CN103979888A - 一种土壤快速固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种土壤快速固化剂及其制备方法。固化剂的成分是强度等级为52.5或52.5R硅酸盐水泥与速凝固化剂；硅酸盐水泥占80-90份，速凝固化剂占10-20份；速凝固化剂的成分是：铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，三者的质量比是，55-75：10-25：10-20；制备方法是先将铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠搅拌均匀制成速凝固化剂，再与强度等级为52.5或52.5R硅酸盐水泥搅拌均匀制成一种土壤快速固化剂。本发明土壤固化剂与土拌和后凝固硬化快，早期强度高；对含水量和压实度要求低，施工简单、快速，可应用于水利工程、交通工程等需要土壤快速凝固硬化的工程。

Description

一种土壤快速固化剂及其制备方法

技术领域   

本发明涉及一种工程材料及其制备方法，具体涉及一种土壤快速固化剂，以及这种快速固化剂的制备方法。主要应用于水利工程、交通工程等。

背景技术    

目前国内市场上有许多种土体固化剂，如天津水利科学研究所的李刚、孙永军等对HAS土体固化剂、奥特塞特土壤固化剂的性能进行了研究，他们的研究结果显示：在土中加入HAS土体固化剂后，其7d、14d、28d抗压强度可达到：3.9MPa、4.5MPa、5.1MPa；在土中加入奥特塞特土壤固化剂后，其14d、28d抗压强度可达到4.3 MPa、5.0 MPa。北京科技大学岳涛发明了一种称为SSK的土体固化剂，其主要成分是石灰和固体废弃物，这种土体固化剂加入土体后，其7d抗压强度可达到3.0MPa左右；从大量的研究文献看，目前土体固化剂对土体强度的促进作用主要是在7d以后才显现出来，即在土中掺入普通土壤固化剂后，早期强度较低。

另一方面，国内土的固化方法一般是在土的最优含水率条件下，在土中加入适量的固化剂，碾压密实度≥98%，以土体14d或28d无侧限抗压强度为最终强度。这类固化剂需要配合土在最优含水率条件下加入，抗压强度受含水率的影响控制较大。

综上所述，目前市面上的普通土壤固化剂存大两个缺点：1.早期强度较低；2.强度受含水率影响较大。这种土体固化剂不适用于快速抢险加固工程，雨雪天气施工受到很大的约束，无法及时就地取材，解决工程中所遇到的问题。因此有必要研发一种凝结硬化时间短，强度发展快的土壤固化剂。

发明内容

针对目前土壤固化剂早期强度低、受土壤含水率影响较大的不足，本发明的目的是提供一种土壤快速固化剂及其制备方法。主要应用于需土壤快速凝固硬化的工程建设领域，如水利工程抢险、公路路基快速凝固硬化、建筑工地临时道路快速固化通车等。

上述发明目的是通过以下的技术方案实现的：

一种土壤快速固化剂，其特征在于，该固化剂由硅酸盐水泥与速凝固化剂组成；其中硅酸盐水泥的质量占总质量的80-90；速凝固化剂的质量占总质量的10-20；所述速凝固化剂的成分是：铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠；三者的质量比为55-75：10-25：10-20。

所述的一种土壤快速固化剂，其特征在于所述的硅酸盐水泥强度等级为52.5或52.5R，且性能指标要符合GB175-2007中相关规定；所述的铝酸钙比表面积不小于300m²/kg，所述的铝酸钠和硫酸钠比表面积不小于250 m²/kg。

所述的一种土壤快速固化材料，其特征在于所述硅酸盐水泥的质量比占总质量的85；所述速凝固化剂的质量比占总质量的15。

所述的一种土壤快速固化材料，其特征在于所述铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠三者的质量比为：70：15：15。

所述的一种土壤快速固化材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

⑴． 按质量比秤量铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，分别为55-75：10-25：10-20，置于干燥搅拌器内，搅拌时间在10~20min，搅拌均匀，制成速凝固化剂；

⑵．把硅酸盐水泥、速凝固化剂按质量比80-90：10-20秤量好，置于干燥搅拌器内，搅拌时间为15~30min，搅拌均匀制成快速抢险加固剂。

硅酸盐水泥、速凝固化剂。其中硅酸盐水泥占总质量的80份-90份；速凝固化剂占总质量的10份-20份。本申请推荐，两者的最佳质量比为：硅酸盐水泥占总质量的85份；速凝固化剂占总质量的15份。

速凝固化剂的主要成分是：铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠；三者的质量比为：55-75：10-25：10-20。在大量试验的基础上，本申请推荐三者的最佳质量比为：70：15：15。

利用本发明所制备的土壤快速固化剂对不同土体性能测试性能如下：

表1  配合比（质量比）

编号	水	土	固化剂
				S1	15	80	20
S2	20	80	20
				S3	25	80	20
S4	30	80	20

说明：表1配合比中所用的土为粉质砂性土。

表2   土体无侧限抗压强度(MPa)

编号  时间	4h	12h	24h	72h
					S1	1.8	2.2	2.7	3.6
S2	1.4	1.7	2.5	3.4
					S3	1.3	1.6	1.8	3.3
S4	1.1	1.5	1.7	2.6

表3  配合比（质量比）

编号	水	土	固化剂
				N1	20	85	15
N2	25	85	15
				N3	30	85	15
N4	35	85	15

说明：表3配合比中所用的土为粘性土。

 

