CN102260062A

CN102260062A - 一种用于稳定浅层流砂土的固化剂

Info

Publication number: CN102260062A
Application number: CN 201110139743
Authority: CN
Inventors: 朱志铎; 魏仁杰; 谭敏
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种用于稳定浅层流砂土的固化剂，按质量百分比该固化剂由以下组分组成：水泥20%、电石渣20%、矿渣微粉20%和粉煤灰40%。该组分的固化剂可以提高加固浅层流砂土的强度和水稳性，对浅层流砂土进行固化稳定，达到流砂土稳定的工程要求。

Description

一种用于稳定浅层流砂土的固化剂

技术领域

本发明属于土木建筑材料技术领域，具体来说，涉及一种用于稳定浅层流砂土的固化剂。

背景技术

流砂现象多发生在粉土和粉砂土层中，这类土的粒度组成以粉粒和细砂粒为主，其土壤空隙大、含水量大、粘粒含量小、颗粒均匀，结构联结弱。流砂土分布广泛，且分布区域往往水系发达、地下水位较高，有时流砂土直接位于地表，没有可供工程利用的硬壳层，这种特殊的地质环境往往给工程施工带来很大的困难。目前对于浅层流砂土的处理主要有土工合成材料加固法、砂垫层法、开挖换填法及水泥搅拌桩法等，但这些方法的施工成本高、周期长、对周边环境干扰大且对施工作业要求高等特点，使得人们开始尝试使用掺加固化材料来对流砂土进行稳定处理，例如采用石灰作为固化剂。然而由于流砂土多为粉土及粉砂土，它们在物质组成、结构特征等方面与粘性土和淤泥质土存在很大差异，因此用加固粘性土和淤泥质土的石灰加固流砂土，其强度和水稳性不高，往往达不到预期的稳固效果。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于稳定浅层流砂土的固化剂，该固化剂可以提高加固浅层流砂土的强度和水稳性，对浅层流砂土进行固化稳定，达到流砂土稳定的工程要求。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种用于稳定浅层流砂土的固化剂，按质量百分比该固化剂由以下组分组成：

水泥 20%

电石渣 20%

矿渣微粉 20%

粉煤灰 40%。

有益效果：与现有技术相比，采用本技术方案的优点是：

1．提高加固浅层流砂土的强度和水稳性，对浅层流砂土进行固化稳定，达到流砂土稳定的工程要求。本技术方案中的水泥、电石渣、矿渣微粉和粉煤灰混合后形成的固化剂，该固化剂与浅层流砂土混合后，通过形成水化物体系，充分包裹胶结分散的土颗粒并填充土团粒内的空隙，在浅层流砂土中形成具有一定强度的、有效防止地下水上升的“硬壳层”，并有效地控制流砂的“流动”，达到固化稳定的目的。

2．充分利用工业废物，节能环保。本技术方案中的固化剂的主要组分：电石渣、矿渣微粉和粉煤灰都为工业废料，并且占到固化剂质量的80%。固化剂的各组分材料在各地极易购取，成本低。同时，该固化剂的制备可以消耗大量的工业废料，节约资源，有利于环境保护，属于低碳、绿色、环保型产品，具有良好的经济效益。

具体实施方式

本发明的一种用于稳定浅层流砂土的固化剂，按质量百分比该固化剂由以下组分组成：水泥 20%，电石渣20%，矿渣微粉20%，粉煤灰40%。该固化剂的制备，只需要将各组分按照质量百分数混合后，搅拌均匀即可。

上述组分及含量的固化剂中，水泥可以发挥火山灰质胶凝材料的水化和火山灰效应。电石渣不仅可以提供氢氧化钙（化学式Ca(OH)₂）饱和的水化环境，还可以激发火山灰质胶凝材料的活性和土壤本身的活性。矿渣微粉和粉煤灰可减缓胶结性水化物的生成速率，改善与膨胀性水化物生成速率的协调性。当固化剂按照一定比例加入诸如粉砂土等的浅层流砂土中充分混合后，在一定的压实度下紧密接触，固化剂和粉砂土中各种矿物和化学成份间就开始了一系列物理化学反应。粉煤灰主要发挥水化作用，矿渣微粉、电石渣发挥激发作用，激发土壤本身的活性，生成水化物体系，同时，按照本技术方案中的各组分的含量来配置固化剂，使得各个组分之间产生良好的技术耦合性，保证膨胀性水化物与胶结性水化物的生长过程必须协调。由此，该固化剂可以提高加固浅层流砂土的强度和水稳性，对浅层流砂土进行固化稳定，达到流砂土稳定的工程要求。

