CN110981320A - 预拌固化土 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种预拌固化土。该预拌固化土，包括固体料、水和外加剂，固体料包括土料和胶结料，上述外加剂包括土壤固化剂和调凝剂，且调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％。由于该预拌固化土在土壤固化剂的基础上添加了调凝剂，并通过优化调凝剂与土壤固化剂之间的用量关系，使配制得到的预拌固化土的凝结时间能够达到4～15小时，从而得到适用于远距离运输的商品化预拌固化土产品(包括压实型固化土、灌注型固化土和流态型固化土)。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程材料领域，具体而言，涉及一种预拌固化土。
背景技术
固化土是由土料、胶结料、外加剂和水四大基本组分组成，经拌合成型养护而成的硬化土体。采用水泥、石灰等胶凝材料固结土粒，并用土壤固化剂等化学外加剂，激发土粒活性，使土粒参与固化反应，拌和、成型、硬化后具有良好的物理力学性能，是一类新型的岩土工程材料。根据施工成型工艺的不同，有压实固化土、灌注固化土、流态固化土、淤泥固化土等。固化土是对混凝土材料的补充，是对古老的三合土和传统的稳定土(水泥土、石灰土、二灰土等)技术的继承和发展。主要应用于道路工程、建筑工程和其他岩土工程。
目前，在固化土施工中存在两个主要问题是：(1)，只能在现场或近处拌合，不能远距离商品运输；(2)容易出现收缩开裂。按照行业标准《土壤固化外加剂》CJ/T486-2015，混合料停放4小时后成型试件与立即成型试件的无侧限抗压强度之比作为固化土的凝结时间影响系数比，并要求凝结时间影响系数比≥100％。因此，固化土施工时间不宜超过4小时。这是工程施工中固化土从混合料拌合后到完工的工艺允许时间。这在工程现场路拌法施工或工地附近厂拌法施工是可行的。但是，像北京、上海等大中城市，在施工现场没有土源，或施工现场不允许进行固化土拌合等情况下，必须要在远离施工现场的土源地或可能设立的固化土拌合站进行固化土拌合作业，然后远距离运送到工地进行摊铺和碾压作业。而这时由于道路运输使得总体作业时间可能超过了4小时，从而引起固化土施工质量事故。如碾压起皮分层，固化土强度降低；灌注和流态固化土稠度增加，影响灌注作业和流动性等。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可以商品化的预拌固化土，以解决现有技术中固化土无法实现长时间运输的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种预拌固化土，包括固体料、水和外加剂，固体料包括土料和胶结料，上述外加剂包括土壤固化剂和调凝剂，且调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％。
进一步地，调凝剂为土壤固化剂的4～15wt％，优选为5～10wt％。
进一步地，调凝剂包括缓凝剂、可选的增稠剂和可选的防水剂。
进一步地，调凝剂中缓凝剂的含量为80～95wt％，增稠剂的含量为0～10wt％，防水剂的含量为0～10wt％。
进一步地，缓凝剂包含醇类有机物、羧酸类有机聚合物、糖类有机物、磺酸类有机物、硼酸及其盐类和磷酸及其盐类中的任一种或多种。
进一步地，增稠剂包含聚氧乙烯和/或纤维素醚类有机物，优选纤维素醚类有机物选自乙基纤维素醚类有机物、羟乙基纤维素醚类有机物和羧甲基纤维素醚类有机物中的任一种或多种。
进一步地，防水剂为有机硅类防水剂。
进一步地，外加剂还包括膨胀剂，优选膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂或PeA收缩补偿剂，更优选硫铝酸钙类膨胀剂为土料的0～5％，更优选PeA收缩补偿剂为土料的0～0.02wt％。
进一步地，外加剂还包括PeA收缩补偿剂，优选PeA收缩补偿剂为土料的0～0.02wt％。
进一步地，水与固体料的重量比为0.08～0.5：1。
进一步地，土壤固化剂为土料的0.015～0.05wt％。
应用本发明的技术方案，提供了一种预拌固化土，由于该预拌固化土在土壤固化剂的基础上添加了调凝剂，并通过使调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％，使配制得到的预拌固化土的凝结时间能够达到4～15小时，从而得到适用于远距离运输的商品化预拌固化土产品(包括压实型固化土、灌注型固化土和流态型固化土)。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中固化土无法实现长时间运输。本发明的发明人针对上述问题进行研究，提出了一种预拌固化土，包括固体料、水和外加剂，该固体料包括土料和胶结料，上述外加剂包括土壤固化剂和调凝剂，且调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％。
