CN102517031A - 一种新型淤泥质土复合固化剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型淤泥质土复合固化剂，以水泥为凝胶性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成，碱性激发组分选用水玻璃和氢氧化钠；膨胀组分选用石膏；表面活性剂选用三乙醇胺和高效减水剂，特点是还包括抗裂组分，所述的抗裂组分选用玻璃纤维，各组分按质量百分比为：水泥12～16%，石膏2～5%，水玻璃4～8%，氢氧化钠0.4～0.8%，三乙醇胺0.02～0.1%，高效减水剂1.5～2.5%，玻璃纤维0.4～2%，优点是具有抗拉和抗折性能好、抗剪强度高、后期强度稳定、水稳性好等优点，可在淤泥质土场地通过深层搅拌法生成复合地基。

Description

一种新型淤泥质土复合固化剂

技术领域

本发明涉及一种用于淤泥质土固化的材料，尤其是涉及一种新型淤泥质土复合固化剂。

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。

淤泥及淤泥质土是在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并伴有微生物作用的一种结构性土，它的含水量接近或超过液限，孔隙比大于1，有的高达2.5；压缩系数大于0.5×10帕，有的超过2×10帕；渗透系数为10～10厘米/秒；容许承载力一般为30～100千帕。我国沿海城市有大量由淤泥质土组成的软土地基，其中大部分是塘河淤泥、酸性土、泥炭土等高有机质含量的土（有机质含量>60%），而在这样的软土地区进行众多工程的建设，仅通过增加水泥掺量，固化效果往往难以满足工程要求，从而产生二次地基处理，改良成本大大增加。另外，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淤泥将成为难以回避的现实。因此，开发适用于我国沿海淤泥质土的特点的低成本、高性能的土壤固化剂将具有重要的现实意义。

中国专利名称为淤泥质土复合固化剂（申请号为200710070010.2）公开了一种以普通硅酸盐水泥为凝胶性材料，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、萘系减水剂（FDN），具有价格便宜、早期强度高、后期强度稳定、水稳定性、抗冻性能好的优点，但是采用该复合固化剂固化后的土体抗拉强度低，抗剪强度提高不明显，抗折强度低、且破坏仍呈脆性破坏，延性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抗拉性能优越，同时提高抗剪强度和抗折强度的新型淤泥质土复合固化剂。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型淤泥质土复合固化剂，以水泥为凝胶性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成，碱性激发组分选用水玻璃和氢氧化钠；膨胀组分选用石膏；表面活性剂选用三乙醇胺和高效减水剂，还包括抗裂组分，所述的抗裂组分选用玻璃纤维，各组分按质量百分比为：

成分                          质量组成％

水泥：                        12～16

石膏：                        2～5

水玻璃：                      4～8

氢氧化钠：                    0.4～0.8

三乙醇胺：                    0.02～0.1

高效减水剂FDN：              1.5～2.5

玻璃纤维：                    0.4～2

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均为与水泥质量的百分比。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的新型淤泥质土复合固化剂，在分析淤泥质土特点的基础上，结合玻璃纤维抗拉强度高、吸水性小且价格低廉的特点，分别从提高淤泥质土抗拉强度、抗剪强度、添加膨胀组分、提高土壤PH值、调节水泥离子和粘土颗粒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。与中国专利淤泥质土复合固化剂（申请号为200710070010.2）相比抗拉、抗折性能优越，同时玻璃纤维的掺入提高了淤泥质土的粘聚力，抗剪强度得到了较大幅度提高。生石灰主要用来中和土壤中的酸，提高土壤PH值，对于提高固化土的强度作用并不明显，并且过多使用时甚至会降低固化土的强度，况且碱性激发组中已有水玻璃和氢氧化钠，因此省去了中国专利淤泥质土复合固化剂（申请号为200710070010.2）中的生石灰。

综上所述，本发明新型淤泥质土复合固化剂具有抗拉和抗折性能好、抗剪强度高、水稳性好等优点，可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