下面通过实施例和对比例来进一步说明本发明。在以下实施例和对比例中，用无侧限抗压强度（单位：kPa）来表示加固浅层流砂土的强度特性，这一数值越高，说明加固浅层流砂土的强度就越高；用水稳系数表示加固浅层流砂土的水稳性，水稳系数是浸水养护试件的无侧限抗压强度与标准养护试件的无侧限抗压强度的比值，水稳系数越接近1，说明加固浅层流砂土的水稳性就越好。

本技术方案中使用的各组分可以通过市场购得。

实施例

（1）试验材料

本实施例中使用的各组分为：

水泥：为江苏磊达股份有限公司生产的P.O32.5 (缓凝)水泥，按照GB/T1346-2001试验规程试验，初凝、终凝时间分别为298min、369min ,抗压强度为12.5Mpa，水泥细度、安定性均符合GB175-1999的质量标准要求。

电石渣：为江苏省常州市乙炔制造公司生产，其中氧化钙（CaO）含量为68.99%，烧失量为24.85%。

矿渣微粉：为南京江南水泥有限公司生产，有效硅含量为56.8％，比表面积为35000 cm²/g。

粉煤灰：产地为镇江，按照GB/T176-1996标准测试，其SiO₂、Fe₂O₃、Al₂O₃的总含量为79.16%，烧失量为7.79% ,比表面积为2520cm²/g,依据JTJ034-2000标准评定，均满足标准要求。

试验所用土样取自江苏临海地区典型粉砂土，在使用前进行了晾晒，其基本的物理力学性质指标如表1。粉砂土属于浅层流沙土。

表1 粉砂土的基本物理力学性质

（2）试验方法

第一步：制备固化剂：将水泥 20%、电石渣20%、矿渣微粉20%、粉煤灰40%（质量百分数）均匀混合后，形成固化剂。

第二步：将第一步中的固化剂与土按照6：94的质量比混合，并均匀搅拌。

第三步：进行无侧限抗压强度试验。

无侧限抗压强度试验：试样为φ5cm×5cm的圆柱体，在最佳含水量时采用静力压实成型，压实度为96%，养护制度为标准养护：养护龄期为7天时，标养6天，浸水1天；养护龄期为28天时，标养27天，浸水1天。浸水养护：养护龄期为7天时，标养3天，浸水4天；养护龄期为28天时，标养7天，浸水21天。水稳系数：对于同一试样，水稳系数是浸水养护试件的无侧限抗压强度与标准养护试件的无侧限抗压强度的比值。

（3）试验结果如表2所示。

对比例

与实施例相比，对比例使用的材料不同，用石灰替代固化剂。具体来说，对比例中使用的石灰：符合Ⅲ级石灰各项技术指标的要求，石灰土拌和用灰为消石灰，在使用前一周进行充分消解并全部通过20mm的方孔筛。试验方法分为两步：第一步：将石灰与土按照6：94的质量比混合，并均匀搅拌。第二步：进行无侧限抗压强度试验。具体过程与实施例相同。试验结果如表2所示。

表2 无侧限抗压强度试验结果（kPa）

从表2中可以看出：在标准养护，7天下，本技术方案的固化剂固化粉砂土的无侧限抗压强度是336.86 kPa，而石灰固化粉砂土的无侧限抗压强度是186.58 kPa，采用本技术方案的固化剂是掺加同等掺量石灰土强度的1.81倍。在标准养护，28天龄期下，本技术方案的固化剂固化粉砂土的无侧限抗压强度是398.39kPa，而石灰固化粉砂土的无侧限抗压强度是259.97kPa，采用本技术方案的固化剂是掺加同等掺量石灰土强度的1.53倍。在7天龄期的标准养护下，本技术方案的固化剂的水稳系数是0.89，石灰的水稳系数是0.86，固化剂的水稳性优于石灰的水稳性。在28天龄期的标准养护下，本技术方案的固化剂的水稳系数是0.89，石灰的水稳系数是0.79，固化剂的水稳性优于石灰的水稳性。由此，与石灰相比，本技术方案的固化剂固化土的强度高，而且固化粉砂土的强度随龄期的增加也随之增加。在不同龄期下，固化剂固化土的水稳系数大于石灰固化土的水稳系数，说明固化剂固化粉砂土的水稳性较好。

Claims

1.一种用于稳定浅层流砂土的固化剂，按质量百分比该固化剂由以下组分组成：

水泥 20%，

电石渣 20%，

矿渣微粉 20%，

粉煤灰 40%。