由于该预拌固化土在土壤固化剂的基础上添加了调凝剂，并通过使调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％，使配制得到的预拌固化土的凝结时间能够达到4～15小时，从而得到适用于远距离运输的商品化预拌固化土产品(包括压实型固化土、灌注型固化土和流态型固化土)。
在本发明的上述预拌固化土中，本领域技术人员可以根据现有技术对土壤固化剂的含量进行合理选取，上述土壤固化剂可以为土料的0.015～0.05wt％。
为了进一步延长上述预拌固化土的凝结时间，优选地，上述调凝剂为土壤固化剂的4～15wt％，更为优选地，上述调凝剂为土壤固化剂的为5～10wt％。
在一种优选的实施方式中，上述调凝剂包括缓凝剂、增稠剂和防水剂。为了进一步提高上述预拌固化土的凝结时间，更为优选地，调凝剂中缓凝剂的含量为80～95wt％，增稠剂的含量为0～10wt％，防水剂的含量为0～10wt％。
在上述优选的实施方式中，缓凝剂可以包含醇类有机物、羧酸类有机聚合物、糖类有机物、磺酸类有机物、硼酸和磷酸及其衍生物中的任一种或多种；增稠剂可以包含聚氧乙烯和/或纤维素醚类有机物，优选纤维素醚类有机物选自乙基纤维素醚类有机物、羟乙基纤维素醚类有机物和羧甲基纤维素醚类有机物中的任一种或多种；上述防水剂可以为有机硅类防水剂。
在一种优选的实施方式中，上述外加剂还包括膨胀剂。上述预拌固化土通过进一步加入膨胀剂，以实现对收缩变形的控制，从而有效地减少或消除预拌固化土在施工应用过程中可能出现的收缩开裂的现象。
优选地，上述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂或PeA收缩补偿剂，为了进一步抑制预拌固化土长时间后的收缩开裂，更为优选地，硫铝酸钙类膨胀剂为土料的0～5wt％，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，PeA收缩补偿剂为土料的0～0.02wt％。
在本发明的上述预拌固化土中，优选地，水与固体料的重量比为(0.08～0.5)：1，本领域技术人员可以根据所需的固化土类型对其中水和固体料的比例进行合理选取，当需要形成压实型固化土时，上述预拌固化土中水与固体料的重量比可以为(0.08～0.20)：1；当需要形成灌注型固化土时，上述预拌固化土中水与固体料的重量比可以为(0.2～0.40)：1；当需要形成流态型固化土时，上述预拌固化土中水与固体料的重量比可以为(0.35～0.5)：1。
下面将结合实施例和对比例进一步说明本发明的上述预拌固化土。
实施例1
北京某固化土道路工程，1.5公里，4米宽。固化土拌合量近3000m3。现场不允许拌和固化土，也没有土源和条件，最近拌合站距离工地约40公里。本实施例在上述拌合站制备两层C-2.5预拌固化土：
在固结灵系列土壤固化剂GJL-1中分别加入包括含有缓凝剂、增稠剂和防水剂的调凝剂，配制成的外加剂并与固体料(土料和水泥)和水混合，水与固体料的重量比为0.2：1，土壤固化剂的用量为土料的0.02wt％，调凝剂的用量为土壤固化剂的8％，其中，缓凝剂为蔗糖，增稠剂为聚氧乙烯，有机硅防水剂为甲基硅酸钾防水剂，调凝剂中缓凝剂的含量为85wt％，增稠剂的含量为10wt％，防水剂的含量为5wt％。
采用上述预拌固化土得到拌合料，除即时成型一组基准试件外，其余拌合料经8小时闷料停放后，再成型试件。成型后的试件养护七天(最后一天泡水)，进行强度试验。所测定的强度值与即时成型的基准试件强度值进行比较，计算强度系数。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.01MPa，运输停放8小时，测定强度系数为95％，固化土强度可满足施工要求。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于：
缓凝剂为乙二醇。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为2.98MPa，运输停放8小时，测定强度系数为102％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于：
缓凝剂为苹果酸。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.0MPa，运输停放8小时，测定强度系数为95％。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于：
调凝剂为土壤固化剂的3wt％，调凝剂中缓凝剂的含量为95wt％，增稠剂的含量为3wt％，防水剂的含量为2wt％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.03MPa，运输停放8小时，测定强度系数为90％。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于：
调凝剂为土壤固化剂的10wt％，调凝剂中缓凝剂的含量为80wt％，增稠剂的含量为10wt％，防水剂的含量为10wt％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.02MPa，运输停放8小时，测定强度系数为102％。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于：
