CN103664891B - 一种软土地基固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种软土地基固化剂，其中加入了作为所述固化剂改性剂的式I化合物，所述化合物以下述结构式所示。

Description

一种软土地基固化剂
技术领域
本发明涉及土木工程材料及建筑地基处理技术领域，具体涉及一种软土地基固化剂以及改性剂。
背景技术
随着经济的发展和城市资源的日益匮乏，近年来在沿海、沿江、沿河区域的软地基上进行的岩土工程日益增多。由于这些地基靠近水源，其土质中包括了大量的水源，导致这些软性地基的压缩性很强、稳定性很差。在进行相关设计和构建时，必须对地基进行多种处理工序，其中地基加固处理是在此类地基上建造建筑前的必须步骤。
目前，地基加固处理办法主要包括有排水固结法、换土垫层法、碾压夯实法、拌入固化法等。其中排水固结法适用领域相对较广，可以应用于除了渗透性能很差的泥炭土之外的几乎大部分软性地基，这种方法一般可通过堆载预压或者真空预压来实现。堆载预压通过在现场临时堆填土石等，对地基处理加载预压从而使得地基的沉降量能够提前完成，并通过地基土固结提高地基承载力，在达到要求后再卸除预压。真空预压是通过在待处理地基上铺设砂垫层，并竖直设立排水通道，然后用封装膜密封砂垫层，用真空泵进行抽气，使得封装膜下的真空度下降以在大气压力的作用下加快地基固结。换土垫层法是将地基中的局部软土移出，并填换为高强度、大密度的砂、碎石等，从而实现地基固定结实的目的。碾压夯实法是通过工程机械设备，将地基进行压实以提高地基强度的一种方法。拌入固化法通过在软性地基中拌入固化剂，使得软性地基与固化剂发生反应来提高地基强度的一种方法。
软土地基一般是指在静水或缓慢水流环境中沉积的饱和粘性土，并常夹有泥炭、贝壳及生物残骸，具有天然含水量和孔隙比大、透水性差、压缩性高、抗剪强度低、触动性和蠕变性大等特点。另一方面，目前我国有一些土木工程项目不得不建立在软土地基上，因此对软土地基的处理直接影响着土木工程项目的质量。地基处理中常采用的一种方法是固化处理，但软土的工程劣性增大了软土地基固化处理的难度。
目前，工程上通常将水泥或石灰等作为软土地基固化剂，采用直接搅拌法加固处理软土地基或类似地基。采用这些固化剂固化软土时，由于固化土所产生的生成物不能满足水化物种类和数量的特殊要求，导致成本较高，且耐水和耐盐性差，养护龄期需要14天甚至更长时间，可能会造成工期紧张和窝工现象；另外，这些固化剂不能满足不同水化物生成速度的协调性方面的需求，导致固化软土的强度无法保证，加固效果不理想，可能达不到施工质量的要求。因此开发出固化效果具有早强高强、施工工期短、施工方法简单的软土固化剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术不足，从制备原料角度出发，提供一种新型软土地基固化剂。该软土地基固化剂的主要成分包括水泥、缓凝剂、改性剂。其中改性剂组分和缓释剂两种组分有机结合，可生成胶凝性产物，能够将软土地基中的软土颗粒胶结到一起，在软土中水化时，可产生固体体积膨胀的水化产物，填充在软土的孔隙中，降低软土的孔隙率，增加密实度，提高固化软土的强度。
一种软土地基固化剂，其特征在于包括下述重量百分比的成分：铝酸盐水泥12-15%，式I化合物0.1-0.5%，聚乙烯醇0.01%-0.02%，水灰比为0.6计算，百分数以软土地总重量计算。所述式I化合物以如下结构表示
缓凝剂优选为聚乙烯醇。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。应该理解的是，本发明实施例所述方法仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制，在本发明的构思前提下对本发明制备方法的简单改进都属于本发明要求保护的范围。实施例1中用到的所有原料和溶剂均购自SigmaBiochemical and Organic Compounds for Research and Diagnostic Clinical Reagents公司。其它原料均为普通商购产品。
