CN111848017B - 一种软土地基复合处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：S1.将混凝土纤维浸泡于表面处理剂1~2h，取出干燥；S2.将混凝土纤维和白刚玉微粉混合搅拌10~20min，加入粉煤灰和机制细砂搅拌5~10min，然后加入水泥搅拌3~6min，再加入水搅拌2~3min，得到固化浆液；S3.对地基进行钻孔，然后将固化浆液注入，完成施工作业；该方法具有处理后的地基承载力高、结构稳定的优点。

Description

一种软土地基复合处理方法
技术领域
本发明涉及地基加固的领域，更具体地说，它涉及一种软土地基复合处理方法。
背景技术
软土地基是指强度低，压缩量较高的软弱土层，在道路建设施工过程中，软土地基会对道路的施工和施工质量造成影响，例如造成道路沉降量较大，造成道路开裂，因此需要对软土地基进行加固。
加固软土地基的相关方法一般是在软土地基中通过注浆法加入水泥，水泥注入土体后，与土体发生化学反应，吸收和挤出土中部分水与空气形成具有较高承载力的复合地基，从而加固软土地基。
然而传统的水泥注浆是采用常规的水泥，往往存在着承载力不足的问题，影响软土地基加固后的结构稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软土地基复合处理方法，其具有处理后的地基承载力高、结构稳定的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种软土地基复合处理方法，包括以下步骤：
S1.将混凝土纤维浸泡于表面处理剂1～2h，取出干燥；
S2.将所述混凝土纤维和白刚玉微粉混合搅拌10～20min，加入粉煤灰和机制细砂搅拌5～10min，然后加入水泥搅拌3～6min，再加入水搅拌2～3min，得到固化浆液；
S3.对地基进行钻孔，然后将所述固化浆液注入，形成土体，完成施工作业。
通过采用上述技术方案，固化浆液固化后形成土体，混凝土纤维混匀在土体中，提高土体内部受力的均匀性，并抑制土体内的裂纹扩展，另外混凝土纤维可以堵塞土体内部的渗水通道，提高土体的抗冻性，白刚玉微粉具有较高的刚度，可以对土体进行补强，并且白刚玉微粉先与混凝土纤维混合，使混凝土纤维粘附大量白刚玉微粉，提高混凝土纤维在固化浆液中的分散性，从而提高土体的强度和抗冻性，提高土体承载力，使地基结构稳定。
进一步地，在S2步骤中，所述固化浆液的各个原料的重量份为：
水泥，3000～3600份；
粉煤灰，440～500份；
机制细砂，3500～3800份；
白刚玉微粉，160～200份；
混凝土纤维，24～36份；
水，2800～3000份。
通过采用上述技术方案，固化浆液形成的土体强度较高。
进一步地，所述混凝土纤维选自聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维中的一种或者多种组合。
通过采用上述技术方案，聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维对土体中裂纹扩展的抑制作用较好。
进一步地，所述混凝土纤维由聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维按照重量比10：(3～5)：(1～3)混合而成。
通过采用上述技术方案，玄武岩纤维的脆性较大，聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维按照上述比例混合对土体中裂纹扩展的抑制作用较好。
进一步地，在S1步骤中，所述表面处理剂为二甲苯。
通过采用上述技术方案，二甲苯可以在混凝土纤维进行修饰，使混凝土纤维表面形成微裂纹，有助于白刚玉微粉嵌入混凝土纤维的微裂纹中，提高白刚玉微粉与混凝土纤维连接的稳定性，并且混凝土纤维的微裂纹有助于与水泥接触，进一步增强混凝土纤维与水泥的连接强度。
进一步地，在S2步骤中，在加入水泥搅拌之后，还包括S2A步骤：往水中加入十二烷基苯磺酸钠，所述水泥与十二烷基苯磺酸钠的重量比为3500：(2～4)。
通过采用上述技术方案，十二烷基苯磺酸钠作为引气剂，可以形成微气泡，堵塞土体中的渗水通道，提高土体的抗冻性，并且使得部分混凝土纤维位于微气泡内，混凝土纤维可形变的空间增大，有助于分散土体的受力，提高土体的抗压强度。
进一步地，在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入羟甲基淀粉醚，所述混凝土纤维与羟甲基淀粉醚的重量比为30：(12～16)。
通过采用上述技术方案，土体中形成微气泡后，羟甲基淀粉醚的粘结性可以提高气泡壁的稳定性，从而提高土体结构的稳定性，并且羟甲基淀粉醚的粘结性可以进一步提高混凝土纤维与土体之间的连接强度。
进一步地，所述白刚玉微粉的平均目数为280目。
通过采用上述技术方案，白刚玉微粉的粒径较小，有助于白刚玉微粉与混凝土纤维结合。