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

下面用实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此，保护范围以权力要求为准。

一、具体实施例

实施例1

土壤选用淤泥质黏土，其性能指标见表1

表1  淤泥质土样的物理力学指标

在试验前，将土样过2mm筛除去杂质，称取部分筛余的土样，添加土样质量5％的腐殖酸（腐植酸是有机质土区别于无机质土的一个主要指标，加腐质酸的目的是制配不同的有机质土）到筛余土样中，搅拌均匀制成有机质土以备试验用。

表2 新型淤泥质土复合固化剂组分   

 

称取500g制备的有机质土样，按表2的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个直径39.1mm、高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均无侧限抗压强度可达0.921MPa，60天的平均无侧限抗压强度可达1.743 MPa。

 实施例2

表3 新型淤泥质土复合固化剂组分

称取500g制备的有机质土样，按表3的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个直径39.1mm、高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均无侧限抗压强度可达0.932MPa，60天的平均无侧限抗压强度可达1.734 MPa。

 实施例3

表4 新型淤泥质土复合固化剂组分

 

称取500g制备的有机质土样，按表4的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个直径39.1mm、高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均无侧限抗压强度可达1.052MPa，60天的平均无侧限抗压强度可达1.950 MPa。

  二、对比试验

将本发明的新型淤泥质土复合固化剂组分与现有技术中国专利名称为淤泥质土复合固化剂（申请号为200710070010.2）的淤泥质土复合固化剂相比，测量其无侧限抗压强度、抗剪强度、抗折强度、抗拉强度，结果如下：

1、无侧限抗压强度对照组

表5 无侧限抗压强度对比试验

 

称取500g制备的有机质土样，按表5现有技术的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个直径39.1mm、高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均无侧限抗压强度可达0.870MPa，60天的平均无侧限抗压强度可达1.650 MPa。本发明与现有技术相比7天的平均无侧限抗压强度提高了5.86%，60天的平均无侧限抗压强度提高了5.64%。

 2、抗剪强度对照组

表6 三轴压缩剪切对比试验

称取500g制备的有机质土样，按表6现有技术的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个直径39.1mm、高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，其7天的平均抗剪强度可达0.213MPa，60天的平均抗剪强度可达0.422 MPa。本发明7天平均抗剪强度可达0.397MPa，60天的平均抗剪强度可达0.781 MPa，与现有技术相比7天和60天的平均抗剪强度分别提高了86.4%和85.1%。

 3、抗折强度对照组

表7 抗折强度对比试验

 

称取2000g制备的有机质土样，按表7现有技术的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个40mm×40mm×160mm长方体平行试样，标准养护，其7天的平均抗折强度可达0.320MPa，60天的平均抗折强度可达0.764 MPa。本发明7天平均抗折强度可达0.657MPa，60天的平均抗折强度可达1.541 MPa，与现有技术相比7天和60天的平均抗折强度分别提高了105.3% 和101.7%。

 4、抗拉强度对照组

表8 抗拉强度对比试验

   

称取2000g制备的有机质土样，按表8现有技术的配比添加固化剂，将混合物搅拌均匀制成3个40mm×40mm×160mm长方体平行试样，标准养护，其7天的平均抗拉强度可达0.632 MPa，60天的平均抗拉强度可达1.141 MPa。本发明7天平均抗拉强度可达1.114 MPa，60天的平均抗拉强度可达1.974 MPa，与现有技术相比7天和60天的平均抗拉强度分别提高了76.3%和73%。

综上所述，本发明新型淤泥质土复合固化剂与中国专利淤泥质土复合固化剂（申请号为200710070010.2）相比抗剪强度、抗拉强度和抗折强度都得到较大程度的提高。 

Claims (1)

1.一种新型淤泥质土复合固化剂，以水泥为凝胶性材料，配以碱性激发组分、膨胀组分和表面活性剂混合而成，膨胀组分选用石膏，表面活性剂选用三乙醇胺和高效减水剂，其特征在于：碱性激发组分选用水玻璃和氢氧化钠；还包括抗裂组分，所述的抗裂组分选用玻璃纤维，各组分按质量百分比为：

成分                          质量组成％

水泥：                        12～16

石膏：                        2～5

水玻璃：                      4～8

氢氧化钠：                    0.4～0.8

三乙醇胺：                    0.02～0.1

高效减水剂FDN：              1.5～2.5

玻璃纤维：                    0.4～2

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均为与水泥质量的百分比。