CN110922128A - 用于泥炭土的复合型固化剂、其使用方法及基于其的加固方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于泥炭土的复合型固化剂、其使用方法及基于其的加固方法。该复合型固化剂以水泥为主要原料，并配以早期强度激发材料和膨胀性组分材料配置而成，所述复合型固化剂的原料配方为：水泥熟料100份，早期强度激发材料为1～2份，膨胀性组分材料为6.5～19.5份。所述复合型固化剂配制简单方便，可以有效提升有机质含量大于35％的泥炭土强度，采用该复合型固化剂，配合大引孔、梅花形布置的二重管高压旋喷桩的加固方法，可解决高有机质含量泥炭土地层加固效果差、难以成桩的问题，具有较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于泥炭土的复合型固化剂、其使用方法及基于其的加固方法，尤其适用于有机质含量大于35％的泥炭土加固，属于土木工程领域。
背景技术
泥炭及泥炭质土是一种广泛分布于西南地区的特殊土层，因其具有多孔性的特点，所以在城市地下空间开发时常伴随穿越现象。泥炭土具有孔隙比大、含水量高、压缩性高、有机质含量高、天然密度小，呈多级团粒结构等特征，含水量可达300％，孔隙比一般2.0～3.0，甚至可达7.0及以上，一般呈弱酸性，其物理力学性质差，承载力低，将泥炭土作为承载地基时，上部结构极容易发生失稳、沉降过大等问题，因此，针对泥炭土地层，一般需要进行地基加固。随着城市轨道交通等地下工程建设的快速发展，产生了越来越多的泥炭土地层加固问题亟待解决。
现有技术中，传统水硬性胶凝材料固化稳定土技术，能够在一定程度上提升地基土的强度。然而，对于具有高有机质含量的泥炭土而言，土中有机质的存在不仅导致了土体自身含水率高和孔隙比大等问题，还会消耗胶凝材料的活性离子抑制固化稳定的发展，使得加固后的土体强度往往难以达到预期。单一的水泥、石灰、粉煤灰等常用固化剂在固化高有机质土时存在强度低、强度增长缓慢、稳定性差、用于实际工程时存在难以成桩等诸多问题。对于高有机质含量的泥炭土，目前尚未找到较理想的固化剂及其配套加固方法，因此，在基于水泥为主要原料的基础上，充分了解泥炭土的结构特性，寻求一种能够明显提高泥炭土加固强度的复合型固化剂，是解决高有机质含量泥炭土地质问题的首选途径。
发明内容
有鉴于上述问题，本发明旨在提供一种以水泥作为基料的泥炭土复合型固化剂。该固化剂不仅可以明显提高泥炭土的强度，而且制备方法简单方便。
为实现上述的发明目的，本发明提供一种用于泥炭土的复合型固化剂，所述的复合型固化剂以水泥为主要原料，并配以早期强度激发材料和膨胀性组分材料配置而成，按照质量分数计，其原料配方如下：
水泥熟料100份，早期强度激发材料为1～2份，膨胀性组分材料为6.5～19.5份。
优选地，所述早期强度激发材料为氯化钠。
优选地，所述膨胀性组分材料为磷石膏和硫酸钠，其中磷石膏的质量份数为5～15份，硫酸钠的质量分数为1.5～4.5份。
优选地，所述水泥熟料为P·O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的磷石膏为粉体状碱性磷石膏。
本发明进一步提供一种使用前述的复合型固化剂的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一根据待固化的泥炭土计算所需质量的复合型固化剂，其中水泥熟料的质量分数为泥炭土的35％～50％；
步骤二将前述的复合型固化剂按水灰比为0.8～1.0加入水搅拌以制备成浆液；
步骤三将步骤二制备得到的浆液加入到待固化的泥炭土中。
本发明进一步提供一种基于前述的复合型固化剂的加固方法，所述加固方法采用二重管高压旋喷桩桩加固，所述高压旋喷桩采用梅花形布桩，引孔桩直径大于180mm，高压喷射复合型固化剂浆液时采用复喷方式，注浆压力28MPa以上。
与现有的固化剂相比，本发明的泥炭土复合型固化剂具有如下的特点：
(1)加固效果好，本发明的复合型固化剂在有机质含量大于40％的泥炭土加固中，其抗压强度可以达到0.6～1.0MPa，而且早期强度高，强度稳定性好。
(2)制备简单方便，本发明的复合型固化剂没有液体组分，只需将水泥、磷石膏、硫酸钠与氯化钠按质量比配好后干拌均匀，之后加入水搅拌和成浆液就可用于现场高压旋喷桩加固施工，操作十分简单快捷，不干扰现场施工，同时，没有粗颗粒材料，不会堵塞喷嘴。
(3)环保经济，本发明的复合型固化剂中采用了磷石膏等工业废弃物，实现了废物利用，因而具有很好的环保意义，同时，各材料成本低廉，具有较好的经济效益。
具体实施方式
以下配合本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
本发明提供一种用于泥炭土的复合型固化剂，所述的复合型固化剂以水泥为主要原料，并配以早期强度激发材料和膨胀性组分材料配置而成。其中，所述早期强度激发材料为氯化钠，所述膨胀性组分材料为磷石膏和硫酸钠，所述水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥，所述磷石膏为粉体状碱性磷石膏，所述硫酸钠与氯化钠为工业用固态试剂。在实际使用中，所述复合型固化剂的原料配方为：水泥熟料100份，早期强度激发材料为1～2份，膨胀性组分材料为6.5～19.5份，具体地，磷石膏为5～15份，硫酸钠为1.5～4.5份。
