盐渍土地区，由于土壤中含盐量较高，其中的硫酸盐与固化剂中钙、铝等成分反应产生膨胀，破坏了固化剂在土中形成的胶结结构，因此常常不能达到预期效果。虽然不少研究者提出了不同的固化剂，企图解决盐渍土固化的问题，仍不能得到满意的效果，特别是对含盐量较高的盐渍土。因此，有必要研究开发有效的盐渍土固化技术。

(三)发明内容

本发明的目的就是根据盐渍土固化中膨胀破坏发生的机理和过程，提出采用特殊配方固化剂，并配合特殊的施工工艺来固化盐渍土的新方法。

固化盐渍土的主要困难在于：盐渍土中的硫酸盐与固化剂中的含铝相和钙相反应生成钙矾石，钙矾石形成时固相体积膨胀，从而导致固化土结构膨胀破坏，同时产生新的裂缝，使固化土结构疏松。因此采用的对策是：从固化剂组成考虑，加快钙矾石的生成速率，使盐渍土中的硫酸盐离子全部在早期生成钙矾石：同时延缓固化剂中胶结性水化物水化硅酸钙C-S-H凝胶的生成，使C-S-H胶结土颗粒形成的固化土结构主要在钙矾石形成以后生成，一方面减少钙矾石膨胀对水化硅酸钙形成的胶结结构的破坏，另一方面可修复因钙矾石膨胀带来的裂缝。此外，对于可以采用碾压工艺的情况，则采取在钙矾石膨胀稳定后增加碾压的方法，可将钙矾石产生膨胀过程导致的裂缝压实密合，消除钙矾石膨胀造成的固化土结构松散，并且有利于C-S-H凝胶胶结形成固化土结构。

本发明一种盐渍土的固化方法，其工艺如下：

(一)所使用的固化剂：

该固化剂与盐渍土样的质量比为1-30％，由组分(i)、组分(ii)、组分(iii)组合而成。各组分的掺量占固化剂总掺量的质量比例为：组分(i)：1-90％；组分(ii)：5-40％；组分(iii)：1-70％。其中组分(i)、组分(ii)主要作用是与盐渍土中的盐分发生反应，生成膨胀性物质；组分(iii)主要起胶结作用。各组分的组成如下：

组分(i)的原料为下述材料的一种或多种的组合(若为多种材料组合时，各材料可以任意质量比例混合)：明矾石，硫铝酸盐水泥，高铝酸盐水泥，采用煤矸石、粉煤灰等硅铝酸盐和石灰经水化、煅烧制备的水化物脱水相，芒硝，氧化铝，及其他含铝相物质。

组分(ii)为下述材料一种或多种组合(若为多种材料组合时，各材料可以任意质量比例混合)：生石灰、熟石灰、电石渣、氯化钙、碳酸钙，以及含上述成分的工业废渣或天然材料。

组分(iii)为下述材料中的一种或多种组合(若为多种材料组合时，各材料可以任意比例混合)：硅酸盐系列水泥、高炉矿渣、钢渣、煅烧煤矸石、粉煤灰，以及具有潜在水硬活性或火山灰活性的其他含活性硅铝的工业废渣或天然材料。

(二)盐渍土的固化方法：施工时，固化剂使用的方式有：

方式1：适用于气候干旱、养护困难、含盐量高的可碾压施工的场合。其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，成为固化土半成品，此时固化剂组分将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应基本稳定后(约1～30天内)，将固化剂组分(iii)的粉体或浆体再与固化土半成品搅拌均匀，然后摊铺碾压，固化剂组分(iii)水化形成胶结性水化物，将土颗粒和膨胀性晶体胶结成具有足够强度和耐久性的固化土路基或简易公路路面。

方式2：适用于有养护条件、含盐量不高且可以碾压施工的场合。其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，摊铺并碾压。首先固化剂组分(i)、组分(ii)将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应稳定后(约1～20天)，再碾压一遍。此后，组分(iii)水化生成的胶结性水化物，将土颗粒和膨胀性晶体胶结成具有足够强度和耐久性的固化土路基或简易公路路面。

方式3。其特征为：可以采用上述将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)的组合构成固化剂，作为深层搅拌法、旋喷法、粉喷桩法的固化剂，用于盐渍土地基的深层加固。

方式4。其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，成为固化土半成品，此时固化剂组分将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应基本稳定后(约1～30天内)，将固化剂组分(iii)的粉体或浆体再与固化土半成品搅拌均匀，作为全配比土料，然后将该全配比土料装入模具中加压成型，养护一定时间，所谓固化土砖。

方式5。其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，然后将其装入模具中加压成型，养护一定时间，所谓固化土砖。

本发明一种盐渍土的固化方法，其优点和功效是：它加快了钙矾石的生成速率，使盐渍土中的硫酸盐离子全部在早期生成钙矾石：同时延缓固化剂中胶结性水化物水化硅酸钙C-S-H凝胶的生成，使C-S-H胶结土颗粒形成的固化土结构主要在钙矾石形成以后生成，一方面减少钙矾石膨胀对水化硅酸钙形成的胶结结构的破坏，另一方面可修复因钙矾石膨胀带来的裂缝。此外，对于可以采用碾压工艺的情况，则采取在钙矾石膨胀稳定后增加碾压的方法，可将钙矾石产生膨胀过程导致的裂缝压实密合，消除钙矾石膨胀造成的固化土结构松散，并且有利于C-S-H凝胶胶结形成固化土结构，有效的解决了盐渍土的固化问题。