表4   土体无侧限抗压强度(MPa)

编号  时间	4h	12h	24h	72h
					N1	2.1	2.4	2.9	4.0
N2	1.9	2.2	2.4	3.4
					N3	1.6	2.1	2.2	3.0
N4	1.0	1.4	1.6	2.4

本发明“一种土壤快速固化剂及其制备方法”与传统土壤固化材料相比，具有以下优点：

1、凝结硬化时间短，强度发展快

目前国内土体固化剂无侧限抗压强度以3d、7d无侧限抗压强度在1.0 MPa -3.5MPa，凝结硬化时间较长，强度发展较慢，而使用本发明中的堤岸快速抢险加固材料60min-240min后，土体的无侧限抗压强度可达到1.0MPa-2.5 MPa，可使土壤快速凝固硬化。

2、可在高含水率条件下快速固化

传统土壤固化剂需在土体的最优含水率条件下进行碾压施工，且碾压密实度须大于98%，才能在规定龄期取得较好的无侧限抗压强度。而本发明所提供的土壤快速固化材料不受最优含水率和碾压密实度制约，其中含水率可以在12%~35%之间变化，只要搅拌均匀，均可实现快速凝固硬化，另一方面，快速固化材料与土壤、水混合均匀后，无需碾压密实度须大于98%，只需适当碾压整平即可。因此本发明提供的土壤快速凝固硬化材料应用范围和对工程建设条件的适应性显著提高。

具体实施方式

配制土壤快速固化剂的具体实施方法如下：

实施例1：一种土壤快速固化剂及其制备方法，制备步骤如下：

1、按质量比为60：20：20的比例秤量一定量的铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，放入干燥搅拌器内，搅拌15min，制成速凝固化剂；

2、把普通硅酸盐水泥、速凝固化剂按硅酸盐水泥占总质量的80，速凝固化剂占总质量的20比例秤量好，放入干燥搅拌器内，搅拌时间为20min，搅拌均匀后，制成土壤快速固化剂。

实施例2：一种土壤快速固化剂及其制备方法，制备步骤如下：

1、按质量比为70：20：10的比例秤量一定量的铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，放入干燥搅拌器内，搅拌10min，制成速凝固化剂；

2、把普通硅酸盐水泥、速凝固化剂按硅酸盐水泥占总质量的85，速凝固化剂占总质量的15比例秤量好，放入干燥搅拌器内，搅拌时间为50min，搅拌均匀后，制成土壤快速固化剂。

实施例3：一种土壤快速固化剂及其制备方法，制备步骤如下：

1、按质量比为75：15：10的比例秤量一定量的铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，放入干燥搅拌器内，搅拌17min，制成速凝固化剂；

2、把普通硅酸盐水泥、速凝固化剂按硅酸盐水泥占总质量的90，速凝固化剂占总质量的10比例秤量好，放入干燥搅拌器内，搅拌时间为15min，搅拌均匀后，制成土壤快速固化剂。

实施例4：

1、按质量比为55：25：20的比例秤量一定量的铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，放入干燥搅拌器内，搅拌20min，制成速凝固化剂；

2、把普通硅酸盐水泥、速凝固化剂按硅酸盐水泥占总质量的90，速凝固化剂占总质量的10比例秤量好，放入干燥搅拌器内，搅拌时间为25min，搅拌均匀后，制成土壤快速固化剂。

实施例5，与实施例1基本相同，但有以下改变：其中，硅酸盐水泥的质量占总质量的85；速凝固化剂的质量比占总质量的15；铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠三者的质量比为：65：25：10。

实施例6，与实施例1基本相同，但有以下改变：其中，铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠三者的质量比为：70：15：15。

实施例7，与实施例2基本相同，但有以下改变：其中，铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠三者的质量比为：70：10：20。

Claims (5)

1. 一种土壤快速固化剂，其特征在于，该固化剂由硅酸盐水泥与速凝固化剂组成；其中硅酸盐水泥的质量占总质量的80-90；速凝固化剂的质量占总质量的10-20；所述速凝固化剂的成分是：铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠；三者的质量比为55-75：10-25：10-20。

2.根据权利要求1所述的一种土壤快速固化剂，其特征在于所述的硅酸盐水泥强度等级为52.5或52.5R，且性能指标要符合GB175-2007中相关规定；所述的铝酸钙比表面积不小于300m²/kg，所述的铝酸钠和硫酸钠比表面积不小于250 m²/kg。

3.根据权利要求1所述的一种土壤快速固化材料，其特征在于所述硅酸盐水泥的质量比占总质量的85；所述速凝固化剂的质量比占总质量的15。

4. 根据权利要求1或3所述的一种土壤快速固化材料，其特征在于所述铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠三者的质量比为：70：15：15。

5.一种制备权利要求1所述的一种土壤快速固化材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

⑴． 按质量比秤量铝酸钙、铝酸钠、硫酸钠，分别为55-75：10-25：10-20，置于干燥搅拌器内，搅拌时间在10~20min，搅拌均匀，制成速凝固化剂；

⑵． 把硅酸盐水泥、速凝固化剂按质量比80-90：10-20秤量好，置于干燥搅拌器内，搅拌时间为15~30min，搅拌均匀制成快速抢险加固剂。