CN104891893A - 一种针对沿海软基土固化强化材料及其应用 - Google Patents

一种针对沿海软基土固化强化材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种针对沿海软基土固化强化材料，包括以下重量份的组份：水泥5～10份，粉剂2～6份，减水剂0.5～1份，防渗剂0.5～1份，增强剂1～2份。本发明还提供了上述固化强化材料在水泥搅拌桩制备中的应用。本发明针对海岸软基含水量高、孔隙比大、腐蚀性强等一些特殊环境情况，在现有水泥搅拌桩材料的基础上添加了一些材料，能够提高水泥搅拌桩耐腐蚀、抗冲刷、防水渗的性能以及强度和承载力。此外，本发明所用材料都是无毒无害、绿色环保，粉煤灰、矿渣粉、煤渣粉和钢渣粉都属于废物再利用，有利于现如今的雾霾控制，有良好的经济价值和社会价值。

Description

一种针对沿海软基土固化强化材料及其应用
技术领域
本发明涉及一种固化强化材料，具体涉及一种针对沿海软基土固化强化材料，属于岩土工程领域。
背景技术
我国海岸线漫长、海域辽阔，随着我国经济的快速发展，包括海洋工程在内的许多基础工程建设必将成倍增加。海洋资源的开发及海边工程的实施与地基的承载力密切相关。以水泥或石灰作为固化剂，掺入高效减水剂等材料制作的水泥搅拌桩，用来加固天然地基已被广泛应用于实际工程中，形成的加固体可作为竖向承载的复合地基、基坑工程中的挡土墙或防渗止水帷幕、路基或堤基工程中的大体积稳定土等，工程量巨大。
但是海水侵蚀和海水冲刷是水泥搅拌桩处理沿海软基设计中需要特别关注的两个问题。沿海软基土含水量高，且水中含有大量的SO4 2-和Cl-，对水泥搅拌桩具有较强的结晶分解复合类腐蚀性，从而使其劣化。目前水泥搅拌桩的材料主要是水泥、粉煤灰、高效减水剂，其强度、防渗透、耐腐蚀、抗冲刷性能还有待进一步提高。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于满足水泥搅拌桩在沿海软基的特殊环境下对耐腐蚀、防渗透、抗冲刷、强度方面的特殊要求，提供一种耐腐蚀、防渗透、抗冲刷、高强度的固化强化材料，应用于岩土工程水泥搅拌桩。
技术方案：本发明提供的一种针对沿海软基土固化强化材料，包括以下重量份的组份：水泥5～10份，粉剂2～6份，减水剂0.5～1份，防渗剂0.5～1份，增强剂1～2份。
作为优选，所述水泥为硅酸盐类水泥或铝酸盐类水泥，且水灰比为0.35～0.45。
作为另一种优选，所述粉剂选自粉煤灰、矿渣粉、煤渣粉和钢渣粉中的一种或多种。
作为另一种优选，所述减水剂为脂肪族高效减水剂或萘系高效减水剂。
作为另一种优选，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂。
作为另一种优选，所述增强剂为聚丙烯纤维。
本发明还提供了上述针对沿海软基土固化强化材料在水泥搅拌桩制备中的应用，包括以下步骤：将水泥、粉剂和增强剂混匀，再缓慢加入减水剂；搅拌3～5min后，再缓慢加入防渗剂，得浆料；搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆料边提升搅拌，并进行复搅。
有益效果：本发明针对海岸软基含水量高、孔隙比大、腐蚀性强等一些特殊环境情况，在现有水泥搅拌桩材料的基础上添加了一些材料，能够提高水泥搅拌桩耐腐蚀、抗冲刷、防水渗的性能以及强度和承载力。此外，本发明所用材料都是无毒无害、绿色环保，粉煤灰、矿渣粉、煤渣粉和钢渣粉都属于废物再利用，有利于现如今的雾霾控制，有良好的经济价值和社会价值。
本发明充分利用了粉剂、防渗剂和增强剂材料的特殊性能，增强了水泥搅拌桩的耐腐蚀、防渗性、抗冲刷性及强度，适合应用于沿海软基海水腐蚀、海水冲刷、含水量高的特殊环境。水泥在掺入粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉、煤渣粉等一种或多种矿物质材料后，水泥的水化产物与其活性成分Al2O3、SO2等组分反应生成水化硅酸钙及水化硫铝酸钙，细化空隙，增强其抗渗透性、强度，从而使腐蚀性弱化。聚丙烯纤维的加入，增强了材料的粘聚力，且材料内部能够形成一种复杂的三维结构，传递分散了海水冲刷形成的冲刷力，提高了其抗冲刷性能。掺入憎水性有机硅树脂可以形成一种具有烷基基团的憎水性薄膜，可以有效防止水分子的渗入，使得水的渗透破坏能力降低。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥10份，粉剂6份，减水剂1份，防渗剂1份，增强剂2份，以重量份计。所述水泥为硅酸盐类，且水灰比0.4，所述粉剂粉煤灰，所述减水剂为脂肪族高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：5.2MPa；14天20min冲刷速率：0.44g/min；60天后试块增重：5.4g。
实施例2
