CN111908949A - 一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了地基处理工程用混合浆液及其制备方法，该混合浆液包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水，这种轻质水泥能使浆液满足密度、强度和流动性的要求，改性矿渣粉能改善矿渣粉研磨性和混溶性能，提高浆液抗压性，硅灰石粉能提高浆液抗酸碱性和强度，改善浆液施用后的吸湿性，以硅酸钠和硅酸钾的混合物作为促凝剂，能缩短混合浆液在使用中的凝结时间，增强浆液抗压强度，因此上述地基处理工程用混合浆液能在减少自重荷载的基础上，满足密度、强度和流动性的要求，提高浆液的抗压强度。上述制备方法具有同样的优点。

Description

一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑工程材料技术领域，特别是涉及一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法。

背景技术

我国的国土面积幅员辽阔，因此土质多种多样，地基土的强度和压缩等特性因土质的不同而有很大的差别。在工程建设中，当天然地基不能满足建筑物基础对地基的要求时，就必须采取各种预处理方法来提高地基土的抗剪强度，改善土的压缩特性，增大地基承载力，以满足建筑物的建设需要。灌浆是一种常用的改善地基性能的方法，也称为注浆，就是将特定的材料配制成浆液，用压送设备将其灌入地层或缝隙内，使其扩散、胶凝或固化，进行地层堵水和加固的施工技术。

我国一直以来多采用劈裂灌浆和渗透灌浆，较少采用压密灌浆，所以我国对压密灌浆所用的材料研究较少。例如，现在有一种地基处理工程用混合浆液的配方及其制备方法，其制备的浆液由水泥25％、粉煤灰25％、重钙粉25％、发泡剂3％、木屑6％、水16％组成，可注性好，结实体渗透性低，性能稳定，能满足地基工程的技术要求，但是压密灌浆所用的注浆需要有较高的粘稠度和较低的流动性，同时，由于水泥土自重大，传统水泥土桩的承载能力一部分用于承担自重荷载，在软土地区，较大的桩体自重还会引起复合地基下卧层较大的沉降。可见，上述现有技术存在如下问题：现有的地基处理工程用混合浆液粘稠度低、流动性弱，并不适用于压密灌浆工艺；由于水泥土自重大，传统水泥土桩的承载能力一部分用于承担自重荷载，在软土地区较大的桩体自重还会引起复合地基下卧层较大的沉降。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法，能够在减少自重荷载的基础上，满足密度、强度和流动性的要求，提高浆液的抗压强度。

本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液，按质量份数计，包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液中，按质量份数计，所述添加剂包括分散剂8份至12份、减水剂5份至7份、发泡剂3份至5份和速凝剂2份至3份。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液中，所述分散剂由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸和三聚氰胺甲醛树脂按(2～5)：1：(0.2～0.5)的重量比例混合而成，所述速凝剂为782型速凝剂。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液中，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸甲醛缩合物减水剂、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物减水剂和腐殖酸减水剂中的至少一种。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液中，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂或动植物蛋白类发泡剂。

本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液的制备方法，包括：

获取轻质水泥、改性矿渣粉、硅灰石粉、硅酸钠、硅酸钾、添加剂、木屑和清水；

将所述改性矿渣粉、所述硅灰石粉、所述硅酸钠和所述硅酸钾分别经超微粉碎处理成细度为5μm至10μm的改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉、硅酸钠超微粉和硅酸钾超微粉，将所述木屑用粉碎机粉碎后，过50目至80目筛，放置备用；

将发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，通过液体泵将所述发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

将所述轻质水泥、所述改性矿渣超微粉、所述硅灰石超微粉和所述木屑投入带刮刀的搅拌容器中，搅拌10min至20min，混合均匀，在搅拌的同时，加入所述泡沫，搅拌结束后，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，加入减水剂并混合均匀，制得预混浆液；

将所述硅酸钠超微粉、所述硅酸钾超微粉混合均匀后加入所述预混浆液中，搅拌5min至8min后，再加入速凝剂搅拌5min至10min，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，制得成品混合浆液。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法中，所述获取轻质水泥包括：

将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，搅拌过程中逐一将粉料加入所述搅拌机内，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；

