CN106939165A - 一种土体硬化剂和其制备方法及其喷浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种土体硬化剂，由冶金与电力工业生产的固体废渣、水泥和激发剂，经烘干、粉磨和混合等工序制备而成的粉剂。在充分考虑施工属地化制备和现场配备的可行性条件下，土体硬化剂的主材可以取材后制备为成品，或制备为半成品，然后在现场添加部分主材，制成浆液，利用高低位转换喷浆的方法使之与软土混合均匀，得到加固增强的效果。采用本发明方法加固的软土地基具有承载力高、渗透性小、加固造价低和绿色环保等特点。

Description

一种土体硬化剂和其制备方法及其喷浆方法

技术领域

本发明涉及绿色建筑材料技术领域，具体涉及一种软土地基加固的环保型建筑材料制备方法与喷浆方法。

背景技术

在软土地基、路基、隧道及地下工程加固处理，基坑工程的围护结构与止水帷幕，劲性复合桩基工程等建设项目中，常用的软土加固一般采用普通水泥与土体搅拌混合，形成具有一定强度的基体，以提高加固处理体的承载力和止水抗渗能力。在道路工程的基层、河岸滩涂的除淤工程中，也有使用石灰或粉煤灰作为固化材料，以提高地基的承载力。但是，普通水泥、石灰和粉煤灰等土体固化剂形成的加固土体强度较低，需要较大的掺量方能满足要求，尤其在沿江、沿海位置含水量很高的淤泥土加固处理时，普通的水泥和石灰、粉煤灰等材料的加固处理效果难以达到设计要求，常引起基坑坍塌、道路不均匀沉降、建筑物沉降开裂及厂房倒塌等重大安全事故。

在一些经济发达国家，对软土加固技术进行了深入研究，加固材料由原来单一的石灰、水泥、粉煤灰等升级到专门用来固化软土的专门产品--土体固化剂或土体改良剂。在这些国家里，土体固化剂作为一种建筑材料被广泛应用于工程建设领域。但是，我国的土固化技术目前仍处于较低水平，加固处理软土的产品仍沿用单一的石灰、水泥、粉煤灰在现场与土体的简单搅拌混合。

采用加入水泥基固化剂的方法，将土体硬化剂形成水泥土固结体，常常是一种有效且便宜的加固处理方法。对于软土层的含水量一般为35％～95％,呈软塑～流动状态的地基，均需要加固处理，但现行的喷浆加固方法，浆液的流动扩散不均匀，喷入的水泥浆液与软土地层能混合不均，使水泥浆液与软土不能充分混合，以致水泥与软土搅拌后形成的结晶体较少，导致水泥土强度不高,难以达到工程技术指标，在淤泥质土中，一般只能达到0.1～0.5MPa。

有一些地方为了提高加固软土的效果，采用了喷粉搅拌法，大量的水泥粉尘排放到空气中，造成了环境污染。虽然能浅表软土的加固起到了较好作用，但深部软土的加固质量无法保证，甚至比喷浆法更差。

本人申请的专利名称“一种软土增强固化方法”申请号(201610640168.8)，所述的增强固化剂是由矿渣微粉，钢碴和镍碴微粉、粉煤灰、脱硫灰、水泥和激化剂等材料构成，由于土体硬化剂材料用量较大，其造价与组成土体硬化剂的主材在当地能否生产有较大关系，采用远程配送运输方法是无法达到降低造价之目的的。因此，在一些地方不生产某些主材的情况下，采用固定配方的这种增强固化剂将存在较多困难。

由于软土的粘粒含量大，属于细粒材料，水泥浆与之接触面较小，水泥土混合物的水化环境恶劣，水化产物的生成量较少、不连续分布，也通过电子显微镜观察结果证明，这是水泥类固化剂在软粘土中的加固效果比粗粒土差很多的主要原因。

可以说，采用现行的土体固化剂加固软土，不仅存在固化材料单一，对高含水量的软土没有加固效果，而且存在搅拌混合不均匀、水泥土混合物水化效果差等问题，因而发明一种土体硬化剂的配制方法，并改进土体加固喷浆方法都是必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种土体硬化剂和其制备方法及其喷浆方法。