调凝剂为土壤固化剂的5wt％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.05MPa，运输停放8小时，测定强度系数为93％。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于：
调凝剂为土壤固化剂的15wt％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.05MPa，运输停放8小时，测定强度系数为96％。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于：
外加剂还包括膨胀剂，膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂(CSA膨胀剂)，用量为土料的5％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.09MPa，运输停放8小时，测定强度系数为102％。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于：
外加剂还包括PeA收缩补偿剂，PeA收缩补偿剂为土料的0.02wt％。
根据试验结果，实测标准养护七天的固化土无侧限抗压强度值为3.08MPa，运输停放8小时，测定强度系数为105％。
实施例10
某地下工程肥槽固化土填充工程约8000m3,深度为12米，槽底窄处仅30cm。设计采用灌注型固化土施工，槽底向上5米内，强度为0.8MPa,5～10米内，强度1.0MPa,10米以上强度1.5MPa。现场没有土源和拌合条件。施工现场距离拌合站50公里。本实施例在上述预拌灌注型固化土：
在固结灵系列土壤固化剂GJL-1H10中分别加入包括缓凝剂、增稠剂和防水剂的调凝剂，配制成的外加剂与固体料(土料和水泥)和水混合，水与固体料的重量比为0.3：1，土壤固化剂的用量为土料的0.02wt％，调凝剂的用量为土壤固化剂的12％，其中，缓凝剂为等份量的柠檬酸和蔗糖，增稠剂为羟乙基纤维素，有机硅防水剂与实施例1相同，调凝剂中缓凝剂的含量为75wt％，增稠剂的含量为15wt％，防水剂的含量为10wt％。
根据试验结果，运输停放8小时，测定强度系数为99％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明提供的预拌固化土在土壤固化剂的基础上添加了调凝剂，并通过使调凝剂为土壤固化剂的3～20wt％，使配制得到的预拌固化土的凝结时间能够达到4～15小时，从而得到适用于远距离运输的商品化预拌固化土产品(包括压实型固化土、灌注型固化土和流态型固化土)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种预拌固化土，包括固体料、水和外加剂，所述固体料包括土料和胶结料，其特征在于，所述外加剂包括土壤固化剂和调凝剂，且所述调凝剂为所述土壤固化剂的3～20wt％。
2.根据权利要求1所述的预拌固化土，其特征在于，所述调凝剂为所述土壤固化剂的4～15wt％，优选为5～10wt％。
3.根据权利要求1所述的预拌固化土，其特征在于，所述调凝剂包括缓凝剂、可选的增稠剂和可选的防水剂。
4.根据权利要求3所述的预拌固化土，其特征在于，所述调凝剂中所述缓凝剂的含量为80～95wt％，所述增稠剂的含量为0～10wt％，所述防水剂的含量为0～10wt％。
5.根据权利要求3所述的预拌固化土，其特征在于，所述缓凝剂包含醇类有机物、羧酸类有机聚合物、糖类有机物、磺酸类有机物、硼酸及其盐类和磷酸及其盐类中的任一种或多种。
6.根据权利要求3所述的预拌固化土，其特征在于，所述增稠剂包含聚氧乙烯和/或纤维素醚类有机物，优选所述纤维素醚类有机物选自乙基纤维素醚类有机物、羟乙基纤维素醚类有机物和羧甲基纤维素醚类有机物中的任一种或多种。
7.根据权利要求3所述的预拌固化土，其特征在于，所述防水剂为有机硅类防水剂。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的预拌固化土，其特征在于，所述外加剂还包括膨胀剂，优选所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂或PeA收缩补偿剂，更优选所述硫铝酸钙类膨胀剂为所述土料的0～5％，更优选所述PeA收缩补偿剂为所述土料的0～0.02wt％。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的预拌固化土，其特征在于，所述水与所述固体料的重量比为0.08～0.5：1。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的预拌固化土，其特征在于，所述土壤固化剂为所述土料的0.015～0.05wt％。
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