将表面活性剂类发泡剂泡沫按照泡沫浆液97.8％和泡沫2.2％的配比加入所述搅拌机中，待泡沫全部加入所述搅拌机后，继续搅拌5min至10min；

当泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，停止搅拌，得到所述轻质水泥。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法中，所述粉料按质量份数计，包括干土40份至50份、水泥20份至30份、偏高岭土10份至15份、硅粉8份至12份和聚羧酸3份至5份。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法中，所述获取改性矿渣粉包括：

将原矿渣粉与无机强酸混合后在50℃至70℃下恒温处理2h至5h，成为酸处理矿渣粉，将所述酸处理矿渣粉与铝矾土混合后转投至高温炉中，煅烧处理至熔化状，得到熔化混合料；

将重量为所述原矿渣粉重量的30％至50％的丙三醇通入所述熔化混合料中，恒温搅拌处理30min至40min后，按10℃/min至12℃/min的速率降温至300～400℃；

将重量为所述原矿渣粉重量的0.6％至1.2％的硫酸钡、8％至12％的聚丙烯纤维、5％至10％的甲基硅酸钠加入其中，恒温搅拌处理1h至3h，得到处理熔化混合料；

将所述处理熔化混合料按8℃/min至12℃/min的速率降温至100℃以下，并趁热通入无机酸水溶液中进行洗涤，收集沉降的物料，干燥粉碎后，得到所述改性矿渣粉。

优选的，在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法中，所述酸处理矿渣粉与铝矾土的质量比为4:1至8:1。

通过上述描述可知，本发明提供的上述地基处理工程用混合浆液，由于按质量份数计，包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水，这种轻质水泥能够使浆液满足密度、强度和流动性的要求，改性矿渣粉能够改善矿渣粉的研磨性和混溶性能，提高浆液的抗压性，硅灰石粉能够提高浆液的抗酸碱性和强度，改善浆液施用后的吸湿性，以硅酸钠和硅酸钾的混合物作为混合浆液的促凝剂，能够缩短混合浆液在使用过程中的凝结时间，增强浆液的抗压强度，因此，上述地基处理工程用混合浆液能够在减少自重荷载的基础上，满足密度、强度和流动性的要求，提高浆液的抗压强度。本发明提供的上述制备方法具有同样的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液的制备方法的实施例的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种地基处理工程用混合浆液及其制备方法，能够在减少自重荷载的基础上，满足密度、强度和流动性的要求，提高浆液的抗压强度。

下面将结合本发明实施例中的附图，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液的实施例中，按质量份数计，包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水。

需要说明的是，本发明提供的地基处理工程用混合浆液实施例采用了轻质水泥、改性矿渣粉、硅灰石粉、硅酸钠和硅酸钾等原料，其中，轻质水泥可以将泡沫、偏高岭土、硅粉和聚羧酸联合使用，能够使轻质水泥满足密度、强度和流动性的要求，改性矿渣粉能够改善矿渣粉的研磨性和混溶性能，提高浆液的抗压性，硅灰石粉能够提高浆液的抗酸碱性和强度，改善浆液施用后的吸湿性，而且以硅酸钠和硅酸钾的混合物作为混合浆液的促凝剂，缩短了混合浆液在使用过程中的凝结时间，而且通过进一步调整硅酸钠和硅酸钾的用量比，增强了混合浆液的抗压强度。

通过上述描述可知，本发明提供的上述地基处理工程用混合浆液的实施例中，由于按质量份数计，包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水，这种轻质水泥能够使浆液满足密度、强度和流动性的要求，改性矿渣粉能够改善矿渣粉的研磨性和混溶性能，提高浆液的抗压性，硅灰石粉能够提高浆液的抗酸碱性和强度，改善浆液施用后的吸湿性，以硅酸钠和硅酸钾的混合物作为混合浆液的促凝剂，能够缩短混合浆液在使用过程中的凝结时间，增强浆液的抗压强度，因此，上述地基处理工程用混合浆液能够在减少自重荷载的基础上，满足密度、强度和流动性的要求，提高浆液的抗压强度。

在上述地基处理工程用混合浆液的一个具体实施例中，按质量份数计，添加剂可以包括分散剂8份至12份、减水剂5份至7份、发泡剂3份至5份和速凝剂2份至3份，当然还可以根据实际需要选用其他份数，此处并不限制。其中，分散剂可以由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸和三聚氰胺甲醛树脂按(2～5)：1：(0.2～0.5)的重量比例混合而成，速凝剂可以为782型速凝剂，当然还可以根据实际情况设置为其他比例以及其他类型的速凝剂，此处也不限制。

