CN109369113A - 一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用 - Google Patents

一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明的一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组分：硅酸盐水泥30‑40份、细集料160‑210份、胶凝材料70‑100份、膨润土15‑20份、石蜡5‑15份、磁性粉末10‑15份、外掺剂2‑10份、水35‑47份，前述组份混合拌料后密度为2050‑2800kg/m3。采用本发明的湿陷性黄土加固注浆浆液对黄土地基进行改良加固，该浆液制作简单，施工方便，制作成本较低。可通过施加外加磁场方式在需要的时候改变浆液的粘稠度以达到适应各种地基条件的要求。

Description

一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用
技术领域
本发明属于筑施工用砂浆技术领域，涉及一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用。
背景技术
湿陷性黄土是分布于我国陕西、山西、甘肃、新疆、青海、河南、河北等北方地区的一种特殊土壤，当湿陷性黄土作为地基，浸水后会产生沉陷，对工程建设产生极大的危害。如果建筑物、构筑物、公路、铁路、桥梁等等工程建设位于湿陷性黄土上时，必须对湿陷性黄土进行治理，消除其湿陷特性，达到工程建设安全的要求。目前采用比较多的是硅化加固法，用其处理既有建筑物下的湿陷黄土地基，完全能起到消除被加固土的湿陷性，提高地基承载能力的作用，但有如下几个问题有待解决：
“水玻璃+二氧化碳”硅化法的施工程序是先向地基中注入二氧化碳气体，然后注入水玻璃浆液，最后在注入二氧化碳气体，这种交替注入的施工程序，不但使二氧化碳和水玻璃混合不均匀，直接影响加固效果，且凡发生湿陷变形的地基，均会产生大量的缝隙或裂缝，当对其进行地基加固时，首先注入二氧化碳气体必将会沿着这些缝隙或裂缝跑掉一部分或大部分，后注入的水玻璃和二氧化碳气体也会窜出一部分，同样影响或减弱地基加固效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用，通过施加磁场来改变浆液的稠度，使其可以用于湿陷性黄土地区的路基的加固和建筑物纠偏加固，从而避免反复制作注浆浆液的问题，节省了大量的人力、物力和财力。
本发明提供一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组分：硅酸盐水泥30-40份、细集料160-210份、胶凝材料70-100份、膨润土15-20份、石蜡5-15份、磁性粉末10-15份、外掺剂2-10份、水35-47份，前述组份混合拌料后密度为2050-2800kg/m3。
在本发明的湿陷性黄土加固注浆浆液中，所述细集料为粒径小于4.75mm的天然砂或人工砂。
在本发明的湿陷性黄土加固注浆浆液中，所述胶凝材料为粉煤灰。
在本发明的湿陷性黄土加固注浆浆液中，所述磁性粉末为锰锌铁氧体粉体或者Fe3O4粉体。
在本发明的湿陷性黄土加固注浆浆液中，所述外掺剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、季铵碱中的一种和氯化钠的混合物；或氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、季铵碱中的一种和氯化钙的混合物。
本发明还提供一种湿陷性黄土注浆浆液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：硅酸盐水泥30-40份、细集料160-210份、胶凝材料70-100份、膨润土15-20份、石蜡5-15份、磁性粉末10-15份、外掺剂2-10份、水35-47份；
步骤2：将磁性颗粒、外掺剂与适量的水相互混合，搅拌均匀，制成混合液备用；
步骤3：将膨润土加入不同质量份的水中，用搅拌机进行搅拌，在此过程中加入其余各组分以及步骤2中制备好的混合液，一直搅拌直至泥浆均匀，最终得到具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液。
本发明的一种湿陷性黄土加固注浆浆液应用于湿陷性黄土地区地基加固以及建筑物纠偏加固。
本发明的一种湿陷性黄土加固注浆浆液至少具有如下有益效果：
本发明的配方设计合理，制备简单、成本低。在使用时具有良好的力学性能以及抗低温、抗疲劳性、快速固化、良好的耐腐蚀性、较好的耐磨性等优点。该湿陷性黄土加固注浆浆液添加有磁性粉末、氢氧化物溶液和氯化物钠溶液，通过向浇筑了湿陷性黄土加固注浆浆液的区域外施加交变磁场，实现对浆液粘稠度的调节，适用于各种不同指标参数下湿陷性黄土的加固，氢氧化钠溶液灌入黄土中后，首先与土中的可溶性及交换性金属阳离子发生置换反应，逐步在土粒外壳形成一层主要成分为钠和硅酸盐及铝酸盐的胶膜，当土粒周围有充分的钙离子存在时，能使上述胶结物成为强度高和极难溶解的钙-碱-硅络合物，使土粒相互牢固的粘结在一起，土体因而得到加固。若土中钙镁离子比较少时，在灌入氯化钙溶液，从而生成加固土所需的氢氧化钙与水硬性的胶结物。而磁性离子能通过外部磁场控制胶结物和络合物的生产的难易程度。
本发明的外掺剂中的氢氧化钠溶液为火碱制得，火碱价格便宜，且无毒。加入到水泥砂浆中，即可以保护环境，又可以改善水泥砂浆的性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥30份、细集料160份、胶凝材料80份、膨润土15份、石蜡5份、磁性粉末10份、外掺剂2份、水35份，前述组份混合拌料后密度为2100kg/m3。
其中，细集料为天然砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为氢氧化钠和氯化钠，胶凝材料为粉煤灰。
上述湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按上述组分配比称重；
步骤2：将磁性颗粒、外掺剂与适量的水相互混合，搅拌均匀，制成混合液备用；
步骤3：将膨润土加入不同质量份的水中，用搅拌机进行搅拌，在此过程中加入其余各组分以及步骤2中制备好的混合液，一直搅拌直至泥浆均匀，最终得到具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液。
上述湿陷性黄土注浆浆液应用于湿陷性黄土地区地基加固以及建筑物纠偏加固。