进一步地，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
通过采用上述技术方案，Ⅰ级粉煤灰的比表面积大，有助于提高固化浆液的流动性，提高土体的强度。
进一步地，在S1步骤中，所述混凝土纤维的浸泡温度为50～60℃。
通过采用上述技术方案，上述温度范围有助于提高混凝土纤维的修饰效果。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.固化浆液固化后形成土体，混凝土纤维混匀在土体中，提高土体内部受力的均匀性，并抑制土体内的裂纹扩展，另外混凝土纤维可以堵塞土体内部的渗水通道，提高土体的抗冻性，白刚玉微粉具有较高的刚度，可以对土体进行补强，并且白刚玉微粉先与混凝土纤维混合，使混凝土纤维粘附大量白刚玉微粉，提高混凝土纤维在固化浆液中的分散性，从而提高土体的强度和抗冻性，提高土体承载力，使地基结构稳定；
2.固化浆液中还加入十二烷基苯磺酸钠作为引气剂，十二烷基苯磺酸钠可以形成微气泡，堵塞土体中的渗水通道，而部分混凝土纤维会位于微气泡内，混凝土纤维受力时可形变的空间增大，有助于分散土体的受力，从而提高土体的承载能力。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
水泥选购自山东振兴水泥有限公司，规格P.O42.5级；
粉煤灰选购自巴林右旗鑫源矿业有限责任公司，级别Ⅰ级；
机制细砂选购自北京京豫鲁建筑工程有限公司，细度模数1.6-2.2；
白刚玉微粉选购自天津市正源昊业化工科技有限公司，平均目数280目；
聚丙烯纤维选购自文安县盛兴纤维素厂，裁切长度12mm；
聚氨基甲酸酯纤维选购自文安县盛兴纤维素厂，裁切长度9mm；
玄武岩纤维选购自厦门驭策新材料科技有限公司，裁切长度9mm；
十二烷基苯磺酸钠选购自廊坊鹏彩精细化工有限公司，分析纯；
羟甲基淀粉醚选购自济南圣和化工有限公司，含量99％；
二甲苯选购自武汉楚江浩宇化工科技发展有限公司，分析纯。
实施例
实施例1
一种软土地基复合处理方法：
S1.将500mL二甲苯加入反应容器中，将0.172kg聚丙烯纤维、0.051kg聚氨基甲酸酯纤维和0.017kg玄武岩纤维在常温下浸泡于二甲苯中1h，取出，在50℃烘箱中干燥2h，得到混凝土纤维混合物；
S2.将1.6kg白刚玉微粉和S1步骤中得到的混凝土纤维混合物放入搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌时间10min，然后加入5kg粉煤灰和35kg机制细砂进行第二次搅拌，搅拌时间5min，然后加入30kg水泥进行第三次搅拌，搅拌时间6min，再加入28kg水进行第四次搅拌，搅拌时间2min，得到固化浆液；
S3.用携带注浆头的钻机对地基进行钻孔，然后利用钻机的钻杆作为注浆管，将S2步骤中得到的固化浆液注入地基中，实施注浆，形成土体，完成施工作业。
实施例2～实施例8
实施例2至实施例8与实施例1的区别仅在于各组分配比不同，如表1所示。
表1
Figure BDA0002598868910000041
实施例9
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.02kg十二烷基苯磺酸钠。
实施例10
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.03kg十二烷基苯磺酸钠。
实施例11
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.04kg十二烷基苯磺酸钠。
实施例12
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2B步骤：往水中加入0.12kg羟甲基淀粉醚。
实施例13
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2B步骤：往水中加入0.14kg羟甲基淀粉醚。
实施例14
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2B步骤：往水中加入0.16kg羟甲基淀粉醚。
实施例15
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.04kg十二烷基苯磺酸钠，并且在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入0.12kg羟甲基淀粉醚。
实施例16
本实施例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.03kg十二烷基苯磺酸钠，并且在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入0.16kg羟甲基淀粉醚。
实施例17
本实施例与实施例4的区别仅在于，S1步骤中，聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维在二甲苯中的浸泡温度为50℃。
