CN110092623A - 一种疏浚吹填粉土固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种疏浚吹填粉土固化剂，属于建筑材料技术领域，一种疏浚吹填粉土固化剂，以干粉计，包括以下质量百分比的组分：以水泥为基料，掺和料占30～37％，膨胀剂占5～6％，碱性激发剂占11～15％，表面活性剂占0.04～0.06％，抗裂纤维占1.5～2％。其中，所述掺和料、膨胀剂、碱性激发剂、表面活性剂、抗裂纤维的占比是与水泥质量的百分比。本发明的疏浚吹填粉土固化剂具有和易性好，快硬，早期强度高，后期强度稳定、抗冻融、耐磨、抗渗透性较强和水稳性能好等优点，固化后的吹填粉土可作为围埝、人工岛和路基填筑材料，为港区吹填造地粉土资源化利用和处理处置提供技术支撑，有利于环境保护，具有重大的实际应用价值。

Description

一种疏浚吹填粉土固化剂
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，特别是涉及一种适用于疏浚工程中固化松散粉质吹填粉土的固化剂。
背景技术
国内外普遍认识到“港口航道疏浚土是一种可有效利用的资源”，港口建设、港池和航道浚深会产生大量的疏浚土，据不完全统计，全国沿海年疏浚量约为3.5～4亿立方米，面对如此大的疏浚量，如何合理有效资源化利用疏浚土也成了刻不容缓的问题。在工程建设中，对达不到施工标准的土质进行改善，通常可采用土质固化剂，目前比较常用的土质固化剂，主要为无机化合物类，如水泥、石灰、粉煤灰或其它工业矿渣以及沥青和其它高分子化合物溶液等。传统的水泥、石灰等固化土虽然具有良好的强度、水稳性和抗冻性能，已在很多工程中得到了广泛应用。但是，水泥固化土往往收缩较大，开裂风险较高，石灰土、工业矿渣等则早期强度低、发展慢，且水泥和石灰对塑性指数高的土质、有机土和盐渍土固化效果较差，甚至有时无固化作用。因此，针对疏浚吹填粉土，开发新型土质固化剂，对不良土源进行处理，显得格外重要。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种价格便宜、性能优越，能将疏浚吹填粉土固化作为围埝、人工岛和路基填料的疏浚吹填粉土固化剂。
本发明是这样实现的，一种疏浚吹填粉土固化剂，以干粉计，包括以下质量百分比的组分：以水泥为基料，掺和料占30～37％，膨胀剂占5～6％，碱性激发剂占11～15％，表面活性剂占0.04～0.06％，抗裂纤维占1.5～2％。
其中，所述掺和料、膨胀剂、碱性激发剂、表面活性剂、抗裂纤维的占比是与水泥质量的百分比。
在上述技术方案中，优选的，所述水泥为冀东牌PO42.5普通硅酸盐水泥。
在上述技术方案中，优选的，所述掺和料为矿渣粉和粉煤灰，其中，所述矿渣粉占10～12％，粉煤灰占20～25％，矿渣粉和粉煤灰的占比也是与水泥质量的百分比。
在上述技术方案中，优选的，所述膨胀剂为生石膏。
在上述技术方案中，优选的，所述碱性激发剂为水玻璃和氯化钙，其中，所述水玻璃占3～5％，氯化钙占8～10％，水玻璃和氯化钙的占比也是与水泥质量的百分比。
在上述技术方案中，优选的，所述表面活性剂为三乙醇胺。
在上述技术方案中，优选的，所述抗裂纤维为玻璃纤维。
以水泥为基料，按质量百分比配比称量各组分原料的干粉，然后混合并使其搅拌均匀，即得疏浚吹填粉土固化剂。
上述疏浚吹填粉土固化剂在疏浚吹填粉土加固处理中的应用和疏浚吹填粉土固化剂在疏浚吹填粉土固化作为围埝、人工岛和路基填筑材料的应用。
本发明以普通硅酸盐水泥为胶凝性材料，配以掺和料组分、膨胀剂组分、碱性激发剂组分、表面活性剂组分和抗裂组分混合而成。
掺和料组分选用矿渣粉和粉煤灰，替代部分水泥，降低成本，降低固化土水化热，可减少固化土膨胀变形，降低渗透性和提高耐久性，包括固化土抗冻性、抗渗性、抗蚀性及抗碳化能力。
膨胀剂组分选用生石膏，生石膏与土体中水化铝酸钙发生反应，生成膨胀性水化物钙矾石，使固体体积膨胀，填充吹填土孔隙，从而使固化土结构密实，强度增加。
碱性激发剂组分选用水玻璃(Na2SiO3)和氯化钙，将水玻璃与氯化钙溶液交替融入吹填粉土中，两种溶液迅速反应生成硅胶和硅酸钙凝胶，起到胶结和填充孔隙的作用，使吹填粉土的强度和承载能力提高。
表面活性剂组分采用三乙醇胺，采用具有早强作用的三乙醇胺改善和促进了水泥水化及凝结硬化，三乙醇胺的早强作用在于其能促进C3A的水化，在C3A-CaSO4-H2O体系中，它能加快钙矾石的生成，有利于固化土的早期强度发展。
抗裂组分选用玻璃纤维，玻璃纤维是一种新型的绿色环保型增强材料，特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥和吹填粉土中高碱物质的侵蚀，与其它添加成分相互融合，增加了固化土的握裹力，弹性模量、抗剪切强度，提高了固化土抗冻、抗裂、抗渗性能。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.本发明基于疏浚吹填粉土强度低，松散软弱，土体稳定性差等特点，疏浚吹填粉土固化剂以普通硅酸盐水泥为胶凝性材料，配以掺和料组分、膨胀剂组分、碱性激发剂组分、表面活性剂组分和抗裂组分混合而成，充分发挥新型固化剂各组分的作用；
