CN111559887A - 一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，回填材料按质量百分比包括：40‑80％渣土、10‑30％水和5‑30％的水泥；其中，渣土为粘性土，渣土的含水量＜60％，渣土的塑性指数＞18，渣土的土体颗粒中粒径小于0.005mm的黏性颗粒大于80％。本发明与防护材料相比，兼具强度、柔性为一体，具有较好的强度、抗冲刷性，又是柔性材料，既满足冲刷坑防护的强度要求，又具有适应泥面变形的特性，是一种性能好、价格低、生态环保的回填材料。
Description
技术领域
本发明涉及淤泥固化技术领域，具体涉及一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料。
背景技术
在潮汐河口或者海湾中建设桥梁时，桥墩基础受到水流、波浪和潮汐等多重作用，波浪水流动力行近至桥墩附近时，水流三维边界层分离产生了高强度的水流紊动和旋涡，导致桥墩周围产生局部冲刷，对桥梁基础稳定影响很大，需要开展局部冲刷防护。目前常用的防护材料有碎石、块石或袋装砂，这些砂石料均为不可再生资源，且随着环保政策的收紧，砂石料供应有限，价格也越来越高，对工程造价、进度都造成较大制约；尤其是对已建桥墩基础冲刷坑的防护，需保护桥墩的防腐蚀结构，传统的碎石、块石均为硬质结构，施工抛填过程中易对防腐蚀结构造成破坏，造成难以挽回的结构安全隐患。同上，在航道整治工程中整治建筑物如丁坝、顺坝等坝头区域，也遭受三面水流的冲刷，易形成局部深坑，目前一般采用碎石回填，但成本高、供应紧缺，对类似工程实施也造成较大困难。
为解决上述问题，我们做出了一系列改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，以克服现有技术所存在的缺点和不足。
一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，回填材料按质量百分比包括：40-80％渣土、10-30％水和5-30％的水泥；
其中，所述渣土为粘性土，所述渣土的含水量≤60％，所述渣土的塑性指数＞18，所述渣土的颗粒级配中粒径小于0.005mm的黏性颗粒大于80％。
进一步，所述渣土的含水量40-60％。
进一步，所述水泥为325#水泥。
本发明的有益效果：
本发明与防护材料相比，兼具强度、柔性为一体，具有较好的强度、抗冲刷性，又是柔性材料，既满足冲刷坑防护的强度要求，又具有适应泥面变形的特性，是一种性能好、价格低、生态环保的回填材料。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，回填材料按质量百分比包括：80％渣土、10％水和10％的水泥；
其中，渣土为粘性土，渣土的含水量为51.4％，渣土的塑性指数为18.2，渣土的颗粒级配中粒径小于0.005mm的黏性颗粒大于80％。
渣土的主要物理特性详见下表：
| 密度(g/cm<sup>3</sup>) | 含水率(％) | 液限(％) | 塑限(％) | d<sub>50</sub>(μm) |
| 1.78 | 51.4 | 39.5 | 21.3 | 10.4 |
水泥为325#水泥。
水泥渣土的强度增长主要是水泥、黏性土及水混合发生化学反应，如水泥中氧化钙、氧化硅等化学成分水化后形成铝酸三钙(3CaO·SiO2)和氢氧化钙Ca(OH)2晶体。这种水化物的结品初始时是一种胶质物体，这种胶质物体有一部分混在水中悬浮，后来包围在水泥微粒表面，形成一种胶凝膜，由水泥各种成分所生成的胶凝膜逐渐发展连接起来成为胶凝体，此时水泥浆呈初凝状态.开始有胶粘的性质，随着水化反应连续不断进行，胶凝体增大并吸收水分，使其凝固更快，结合更加紧密，进而生出结晶体。结晶体和胶凝体相包围渗透并达到一种稳定状态，这就是硬化的开始，水化作用继续深入到水泥颗粒内部，直到水分完全没有以及胶质凝固和结晶充盈为止。随着水泥水化物结晶不断地生长、延伸，结晶体形成空间的网络结构，土体被分割包围在这些水泥骨架中间。随着土体逐渐被挤密，自由水逐渐减少消失，形成了水泥土特殊的骨架结构。
本发明在干燥或浸水状态下强度会不断增长，初始状态下可抵抗约1.5m/s的流速。随着时间的变化在制成3h后强度增长较为明显，同时流动性也下降明显。强度在24h内提高至20kPa，可抵抗约2～3m/s的强水流冲刷，并保持可塑状态，兼具强度、柔性为一体。需在保持可塑状态及时进行装袋、养护，强度达到设计要求后进行抛填。
本发明的推导过程，对拟采用的工程渣土进行取样试验，主要检测指标包括密度、含水率、液限、塑限及颗粒粒径或土体粒径分布曲线。对含水率较大、含有机质、杂质较多的材料需增加处理措施，处理后达到含水率≤60％，基本无杂质或有机质再利用。开展不同水泥掺量下水泥渣土的物理力学试验，确定不同水泥掺量下水泥渣土的流动性能。
分别对不同掺水比、掺灰比的水泥渣土进行不同养护条件下的强度试验，如5％掺水比+5％掺灰比、10％掺水比+10％掺灰比、20％掺水比+20％掺灰比在干湿环境下进行养护，对比强度变化量。
根据上述不同材料进行室内塌落度试验，对水泥渣土流动性进行一定程度的评估，确保水泥渣土具有一定的流动性，塌落直径为10cm左右。开展不同工况下袋装水泥渣土的强度试验，分析袋装水泥渣土在干湿环境下的强度变化量。
采用物理模型试验研究确定水泥渣土的抗水流冲刷能力。采用大型水槽物理模型，进行水泥渣土的抗冲试验，按不冲流速大于设计工况下流速进行控制，如设计防护流速为3.0m，水泥渣土的不冲流速也需＞3.0m，试验后确定合适的掺拌比、强度、塌落度等参数指标。
将水泥渣土装袋后形成袋装水泥渣土，采用现行规范和研究成果中的相关计算公式，对袋装水泥的渣土稳定重量、规格大小进行计算确定。
实例1中，工程区实测最大流速，涨潮为2.13m/s、落潮为1.74m/s；可能最大流速为2.30m/s；设计底流速考虑潮波共同作用取2.4m/s。根据《堤防工程设计规范》公式计算，重量为60kg。故袋装固化粘土重量取60kg，折算粒径约0.35m，采用规格为50×90cm编织袋进行水泥固化粘土装袋。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。
Claims (3)
1.一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，其特征在于，回填材料按质量百分比包括：40-80％渣土、10-30％水和5-30％的水泥；
其中，所述渣土为粘性土，所述渣土的含水量≤60％，所述渣土的塑性指数＞18，所述渣土的颗粒级配中粒径小于0.005mm的黏性颗粒大于80％。
2.根据权利1要求所述的一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，其特征在于：所述渣土的含水量40-60％。
3.根据权利1要求所述的一种用于强流条件下局部冲刷坑的回填材料，其特征在于：所述水泥为325#水泥。
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