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥10份，粉剂6份，减水剂1份，防渗剂1份，增强剂2份，以重量份计。所述水泥为硅酸盐类，且水灰比0.4，所述粉剂矿渣粉，所述减水剂为脂肪族高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：6.3MPa；14天20min冲刷速率：0.41g/min；60天后试块增重：4.4g。
实施例3
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥10份，粉剂6份，减水剂1份，防渗剂1份，增强剂2份，以重量份计。所述水泥为硅酸盐类，且水灰比0.4，所述粉剂煤渣粉，所述减水剂为脂肪族高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：:5.7MPa；14天20min冲刷速率：0.51g/min；60天后试块增重：4.7g。
实施例4
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥10份，粉剂6份，减水剂1份，防渗剂1份，增强剂2份，以重量份计。所述水泥为铝酸盐类，且水灰比0.4，所述粉剂钢渣粉，所述减水剂为脂肪族高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：4.3MPa；14天20min冲刷速率：0.62g/min；60天后试块增重：7.2g。
实施例5
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥8份，粉剂4份，减水剂0.8份，防渗剂0.8份，增强剂1.5份，以重量份计。所述水泥为铝酸盐类，且水灰比0.35，所述粉剂钢渣粉，所述减水剂为萘系高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：4.3MPa；14天20min冲刷速率：0.61g/min；60天后试块增重：5.8g。
实施例6
针对沿海软基土固化强化材料，包括如下组分：水泥5份，粉剂2份，减水剂0.5份，防渗剂0.5份，增强剂0份，以重量份计。所述水泥为硅酸盐类，且水灰比0.45，所述粉剂钢渣粉，所述减水剂为萘系高效减水剂，所述防渗剂为憎水性有机硅树脂，所述增强剂为聚丙烯纤维。
其制备方法，包括以下步骤：先将水泥、粉剂、增强剂混匀，再缓慢加入减水剂，3～5min后，将防渗剂缓慢加入，搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：4.3MPa；14天20min冲刷速率：0.58g/min；60天后试块增重：6.2g。
对比例：
固化强化材料，包括如下组分：水泥10份，粉煤灰5份，减水剂1份，以重量份计。
将水泥、粉煤灰及高效减水剂搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆边提升搅拌，并进行复搅。
经检测：28天抗压强度：2.8MPa；14天20min冲刷速率：1.33g/min；60天后试块增重：9.3g。
经对比发现，实施例1～4的针对沿海软基土固化强化材料抗压强度明显高于对比例，14天20min冲刷速率和增重量明显低于对比例。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (8)

1.一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：包括以下重量份的组份：水泥5～10份，粉剂2～6份，减水剂0.5～1份，防渗剂0.5～1份，增强剂1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：所述水泥为硅酸盐类水泥或铝酸盐类水泥，且水灰比为0.35～0.45。
3.根据权利要求1所述的一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：所述粉剂选自粉煤灰、矿渣粉、煤渣粉和钢渣粉中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：所述减水剂为脂肪族高效减水剂或萘系高效减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：所述防渗剂为憎水性有机硅树脂。
6.根据权利要求1所述的一种针对沿海软基土固化强化材料，其特征在于：所述增强剂为聚丙烯纤维。
7.权利要求1至6任一项所述的针对沿海软基土固化强化材料在水泥搅拌桩制备中的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：包括以下步骤：将水泥、粉剂和增强剂混匀，再缓慢加入减水剂；搅拌3～5min后，再缓慢加入防渗剂，得浆料；搅拌均匀后倒入集料斗中，当钻机行进至设计深度时，搅拌头反转，边喷浆料边提升搅拌，并进行复搅。
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