CN105152615A

CN105152615A - 基于全固废的软土基础固结与减压材料及其应用方法

Info

Publication number: CN105152615A
Application number: CN201510510650.5A
Authority: CN
Inventors: 刘祥勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2015-12-16

Abstract

本发明涉及建材领域，尤其是基于全固废的软土基础固结与减压材料及其应用方法，其特征在于：所述材料由炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉以及废弃灰砖粉组成。本发明的优点是：采用全固废生产软土基础固结与水渗透压减缓材料，降低传统软土基础固结成本高的问题，同时提高固结基础的水渗透能力，减缓水渗透压的形成，解决软土基础失稳问题。

Description

基于全固废的软土基础固结与减压材料及其应用方法

技术领域

本发明涉及建材领域，尤其是基于全固废的软土基础固结与减压材料及其应用方法。

背景技术

交通运输业是国民经济中从事货物与旅客运输的社会生产部门，是国民经济和社会发展的动脉，是经济社会发展的基础行业、先行产业。交通运输包括铁路、公路、水运、航空、管道等，其中公路运输发展迅速，目前其在整个交通运输体系中，客运量与货运量所占比重分别达90%以上和近80%。而高速公路又以其相对于普通公路的诸多优势，在公路运输中地位显著。我国1988年底第一条高速公路——沪嘉高速公路通车，而据有关部门统计显示，截至2012年底高速通车总里程达9.56万公里，已然超过美国，跃居世界第一。由此可见，中国高速公路发展迅猛，成就有目共睹。

但当将高速公路总量同我国人口、经济、资源的客观需求相联系时，显而易见，与发达国家存在较大的差距，例如高速公路密度、人均占有量等。从地区分布情况看，东、中、西各地区高速公路总量以及所占比重都存在较明显的差异。东部地区共有高速公路46047公里，占全国高速公路总里程的48%；中部地区26311公里，占27.44%；西部地区23499公里，仅占全国高速公路总里程的24.51%。在各地区的公路总里程中，高速公路所占比重也存在明显差距。此外，在全国高速公路超过5000公里的4个省中，东部和中部各两个。超过4000公里的7个省份中，西部只有四川在列。总的来看，东部地区高速公路密度较大，占公路总里程的比例也较高，明显高于全国平均水平，更高于中、西部地区水平。

回顾我国公路发展历程，对比世界公路发展趋势，我国公路交通正处于扩大规模、提高质量的快速发展时期。国家中长期规划纲要明确指出，要构建综合交通运输体系，完善区际交通网络，建设城际快速网络，提高运输服务水平。这些都需要依靠高速公路为主的公路网络来发挥衔接与通行能力。而目前，国家高速公路网还未建成，断头路较多，影响了整个高速公路网效益的发挥。因此，国家势必加大公路建设投入，以逐步实现我国交通运输现代化的总体战略目标。按照道路的使用功能和交通需求，我国仍将加大重点工程投入力度；根据国家西部大开发战略，大力扶持西部地区公路基础设施建设。

软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。软土地基的性质因地与层而异，不可预见性大。在设计、施工过程中，如有不慎，将造成路堤失稳，严重将危及线外建筑物。水泥土搅拌桩是胶结法处理软土地基的一种，它利用水泥或石灰等材料作为固化剂的主剂，通过特制的深层搅拌机械，在地基深处将软土和固化剂（浆液或粉体）强制搅拌，利用固化剂与软土之间所产生的一系列物理、化学反应，使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基，以达到提高地基承载力、减少地基沉降量的目的。其它具有施工速度快，设备轻便，便于移动，方法容易掌握，处理深度较大等优点。因此，在我国高速公路软土基础中得到广泛应用。纵观当前水泥土搅拌桩法高速公路软土基础的处理方法，存在以下两个方面的问题。

（1）因水泥与商业用石灰等材料的使用，使得水泥土搅拌桩法高速公路软土基础的成本相对较高；

（2）虽然水泥土搅拌桩法处理后的软土基础具有整体性、水稳定性和强度较好等特点，但因水泥的使用使得软土基础的渗透性较差，由于地表水的是下渗，易形成高的水渗透压，导致软土基础失稳。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了基于全固废的软土基础固结与减压材料及其应用方法，利用各种固体废弃物，通过复合均化，以不同比例与软土混合，碾压，用于固结软土基础，减缓水渗透压，防止软土基础失稳与沉降。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述材料由炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉以及废弃灰砖粉组成。