本发明进一步提供了一种使用该复合型固化剂的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一根据待固化的泥炭土计算所需质量的复合型固化剂，其中水泥熟料的质量分数为泥炭土的35％～50％；
步骤二将前述的复合型固化剂按水灰比为0.8～1.0加入水搅拌以制备成浆液；
步骤三将步骤二制备得到的浆液加入到待固化的泥炭土中。
基于本发明的复合型固化剂的加固方法，采用二重管高压旋喷桩桩加固，所述高压旋喷桩采用梅花形布桩，引孔桩直径大于180mm，复喷方式，注浆压力28MPa以上。
为了更详细地阐述本发明的技术方案和技术效果，提供了以下实施例以便于理解。
实施例1：泥炭土固化剂室内试验
首先，本实施例中所用的复合型固化剂的原料组分为：以质量分数计，水泥熟料为100份，磷石膏为10份，硫酸钠为3份，氯化钠为1.5份。
根据泥炭土的质量计算所需的复合型固化剂，其具体使用方法包括以下步骤：
步骤一根据待固化的泥炭土计算所需质量的复合型固化剂，其中水泥熟料的质量分数为泥炭土的40％；
步骤二将前述的复合型固化剂按水灰比为0.9:1加入水搅拌以制备成浆液；
步骤三将步骤二制备得到的浆液加入到待固化的泥炭土中。
将所得的复合型固化剂用于加固有机质含量为40.76％的泥炭土，经搅拌混合后制作成测试件，通过10kN电子万能试验机测试其28天的无侧限抗压强度为0.85MPa。
测试实验结果表明，本发明的泥炭土固化剂对高有机质含量泥炭土的加固强度高。
实施例2：泥炭土固化剂在高压旋喷桩施工现场应用试验
本发明提供的复合型固化剂被应用于昆明轨道交通2号线会展中心站基坑底泥炭土层(有机质含量)的高压旋喷桩加固应用试验中。首先，先制备本实施例所使用的泥炭土固化剂，在按下述重量比取泥炭土复合型固化剂的各原料组分：水泥熟料50％，磷石膏15％，硫酸钠3％，氯化钠1.5％，水灰比1:1，水泥熟料为泥炭土的重量比，其余固化剂为水泥熟料的重量比。进一步采用二重管高压旋喷桩桩加固方法对泥炭土层进行加固，主要工艺参数为：采用梅花形布桩方式，加固时的引孔桩直径大于180mm，高压喷射复合型固化剂浆液时采用复喷方式，注浆压力在28MPa，初喷提升速度10cm/min、复喷提升速度18cm/min。试验桩完成后28天，抽芯取样表明均已成桩，进一步测定多个取样的无侧限抗压强度，其结果均在1.28MPa～3.21MPa范围之内。
本实施例的结果说明，本发明的泥炭土固化剂配合二重管高压旋喷桩加固成桩效果好，加固强度高。
特别说明的是，本发明之所以具备上述优点，是通过发明人深入了解了泥炭土特性的基础上充分利用不同固化材料的特性来实现的。固化剂自身、固化剂与土体孔隙液、固化剂与土颗粒之间会发生各种相互作用，通过大量实验得出的具体作用机理如下：水泥熟料是化学固化土壤的重要原料，由于有机质土的土体粘结性差，水泥自身的水化反应以及后续的火山灰反应能够胶结土颗粒，增强分散的泥炭土粒间连接，提高土体强度；早强组分能够激发水泥的水化活性，这对于泥炭土中的胶凝材料来说至关重要，进而缩短胶凝效果产生的时间，这一点在实际工程中也是不可忽视的一环；膨胀组分本身不具有自凝性，但在含水率高的泥炭土中可与水泥熟料的主要成分发生反应并结合大量的水分子，通过水化产生膨胀性结晶填充土颗粒的孔隙，因而对于泥炭土而言，膨胀结晶对于孔隙密实能够弥补单一胶结效果的不足，显著提高其强度。
以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种用于泥炭土的复合型固化剂，其特征在于，所述的复合型固化剂以水泥熟料为主要原料，并配以早期强度激发材料和膨胀性组分材料配置而成，按照质量分数计，其原料配方如下：
水泥熟料100份，早期强度激发材料为1～2份，膨胀性组分材料为6.5～19.5份。
2.根据权利要求1所述的用于泥炭土的复合型固化剂，其特征在于，所述早期强度激发材料为氯化钠。
3.根据权利要求1或2所述的用于泥炭土的复合型固化剂，其特征在于，所述膨胀性组分材料为磷石膏和硫酸钠，其中磷石膏的质量份数为5～15份，硫酸钠的质量分数为1.5～4.5份。
4.根据权利要求3所述的用于泥炭土的复合型固化剂，其特征在于，所述水泥熟料为P·O 42.5普通硅酸盐水泥；所述的磷石膏为粉体状碱性磷石膏。
5.一种使用权利要求1至4中任一项所述的复合型固化剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一 根据待固化的泥炭土计算所需质量的复合型固化剂，其中水泥熟料的质量分数为泥炭土的35％～50％；
步骤二 将前述的复合型固化剂按水灰比为0.8～1.0加入水搅拌以制备成浆液；
步骤三 将步骤二制备得到的浆液加入到待固化的泥炭土中。
6.一种基于权利要求1至4中任一项所述的复合型固化剂的加固方法，其特征在于，所述加固方法采用二重管高压旋喷桩加固，所述二重管高压旋喷桩采用梅花形布桩，引孔桩直径大于180mm，高压喷射复合型固化剂浆液时采用复喷方式，注浆压力28MPa以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200327 |