2.本发明的疏浚吹填粉土固化剂具有和易性好，快硬，早期强度高，后期强度稳定、抗冻融、耐磨、抗渗透性较强和水稳性能好等优点，固化后的吹填粉土可作为围埝、人工岛和路基填筑材料，为港区吹填造地粉土资源化利用和处理处置提供技术支撑，有效环保利用廉价吹填土资源，不仅可以降低港区基础设施建设工程成本，也可减少山皮石等原料的开采，有利于环境保护，具有重大的实际应用价值。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
本发明的固化剂固化疏浚吹填粉土具体实施步骤如下：
(1)滨州港疏浚吹填粉土
滨州港疏浚吹填粉土性能指标见表1所示。
表1疏浚吹填粉土性能指标
从表1可以看出，疏浚工程吹填粉土塑性指数为8.3，平均粒径d50为0.039mm，粉粒含量为85.1％，黏粒含量为5％左右，为典型的振动液化粉土；吹填粉土具有强度低，松散软弱，土体稳定性差特点。
(2)吹填粉土固化剂调配
依据滨州港吹填粉土的颗粒级配，需要对吹填粉土固化剂进行调配，具体固化剂配方的优化采用以下三种，见表2所示：
表2固化剂组分占比
注：以水泥为基料，按质量百分比配比称量各组分原料的干粉，然后混合并使其搅拌均匀，即得三种疏浚吹填粉土固化剂配方。
在试验前，去除吹填粉土杂质，称取1000g土样，称取50g固化剂，加水将混合料搅拌均匀，每个配方制成3个φ39.1mm*高80mm的圆柱体平行试样，标准养护，配方1其7天抗压强度平均值为246kPa；配方2其7天抗压强度平均值为281kPa；配方3其7天抗压强度平均值为262kPa。从试验结果看出，在相同固化剂掺量下，配方2的固化土抗压强度最高，故选用配方2对滨州港疏浚吹填粉土进行固化处理。
(3)固化方案
根据固化剂掺量的不同将试验分为7组，固化剂掺量分别为3％、5％、6％、7％、8％、10％和12％，每组制作无侧限抗压强度标准试样32块(3天、7天、10天、14天、21天、25天、28天、28天浸泡48小时饱和试样各3块，备用各1块)，依据GB/T50123-1999《土工试验方法标准》，无侧限抗压强度标准试样尺寸为φ39.1mm*高80mm。
表3试验方案设计
具体试验方法如下：将称量完毕的吹填粉土、固化剂和水投入搅拌机中，控制料浆含水率为40％。将搅拌均匀的料浆装入三轴饱和器中，保证样品制备密实无孔隙，完成无侧限抗压强度试验样品制作。制作完成的试样需放置在养护箱内(20℃，95％湿度)养护48小时，然后进行拆摸，拆模完成的标准试样继续置于养护箱内养护，直至龄期进行强度测试。每个龄期采用三个平行试样进行无侧限抗压强度测试。
(4)试验结果
无侧限抗压强度的试验结果如表4所示。
表4无侧限抗压强度试验数据
从表4可以看出，随着固化剂掺量的增加，吹填粉土的固化强度前期增长速度逐渐变快，后期相对缓慢。当固化剂掺量为3％、5％、6％、7％、8％、10％和12％时，14天龄期吹填粉土的固化强度分别达到28天龄期的71.2％、70.5％、68.6％、67.7％、73.4％、82.3％和90.5％，平均值为74.9％，固化剂掺量越大后期的强度变化越缓慢，当固化剂掺量为12％时，14天龄期强度可达到28天龄期的90％以上。
当固化剂掺量≤8％时，固化吹填粉土的无侧限抗压强度经水浸泡后会不同程度的降低，掺量越大水稳性能越好，降低的平均值约为6.4％；当固化剂掺量为10％～12％时，固化吹填粉土的无侧限抗压强度经水浸泡后会不同程度的增加，普遍增加的强度在0.3％～0.6％，固化土水稳性能良好，固化后可作为围埝、人工岛和路基等的填筑材料。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：以干粉计，包括以下质量百分比的组分：以水泥为基料，掺和料占30～37％，膨胀剂占5～6％，碱性激发剂占11～15％，表面活性剂占0.04～0.06％，抗裂纤维占1.5～2％；
其中，所述掺和料、膨胀剂、碱性激发剂、表面活性剂、抗裂纤维的占比是与水泥质量的百分比。
2.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述水泥为冀东牌PO42.5普通硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述掺和料为矿渣粉和粉煤灰，其中，所述矿渣粉占10～12％，粉煤灰占20～25％。
4.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述膨胀剂为生石膏。
5.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述碱性激发剂为水玻璃和氯化钙，其中，所述水玻璃占3～5％，氯化钙占8～10％。
6.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述表面活性剂为三乙醇胺。
7.根据权利要求1所述的一种疏浚吹填粉土固化剂，其特征在于：所述抗裂纤维为玻璃纤维。
8.一种根据权利要求1-7中任一项所述的疏浚吹填粉土固化剂在疏浚吹填粉土加固处理中的应用。
9.一种根据权利要求1-7中任一项所述的疏浚吹填粉土固化剂在疏浚吹填粉土固化作为围埝、人工岛和路基填筑材料的应用。
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