所述材料由质量百分含量为20%-40%的所述炉渣粉、10%-20%的所述稻壳灰、1.5%-2.5%的所述电石渣粉、1%-3%所述脱硫石膏粉和34.5%-67.5%的所述废弃灰砖粉组成。

所述材料为由质量百分含量为20%-40%的所述炉渣粉、10%-20%的所述稻壳灰、1.5%-2.5%的所述电石渣粉、1%-3%所述脱硫石膏粉和34.5%-67.5%的所述废弃灰砖粉均化后制得的混合物。

所述炉渣粉、所述稻壳灰、所述电石渣粉与所述脱硫石膏粉的比表面积不小于400m²/kg。

所述废弃灰砖粉为红砖、瓷砖、红瓦、灰瓦、瓷器中的一种或任意两种及两种以上材料磨碎后的粉末。

所述废弃灰砖粉的最大粒径为5mm，且粒径分布呈正态分布。

一种涉及上述基于全固废的软土基础固结与减压材料的应用方法，其特征在于：将材料与软土以质量比例1:1的方式加入到软土中，并通过混合设备使所述材料与所述软土相混合，最后进行碾压。

当所述软土的含水量小于等于50%时，所述材料中的废弃灰砖粉加入量为所述软土含水量的70%。

当所述软土的含水量大于50%时，所述材料中的废弃灰砖粉加入量占所述材料的质量百分含量的67.5%。

所述材料中的稻壳灰的组分为炉渣粉质量百分含量的50%，电石渣粉为炉渣粉质量百分含量的7.5%，脱硫石膏粉为稻壳灰质量百分含量的5%。

本发明的优点是：采用全固废生产软土基础固结与水渗透压减缓材料，降低传统软土基础固结成本高的问题，同时提高固结基础的水渗透能力，减缓水渗透压的形成，解决软土基础失稳问题。利用各种固废材料与软土之间的物理与化学反应，可使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基；通过利用多孔隙率的废弃灰砖粉（红砖、瓷砖、红瓦、灰瓦、瓷器）等提高软土地基的水渗透能力；通过全固废的使用大大降低固结与水渗透压减缓材料的成本，解决传统固结材料水渗透性能差，由于地表水的是下渗，易形成高的水渗透压，导致软土基础失稳问题；全固废的使用节能环保。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例一：本实施例中基于全固废的软土基础固结与水渗透压减缓材料由质量百分含量分别为40%、20%、2.5%、3%、34.5%的炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉、废弃灰砖粉组成；其中，炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉与脱硫石膏粉的比表面积不小于400m²/kg，废弃灰砖粉的最大粒径为5mm，且粒径分布呈正太分布。废弃灰砖粉为红砖、瓷砖、红瓦、灰瓦、瓷器中的一种或任意两种及两种以上材料磨碎后的粉末。

本实施例是利用炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉与软土之间的物理与化学反应，从而使软土固结成具有整体性、水稳定性和一定强度的地基。首先，通过利用多孔隙率的废弃灰砖粉来提高软土地基的水渗透能力，防止因透水压过大而引起的软土基础失稳。接着，采用炉渣粉与稻壳灰作为软土的胶凝材料，替代传统软土基础固化材料中的水泥，采用电石渣粉与脱硫石膏粉作为软土的土壤激发材料，替代传统软土基础固化材料中的商用石灰与石膏，通过胶凝材料和土壤激发材料的配合使软土固结成整体性和一定强度的地基。

本实施例在具体实施时：通过废弃灰砖粉的加入解决了传统固结材料水渗透性能差，导致软土基础失稳的问题。废弃灰砖粉具有高的吸水率，可以吸附软土中的大量水分，防止因透水压过大而引起的软土基础失稳。可根据软土中的含水率，相应改变废弃灰砖粉在材料中的比例，从而提高软土基础固结效率与固结性能，但过多的废弃灰砖粉加入导致软土土质软化，难以固结；而过多的电石渣粉与脱硫石膏粉会抑制炉渣粉与稻壳灰后期活性的发挥，因此，为发挥更高的固结与水渗透压减缓作用，对各组分需进行了限定。