为了解决上述问题本发明的技术要点如下：

一、土体硬化剂的配方按就地取材原则设计。

二、土体硬化剂成品与半成品制备方法。

三、土体硬化剂加固土体的喷浆方法。

技术方案如下：

一种土体硬化剂，土体硬化剂的主要原料由50-60％的矿渣、10-20％的脱硫渣、10-20％的水泥和1-5％的激化剂组成。

利用当地产生的冶金与电力工业固体废渣，与水泥和激化剂形成配方，经烘干、研磨和混合等工序制备为土体硬化剂成品粉剂，或缺少部分主材的半成品粉剂。

将土体硬化剂的成品粉剂，在施工现场加水搅拌制成浆液，其水灰比为1：0.5～2.0。

将土体硬化剂半成品粉剂按80％—90％的重量比，在施工现场掺入当地生产的10％—20％重量比的部分辅助主材，加水搅拌制成浆液，水灰比为1：0.5～2.0。

所述喷浆方式是在搅拌轴叶片的上、下位置安装喷浆嘴，实现高、低位转换喷浆。

其技术原理如下：

(1)基于软土固化的机理，该土体硬化剂将以硅、钙、硫、铝氧化物为主要成分的矿渣、脱硫渣为主材组成，与细颗粒软土混合后能形成高效结晶水化物，比水泥类固化剂水泥土中形成的结晶体多50％以上；

(3)对土体硬化剂的主要成分矿渣、脱硫渣采用就地取材的办法，不现定为某种矿渣，在施工属地采购后制备为土体硬化剂成品，在施工现场加水制成土体硬化剂浆液；

(4)将土体硬化剂半成品与对某些当地生产的主材按比例在施工现场制浆混合制备为土体硬化剂浆液；

(5)采用高低位转换喷浆方法与软土充分混合形成加固土；

(6)该固化土体单轴抗压强度是同掺入量水泥土的1.5倍以上；

(7)该固结体渗透系数是同掺量水泥土固结体的1.5倍以上

所述的土体硬化剂原料采用50-60％的矿渣、10-20％的脱硫渣、10-20％的水泥和1-15％的激化剂，经烘干、粉磨和搅拌混合等工序制备为成品。

所述喷浆方式是在搅拌轴叶片的上、下位置安装高、低位喷浆嘴，实现高低位转换式均匀喷浆。

所述搅拌方式是在搅拌轴布置的搅拌叶片为螺旋叶片与刀片混合布置，高效搅拌。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明所述土体硬化剂配制示意图。

图2为本发明所述的土体硬化剂现场制浆示意图。

图3为本发明所述的上下转换喷浆示意图。

1--软管泵，2--喷浆管，3--混合搅拌装置，4--搅拌叶片，5—下喷浆嘴，6--螺旋叶片，7—上喷浆嘴。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参看图1，本实施例中的土体硬化剂，由50-60％的矿渣、10-20％的脱硫渣、10-20％的水泥和1-5％的激化剂，经烘干、粉磨和搅拌混合等工序加工；

将以上比例的原材料烘干至含水率小于1％，磨制成粉，粒径0.001～100微米，然后均匀混合，混合完毕抽样检测，达到标准后，即为土体硬化剂成品。

土体硬化剂的制浆方法：

制浆方案一：参看图2，将土体硬化剂成品，加水搅拌制成浆液；采用软管泵1泵送至喷浆管2中，利用旋喷、搅拌或旋喷搅拌法与地基软土混合使软土固化增强。

制浆方案二：将土体硬化剂半成品粉剂按80％—90％的重量比，在施工现场掺入当地生产的10％—20％重量比的部分主材，加水搅拌制成浆液，水灰比为1：0.5～2.0；采用软管泵1泵送至喷浆管2中，利用旋喷、搅拌或旋喷搅拌法与地基软土混合使软土固化增强。

参看图3，在搅拌轴的叶片4下部，即在搅拌轴的底部钻头上设置有下喷浆嘴5。在搅拌轴叶片的上部安装有上喷浆嘴7，上、下喷嘴能转换喷浆。

而在搅拌轴上同时设置搅拌叶片4和螺旋叶片6，将螺旋叶片6与搅拌叶片4混合布置，形成高效搅拌。

采用本发明方法处理的建筑地基承载力高、变形小，处理造价低，无环境污染，绿色环保。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种土体硬化剂，其特征是：土体硬化剂的主要原料由50-60％的矿渣、10-20％的脱硫渣、10-20％的水泥和1-5％的激化剂组成。

2.一种土体硬化剂制备方法，其特征是：利用当地产生的冶金与电力工业固体废渣，与水泥和激化剂形成配方，经烘干、研磨和混合等工序制备为土体硬化剂成品粉剂，或缺少部分主材的半成品粉剂。

3.根据权利要求2所述一种土体硬化剂制备方法，其特征是：将土体硬化剂的成品粉剂，在施工现场加水搅拌制成浆液，其水灰比为1：0.5～2.0。

4.根据权利要求2所述一种土体硬化剂制备方法，其特征是：将土体硬化剂半成品粉剂按80％—90％的重量比，在施工现场掺入的10％—20％重量比的辅助材料，加水搅拌制成浆液，水灰比为1：0.5～2.0。

5.一种土体硬化剂的喷浆方法，其特征是：所述喷浆方式是在搅拌轴叶片的上、下位置安装喷浆嘴，实现高、低位转换喷浆。