在上述地基处理工程用混合浆液的进一步的实施例中，减水剂可以为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸甲醛缩合物减水剂、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物减水剂和腐殖酸减水剂中的至少一种。也就是说，可以选用其中的一种减水剂，也可以同时含有其中的两种、三种或者更多，此处并不限制，只要能够起到足够的减水作用即可。另外，还可以根据实际需要选用其他类型的减水剂，此处并不构成限制。

在上述地基处理工程用混合浆液的更进一步的实施例中，发泡剂可以为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂或动植物蛋白类发泡剂。也就是说，发泡剂可以为其中的一种，也可以同时包括其中的两种或更多，都是可以根据实际需要来选择的，当然还可以根据实际需要选用其他类型的发泡剂，此处并不限制。

本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液的制备方法的实施例如图1所示，图1为本发明提供的一种地基处理工程用混合浆液的制备方法的实施例的示意图，该方法包括如下步骤：

S1：获取轻质水泥、改性矿渣粉、硅灰石粉、硅酸钠、硅酸钾、添加剂、木屑和清水；

需要说明的是，按质量份数计，可以包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水，当然还可以根据实际需要对这些份数进行适应性调节，此处并不限制。

S2：将改性矿渣粉、硅灰石粉、硅酸钠和硅酸钾分别经超微粉碎处理成细度为5μm至10μm的改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉、硅酸钠超微粉和硅酸钾超微粉，将木屑用粉碎机粉碎后，过50目至80目筛，放置备用；

需要说明的是，将这些粉体磨成超微粉，就能够保证在后续混合过程中具有足够好的性能。

S3：将发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，通过液体泵将发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

S4：将轻质水泥、改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉和木屑投入带刮刀的搅拌容器中，搅拌10min至20min，混合均匀，在搅拌的同时，加入泡沫，搅拌结束后，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，加入减水剂并混合均匀，制得预混浆液；

S5：将硅酸钠超微粉、硅酸钾超微粉混合均匀后加入预混浆液中，搅拌5min至8min后，再加入速凝剂搅拌5min至10min，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，制得成品混合浆液。

利用上述地基处理工程用混合浆液的制备方法，能够制备出在减少自重荷载的基础上满足密度、强度和流动性的要求的混合浆液，提高混合浆液的抗压强度。

在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法的一个具体实施例中，获取轻质水泥的步骤可以进一步包括如下步骤：

将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，搅拌过程中逐一将粉料加入搅拌机内，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；

将表面活性剂类发泡剂泡沫按照泡沫浆液97.8％和泡沫2.2％的配比加入搅拌机中，待泡沫全部加入搅拌机后，继续搅拌5min至10min；

当泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，停止搅拌，得到轻质水泥。

需要说明的是，利用这些步骤，能够使制备出来的轻质水泥满足密度、强度和流动性的要求，当然还可以根据实际需要对上述制备步骤进行调整，此处并不限制。

在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法的另一个具体实施例中，粉料按质量份数计，可以包括干土40份至50份、水泥20份至30份、偏高岭土10份至15份、硅粉8份至12份和聚羧酸3份至5份，当然这仅是一个优选方案，还可以根据实际需要对每个组分的份数进行适应性的调整，此处并不限制。

在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法的又一个具体实施例中，获取改性矿渣粉可以包括如下步骤：

将原矿渣粉与无机强酸混合后在50℃至70℃下恒温处理2h至5h，成为酸处理矿渣粉，将酸处理矿渣粉与铝矾土混合后转投至高温炉中，煅烧处理至熔化状，得到熔化混合料；

将重量为原矿渣粉重量的30％至50％的丙三醇通入熔化混合料中，恒温搅拌处理30min至40min后，按10℃/min至12℃/min的速率降温至300～400℃；