本实施例中基于全固废的软土基础固结与水渗透压减缓材料各组分的质量百分含量因软土含水量而变。当软土中含水量小于等于50%时，废弃灰砖粉的加入量以软土中含水量所对应质量的70%计；当软土中含水量大于50%时，废弃灰砖粉以占材料67.5%的总含量加入到软土中；其中稻壳灰的组分为炉渣粉质量百分含量的50%，电石渣粉约为炉渣粉质量百分含量的7.5%，脱硫石膏粉约为稻壳灰质量百分含量的5%。

可以将上述材料中的各组分原料混合并通过任何均化机械设备进行均化，从而使材料成为由各组分原料混合均化后的均质混合物，以提高其使用效果。

本实施例在具体应用时：将本实例中所制备的固定与水渗透压减缓材料以1:1质量百分含量的比例添加到含水量大于等于50%的软土中，经任何可以实现混合的混合设备进行混合，之后通过设备对软土与材料的混合无进行碾压。所得的软土基础的性能均满足《公路土工合成材料应用技术规范》、《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》和《公路土工合成试验规程》中规定的相关性能。此外，软土基础的透水性能还可分别对应增加10%-20%。

从结果可以看出，本实施例中全固废的软土基础固结与水渗透压减缓材料的使用，对于传统软土基础固化材料成本的降低，以及改善固结地基透水性能是有益的。

实施例二：本实施例与实施例一相比，两者的不同之处在于：采用了质量百分比不同的相同组分来组成固结与水渗透压减缓材料，具体如下：

基于全固废的软土基础固结与水渗透压减缓材料由质量百分含量分别为20%、10%、1.5%、1%、67.5%的炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉、废弃灰砖粉组成；其中，炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉与脱硫石膏粉的比表面积不小于400m²/kg，废弃灰砖粉的最大粒径为5mm，且粒径分布呈正太分布。

Claims

1.一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述材料由炉渣粉、稻壳灰、电石渣粉、脱硫石膏粉以及废弃灰砖粉组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述材料由质量百分含量为20%-40%的所述炉渣粉、10%-20%的所述稻壳灰、1.5%-2.5%的所述电石渣粉、1%-3%所述脱硫石膏粉和34.5%-67.5%的所述废弃灰砖粉组成。

3.根据权利要求2所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述材料为由质量百分含量为20%-40%的所述炉渣粉、10%-20%的所述稻壳灰、1.5%-2.5%的所述电石渣粉、1%-3%所述脱硫石膏粉和34.5%-67.5%的所述废弃灰砖粉均化后制得的混合物。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述炉渣粉、所述稻壳灰、所述电石渣粉与所述脱硫石膏粉的比表面积不小于400m²/kg。

5.根据权利要求1或3所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述废弃灰砖粉为红砖、瓷砖、红瓦、灰瓦、瓷器中的一种或任意两种及两种以上材料磨碎后的粉末。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料，其特征在于：所述废弃灰砖粉的最大粒径为5mm，且粒径分布呈正态分布。

7.一种涉及权利要求1-6所述的基于全固废的软土基础固结与减压材料的应用方法，其特征在于：将材料与软土以质量比例1:1的方式加入到软土中，并通过混合设备使所述材料与所述软土相混合，最后进行碾压。

8.根据权利要求7所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料的应用方法，其特征在于：当所述软土的含水量小于等于50%时，所述材料中的废弃灰砖粉加入量为所述软土含水量的70%。

9.根据权利要求7所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料的应用方法，其特征在于：当所述软土的含水量大于50%时，所述材料中的废弃灰砖粉加入量占所述材料的质量百分含量的67.5%。

10.根据权利要求7所述的一种基于全固废的软土基础固结与减压材料的应用方法，其特征在于：所述材料中的稻壳灰的组分为炉渣粉质量百分含量的50%，电石渣粉为炉渣粉质量百分含量的7.5%，脱硫石膏粉为稻壳灰质量百分含量的5%。