实施例18
本实施例与实施例4的区别仅在于，S1步骤中，聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维在二甲苯中的浸泡温度为60℃，另外S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.04kg十二烷基苯磺酸钠，并且在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入0.16kg羟甲基淀粉醚。
对比例
对比例1
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用7.1kg水泥替代等量粉煤灰、白玉刚微粉和混凝土纤维混合物。
对比例2
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用1.8kg粉煤灰替代第一次搅拌中用的等量白玉刚微粉。
对比例3
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用0.3kg粉煤灰替代第一次搅拌中用的等量混凝土纤维混合物。
对比例4
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，省略第一次搅拌，在第二次搅拌中增加2.1kg粉煤灰来替代等量白刚玉微粉和混凝土纤维混合物。
对比例5
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在第一次搅拌时就将粉煤灰和机制细砂加入搅拌机中，取消第二次搅拌。
对比例6
本对比例与实施例4的区别仅在于，S1步骤中，取消聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维在二甲苯中的浸泡。
对比例7
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用0.3kg粉煤灰替代第一次搅拌中用的等量混凝土纤维混合物，另外在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.04kg十二烷基苯磺酸钠。
对比例8
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用0.3kg粉煤灰替代第一次搅拌中用的等量混凝土纤维混合物，另外在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2B步骤：往水中加入0.14kg羟甲基淀粉醚。
对比例9
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，用0.3kg粉煤灰替代第一次搅拌中用的等量混凝土纤维混合物，另外在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.04kg十二烷基苯磺酸钠，并且在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入0.14kg羟甲基淀粉醚。
对比例10
本对比例与实施例4的区别仅在于，S2步骤中，在加入水泥搅拌之后且在加入水搅拌之前，还包括S2A步骤：往水中加入0.07kg十二烷基苯磺酸钠。
性能检测试验
取本申请的实施例和对比例得到的固化浆液制作成土体试样。
根据GB/T50081-2002对土体试样进行抗压强度测试，检测土体试样在制备7天和28天后的抗压强度；
根据GB/T50082-2009(快冻法)对土体试样进行抗冻性能测试，检测土体试样在制备7天后的抗冻等级；
根据GB/T50081-2002对土体试样进行劈裂抗拉强度测试，检测土体试样的在制备7天后的劈裂抗拉强度；
测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002598868910000071
根据表2，将实施例4与对比例1进行比较可知，本申请的处理方法得到的土体具有较高的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻等级，从而提高地基的力学强度，使软土地基的承载力提高，结构更加稳定。
对比例2加入了白玉刚微粉而没有混凝土纤维混合物，对比例3加入了混凝土纤维混合物而没有白玉刚微粉，对比例4没有白玉刚微粉和混凝土纤维混合物，结果都是抗压强度、抗拉强度和抗冻等级降低，而且混凝土纤维或者白刚玉微粉单独加入时抗压强度、抗拉强度和抗冻等级的提升不大，说明混凝土纤维和白刚玉微粉相结合才能更有效的提高土体抗压强度、抗拉强度和抗冻等级。
对比例5中没有设置混凝土纤维混合物和白刚玉微粉的预先混合步骤，使得混凝土纤维混合物和白刚玉微粉的结合效果减弱，抗压强度和抗冻性降低。