实施例2
一种具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：
普通硅酸盐水泥32份、细集料168份、胶凝材料85份、膨润土16份、石蜡7份、磁性粉末11份、外掺剂4份、水37份、，前述组份混合拌料后密度为2250kg/m3。
其中，细集料为人工砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为氢氧化钾和氯化钙溶液，胶凝材料为粉煤灰。
上述具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法及应用与实施例1相同。
实施例3
一种具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：
普通硅酸盐水泥34份、细集料175份、胶凝材料89份、膨润土17份、石蜡9份、磁性粉末12份、外掺剂3份、水40份，前述组份混合拌料后密度为2400kg/m3。
其中，细集料为天然砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为氢氧化钙和氯化钠溶液，胶凝材料为粉煤灰。
上述具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法及应用与实施例1相同。
实施例4
一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：
普通硅酸盐水泥36份、细集料182份、胶凝材料93份、膨润土17份、石蜡9份、磁性粉末12份、外掺剂5份、水42份，前述组份混合拌料后密度为2350kg/m3。
其中，细集料为人工砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为氢化钠和氯化钙，胶凝材料为粉煤灰。
上述具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法及应用与实施例1相同。
实施例5
一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：
普通硅酸盐水泥38份、细集料191份、胶凝材料97份、膨润土19份、石蜡13份、磁性粉末14份、外掺剂9份、水45份，前述组份混合拌料后密度为2550kg/m3。
其中，细集料为天然砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为氢化钾和氯化钠，胶凝材料为粉煤灰。
上述具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法及应用与实施例1相同。
实施例6
一种湿陷性黄土加固注浆浆液，按照重量比包括以下组份：
普通硅酸盐水泥40份、细集料203份、胶凝材料100份、膨润土20份、石蜡15份、磁性粉末15份、外掺剂10份、水47份，前述组份混合拌料后密度为2800kg/m3。
其中，细集料为人工砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，外掺剂为季铵碱和氯化钙，胶凝材料为粉煤灰。
上述湿陷性黄土加固注浆浆液的制备方法及应用与实施例1相同。
将上述实施例1～6制得的湿陷性黄土加固注浆浆液，按照普通水泥砂浆的养护方式进行养护，7天后进行性能测试，测试结果如表1所示。
表1
本发明的一种湿陷性黄土加固注浆浆液添加有磁性粉末、氢氧化物和氯化物溶液，通过向浇筑了湿陷性黄土加固注浆浆液的区域外施加交变磁场，可以改变注浆浆液的粘稠度，适用于各种不同指标参数下湿陷性黄土的加固氢氧化钠溶液，灌入黄土中后，首先与土中的可溶性及交换性金属阳离子发生置换反应，逐步在土粒外壳形成一层主要成分为钠和硅酸盐及铝酸盐的胶膜，当土粒周围有充分的钙离子存在时，能使上述胶结物成为强度高和极难溶解的钙-碱-硅络合物，使土粒相互牢固的粘结在一起，土体因而得到加固。若土中钙镁离子比较少时，在灌入氯化钙溶液，从而生成加固土所需的氢氧化钙与水硬性的胶结物。而磁性离子能通过外部磁场控制胶结物和络合物的生产的难易程度。
添加石蜡组分，能够使得浇筑后的水泥砂浆在固化过程中，降低体积收缩量，减少裂纹产生。选取粉煤灰，改善浆液的和善性，渗透性小，收缩率小，变形亦较少，孔眼不塌陷。
选取天然砂或人工砂作为浆体填充材料，成本低廉。
选取膨润土可以减缓浆液的材料分离，有一定的防渗作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种湿陷性黄土加固注浆浆液，其特征在于，按照重量比包括以下组分：硅酸盐水泥30-40份、细集料160-210份、胶凝材料70-100份、膨润土15-20份、石蜡5-15份、磁性粉末10-15份、外掺剂2-10份、水35-47份，前述组份混合拌料后密度为2050-2800kg/m3。
2.如权利要求1所述的湿陷性黄土加固注浆浆液，其特征在于，所述细集料为粒径小于4.75mm的天然砂或人工砂。
3.如权利要求1所述的湿陷性黄土加固注浆浆液，其特征在于，所述胶凝材料为粉煤灰。
4.如权利要求1所述的湿陷性黄土加固注浆浆液，其特征在于，所述磁性粉末为锰锌铁氧体粉体或者Fe3O4粉体。
5.如权利要求1所述的湿陷性黄土加固注浆浆液，其特征在于，所述外掺剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、季铵碱中的一种和氯化钠的混合物；或氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氢化钠、氢化钾、季铵碱中的一种和氯化钙的混合物。
6.一种权利要求1-5任一项所述的湿陷性黄土注浆浆液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：硅酸盐水泥30-40份、细集料160-210份、胶凝材料70-100份、膨润土15-20份、石蜡5-15份、磁性粉末10-15份、外掺剂2-10份、水35-47份；
步骤2：将磁性颗粒、外掺剂与适量的水相互混合，搅拌均匀，制成混合液备用；
步骤3：将膨润土加入不同质量份的水中，用搅拌机进行搅拌，在此过程中加入其余各组分以及步骤2中制备好的混合液，一直搅拌直至泥浆均匀，最终得到具有磁敏增稠作用的湿陷性黄土加固注浆浆液。
7.权利要求1-5任一项所述的湿陷性黄土加固注浆浆液应用于湿陷性黄土地区地基加固以及建筑物纠偏加固。
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