(四)具体实施方式：

实施例一

某盐渍土地区含盐量4％，其中硫酸根离子含量达1.7％。对该盐渍土进行固化加固。固化剂掺量占盐渍土样质量的12％。固化剂质量配比如下：高铝水泥∶石灰∶钢渣＝1∶1∶4；将各组分混合均匀，磨至细度为400m²/kg。将固化剂与盐渍土样采用深层搅拌法混合均匀，经过15d后压密。由于高铝水泥、石灰与盐渍土样的硫酸根离子快速反应生成膨胀性产物钙矾石，消耗掉盐渍土样的中的硫酸根离子；经过压密后膨胀松散的土样变成结构较密实的土体，此时钢渣经水化反应生成胶凝性产物，将土与钙矾石胶结并产生一定强度，因此使该盐渍土地基具有较高强度，可作为路基使用。

实施例二

某盐渍土地区含盐量2％，其中硫酸根离子含量0.9％。对该盐渍土进行固化加固。固化剂掺量占盐渍土样质量的18％。固化剂质量配比如下：由粉煤灰制得的水化物脱水相∶石灰∶水泥＝2∶1∶3；先将脱水相和石灰混合，并与盐渍土样采用深层搅拌混合均匀；7d后再将水泥与经过一次搅拌后的盐渍土样搅拌混合，然后碾压一遍。脱水相、石灰与盐渍土样的硫酸根离子快速反应生成钙矾石后，消耗掉了硫酸根离子，此时土样膨胀，但强度较低；当再次与水泥搅拌并经过碾压后后，碾压使土体结构密实，同时水泥将松散的土样胶结并产生一定强度。可作为路基使用。

实施例三

某盐渍土地区含盐量2％，其中硫酸根离子含量1.2％。采用粉喷桩法对该盐渍土进行固化加固。固化剂掺量占盐渍土样质量的24％。固化剂质量配比如下：硫铝酸盐水泥∶生石灰∶矿渣＝2∶1∶3。将固化剂混合均匀，采用粉喷法将固化剂与土样搅拌均匀，经过7d后对桩进行压密处理。桩参数如下：直径1.2m，间距1.0m，桩深4.5m。

实施例四

某盐渍土地区含盐量3％，其中硫酸根离子含量1.8％。对该盐渍土固化后压密制砖。采用的固化剂的掺量为28％，固化剂配比为：高铝水泥∶生石灰∶粉煤灰∶水泥＝1∶1∶2∶2。将固化剂混合后，与盐渍土搅拌均匀，放置7d，然后将混合物置于砖模内，压密，折模养护28d，制得成品砖。该砖可用于对砖性能要求不高的建筑物。

Claims (1)

1.一种盐渍土的固化方法，其特征在于：其工艺如下：

(一)所使用的固化剂：该固化剂与盐渍土样的质量比为1-30％，由组分(i)、组分(ii)、组分(iii)组合而成；各组分的掺量占总掺量的质量比例为：组分(i)：1-90％；组分(ii)：5-40％；组分(iii)：1-70％；其中组分(i)、组分(ii)主要作用是与盐渍土中的盐分发生反应，生成膨胀性物质；组分(iii)主要起胶结作用；各组分的组成如下：

组分(i)的原料为下述材料的一种或多种的组合：明矾石，硫铝酸盐水泥，高铝酸盐水泥，采用煤矸石、粉煤灰等硅铝酸盐和石灰经水化、煅烧制备的水化物脱水相，芒硝，氧化铝，及其他含铝相物质；

组分(ii)为下述材料一种或多种组合：生石灰、熟石灰、电石渣、氯化钙、碳酸钙，以及含上述成分的工业废渣或天然材料；

组分(iii)为下述材料中的一种或多种组合：硅酸盐系列水泥、高炉矿渣、钢渣、煅烧煤矸石、粉煤灰，以及具有潜在水硬活性或火山灰活性的其他含活性硅铝的工业废渣或天然材料；

(二)盐渍土的固化方法：施工时，固化剂使用的方式有：

方式1：适用于气候干旱、养护困难、含盐量高的可碾压施工的场合；其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，成为固化土半成品，此时固化剂组分将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应基本稳定后，将固化剂组分(iii)的粉体或浆体再与固化土半成品搅拌均匀，然后摊铺碾压，固化剂组分(iii)水化形成胶结性水化物，将土颗粒和膨胀性晶体胶结成具有足够强度和耐久性的固化土路基或简易公路路面；

方式2：适用于有养护条件、含盐量不高且可以碾压施工的场合；其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，摊铺并碾压。首先固化剂组分(i)、组分(ii)将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应稳定后，再碾压一遍；此后，组分(iii)水化生成的胶结性水化物，将土颗粒和膨胀性晶体胶结成具有足够强度和耐久性的固化土路基或简易公路路面；

方式3其特征为：可以采用上述将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)的组合构成固化剂，作为深层搅拌法、旋喷法、粉喷桩法的固化剂用于盐渍土地基的深层加固；

方式4其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，成为固化土半成品，此时固化剂组分将与盐渍土中的盐分发生反应，产生膨胀性物质；待该反应基本稳定后，将固化剂组分(iii)的粉体或浆体再与固化土半成品搅拌均匀，作为全配比土料，然后将该全配比土料装入磨具中加压成型，养护一定时间，所谓固化土砖；

方式5其特征为：先将固化剂组分(i)、组分(ii)、组分(iii)与盐渍土搅拌均匀，必要时可加适量水，然后其装入磨具中加压成型，养护一定时间，所谓固化土砖。