对比例6中混凝土纤维混合物没有经过二甲苯的处理，白刚玉微粉与混凝土纤维粘着的稳定性降低，导致抗压强度和抗拉强度降低；另外实施例17和18在二甲苯处理的同时加热，使混凝土纤维的裂纹增多，白刚玉微粉与混凝土纤维粘着的稳定性提高，进一步增大土体的抗压强度和劈裂抗拉强度。
将实施例4与实施例5-8进行比较可知，混凝土纤维中的聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维的重量比在10：(3～5)：(1～3)范围内时，对土体抗压强度的提高较高。
对比例7中没有加入混凝土纤维混合物而加入了十二烷基苯磺酸钠，结果抗压强度、抗拉强度和抗冻等级降低，说明单独加入十二烷基苯磺酸钠会在土体内形成多个气孔，影响土体的强度，需要加入混凝土纤维混合物来进行补强。
从实施例9-11可知，加入十二烷基苯磺酸钠后土体的抗冻性能提高，还配合混凝土纤维提高土体的抗压强度；结合对比例10，同时当十二烷基苯磺酸钠超过本申请限定的范围时，过多的气泡也会影响土体的抗压强度，因此本申请限定的十二烷基苯磺酸钠的用量范围能够起到更好的效果。
对比例8中没有加入混凝土纤维混合物而加入了羟甲基淀粉醚，结果抗压强度、抗拉强度和抗冻等级降低，结合实施例12-14，说明羟甲基淀粉醚本身可以提高土体内部集料的粘着性，在混凝土纤维的加入下，还能提高混凝土纤维与土体的结合力，并且提高十二烷基苯磺酸钠在土体中产生的气泡壁的稳定性，从而提高土体的抗压强度和劈裂抗拉强度。
将实施例4与实施例18进行比较可知，本申请在实施例18下得到的土体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能均较佳。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种软土地基复合处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将混凝土纤维浸泡于表面处理剂1~2h，取出干燥；
S2.将所述混凝土纤维和白刚玉微粉混合搅拌10~20min，加入粉煤灰和机制细砂搅拌5~10min，然后加入水泥搅拌3~6min，再加入水搅拌2~3min，得到固化浆液；
S3.对地基进行钻孔，然后将所述固化浆液注入，形成土体，完成施工作业；
在S2步骤中，所述固化浆液的各个原料的重量份为：
水泥，3000~3600份；
粉煤灰，440~500份；
机制细砂，3500~3800份；
白刚玉微粉，160~200份；
混凝土纤维，24~36份；
水，2800~3000份；
在S2步骤中，在加入水泥搅拌之后，还包括S2A步骤：往水中加入十二烷基苯磺酸钠，所述水泥与十二烷基苯磺酸钠的重量比为3500：（2~4）。
2.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，所述混凝土纤维选自聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维中的一种或者多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，所述混凝土纤维由聚丙烯纤维、聚氨基甲酸酯纤维和玄武岩纤维按照重量比10：（3~5）：（1~3）混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，在S1步骤中，所述表面处理剂为二甲苯。
5.根据权利要求4所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，在S2A步骤之后，还包括S2B步骤：往水中加入羟甲基淀粉醚，所述混凝土纤维与羟甲基淀粉醚的重量比为30：（12~16）。
6.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，所述白刚玉微粉的平均目数为280目。
7.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅰ级粉煤灰。
8.根据权利要求1所述的一种软土地基复合处理方法，其特征在于，在S1步骤中，所述混凝土纤维的浸泡温度为50~60℃。
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Denomination of invention: A Composite Treatment Method for Soft Soil Foundation

Effective date of registration: 20230423

Granted publication date: 20220211

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Shaoguan branch

Pledgor: Lechang Hengyuan Hydropower Construction Engineering Co.,Ltd.

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