实施例1：式I化合物的制备
(1)于250ml单口圆底烧瓶中加入吡啶甲酮（20mmol）、盐酸苯肼（25mmol）、无水乙酸钠（30mmol）和100ml乙醇，磁力搅拌，50-60℃反应3h（TLC检测反应进行程度）。反应完毕后将反应液旋干，加入水洗涤，用乙酸乙酯萃取（3×100mL），合并有机层并用无水硫酸钠干燥，减压蒸馏得固体，不经纯化直接用于下一步。
(2)将步骤(1)合成的固体（10mmol）溶于DMF（30mmol），冰浴至0-5℃，滴加POCl3（60mmol）至上述混合液中，恢复常温搅拌1h，至60℃搅拌反应8h，冷却至常温后，倒入冰水中，用40%氢氧化钠溶液调PH至7-9，真空抽滤，并水洗3遍，乙醇重结晶，烘干后得固体，不经纯化直接用于下一步。
(3)取1mmol步骤(2)所得固体溶于乙醇（5ml），加入苄氧胺盐酸盐（1mmol）和乙酸钠（1.2mmol），50℃反应8h（TLC检测反应进行程度）。反应完毕后蒸去无水乙醇，加适量水于剩余物中，石油醚萃取（3×5mL），无水Na2SO4干燥，旋干有机层，再减压蒸干溶剂即得到固体物。无水乙醇重结晶或过柱纯化固体物可得到纯净的式I化合物。
1H NMR(300MHz,CDCl3,δppm):5.34(s,2H);7.30-7.53(m,11H);7.66(d,J=6.39Hz,2H);7.78(d,J=7.83Hz,2H);8.36(s,1H);8.84(s,1H).
实施例2：固化剂制备
(1)材料
利用天津滨海新区海边软土、山东青岛市海边软土以及北京天然软土配制不同的软土试样，其理化性质指标如下表所示。
表1
土样 ps(g/cm3) w/% n% WL/% WP/% IL IP/%
A 1.56 31.5 42 27.2 16.6 1.02 9.1
B 1.72 27.1 41.6 24.8 13.5 1.09 8.31
C 1.64 78.6 56.6 40.1 19.8 2.49 18.6
固化剂中所需铝酸盐水泥符合GB201-2000的要求，聚乙烯醇符合GB/T12010.3-2010的要求。
(2)按照试验配比称量土样和固化剂，倒入入搅拌锅中，开动搅拌机，搅拌机型号为UJZ-15型。将搅拌好的试验分3层装入50毫米见方的试模中，振实2分钟，成型。成型1天后拆模，将脱模的试样送入SYH-40Q型标准砂浆养护箱内养护，养护温度约20度，养护湿度大于96%。分别测定其抗压强度指标。
其中固化剂配比和固化试验结果如表2-4所示。其中表2中固化剂掺入量为10%，固化的软土为A；表3中固化剂掺入量为11%，固化的软土为B，表4中固化剂掺入量为10%，固化的软土为C。固化土试验均按照公路土工试验规程(JTG E40-2007)和公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTG E51-2009)进行。
表2
表3
表4
上述实施例为发明优选的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用作地基固化剂中改性剂的化合物，其特征在于其以下述结构式所示：
2.一种软土地基固化剂，其特征在于包括下述重量百分比的成分：铝酸盐水泥12-15％，式I化合物0.1-0.5％，聚乙烯醇0.01％-0.02％，水灰比为0.6计算，百分数以软土地总重量计算；所述的式I化合物结构式为
3.权利要求2所述固化剂的使用方法，其特征在于使用时将固化剂直接采用搅拌法与软土混和均匀，固化剂的掺入量为软土质量的10-11重量％。
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