将重量为原矿渣粉重量的0.6％至1.2％的硫酸钡、8％至12％的聚丙烯纤维、5％至10％的甲基硅酸钠加入其中，恒温搅拌处理1h至3h，得到处理熔化混合料；

将处理熔化混合料按8℃/min至12℃/min的速率降温至100℃以下，并趁热通入无机酸水溶液中进行洗涤，收集沉降的物料，干燥粉碎后，得到改性矿渣粉。

利用这些步骤得到的改性矿渣粉能够改善矿渣粉的研磨性和混溶性能，提高浆液的抗压性，当然还可以根据实际需要对这些步骤中的各种参数进行调整，此处并不限制。

在上述地基处理工程用混合浆液的制备方法的优选实施例中，酸处理矿渣粉与铝矾土的质量比可以为4:1至8:1，这种比例范围能够更好的保证整体性能，当然也可以根据实际需要进行调整，采用其他比例，此处也不限制。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种地基处理工程用混合浆液，其特征在于，按质量份数计，包括轻质水泥30份至40份、改性矿渣粉20份至30份、硅灰石粉15份至20份、硅酸钠10份至15份、硅酸钾10份至15份、添加剂8份至12份、木屑6份至8份，余量为清水。

2.根据权利要求1所述的地基处理工程用混合浆液，其特征在于，按质量份数计，所述添加剂包括分散剂8份至12份、减水剂5份至7份、发泡剂3份至5份和速凝剂2份至3份。

3.根据权利要求2所述的地基处理工程用混合浆液，其特征在于，所述分散剂由聚苯乙烯磺酸钠、酒石酸和三聚氰胺甲醛树脂按(2～5)：1：(0.2～0.5)的重量比例混合而成，所述速凝剂为782型速凝剂。

4.根据权利要求2所述的地基处理工程用混合浆液，其特征在于，所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂、萘磺酸甲醛缩合物减水剂、多环芳烃磺酸盐甲醛缩合物减水剂、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物减水剂和腐殖酸减水剂中的至少一种。

5.根据权利要求2所述的地基处理工程用混合浆液，其特征在于，所述发泡剂为十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、松香皂类发泡剂或动植物蛋白类发泡剂。

6.一种地基处理工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，包括：

获取轻质水泥、改性矿渣粉、硅灰石粉、硅酸钠、硅酸钾、添加剂、木屑和清水；

将所述改性矿渣粉、所述硅灰石粉、所述硅酸钠和所述硅酸钾分别经超微粉碎处理成细度为5μm至10μm的改性矿渣超微粉、硅灰石超微粉、硅酸钠超微粉和硅酸钾超微粉，将所述木屑用粉碎机粉碎后，过50目至80目筛，放置备用；

将发泡剂与水混合制成发泡剂溶液，通过液体泵将所述发泡剂溶液泵送至空气压缩机中形成泡沫，通过控制系统调节发泡速度；

将所述轻质水泥、所述改性矿渣超微粉、所述硅灰石超微粉和所述木屑投入带刮刀的搅拌容器中，搅拌10min至20min，混合均匀，在搅拌的同时，加入所述泡沫，搅拌结束后，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，加入减水剂并混合均匀，制得预混浆液；

将所述硅酸钠超微粉、所述硅酸钾超微粉混合均匀后加入所述预混浆液中，搅拌5min至8min后，再加入速凝剂搅拌5min至10min，将搅拌容器壁及搅拌叶上的浆液用刮刀刮至容器中央，制得成品混合浆液。

7.根据权利要求6所述的地基处理工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，所述获取轻质水泥包括：

将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，搅拌过程中逐一将粉料加入所述搅拌机内，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；

将表面活性剂类发泡剂泡沫按照泡沫浆液97.8％和泡沫2.2％的配比加入所述搅拌机中，待泡沫全部加入所述搅拌机后，继续搅拌5min至10min；

当泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，停止搅拌，得到所述轻质水泥。

8.根据权利要求7所述的地基处理工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，所述粉料按质量份数计，包括干土40份至50份、水泥20份至30份、偏高岭土10份至15份、硅粉8份至12份和聚羧酸3份至5份。

9.根据权利要求6所述的地基处理工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，所述获取改性矿渣粉包括：

将原矿渣粉与无机强酸混合后在50℃至70℃下恒温处理2h至5h，成为酸处理矿渣粉，将所述酸处理矿渣粉与铝矾土混合后转投至高温炉中，煅烧处理至熔化状，得到熔化混合料；

将重量为所述原矿渣粉重量的30％至50％的丙三醇通入所述熔化混合料中，恒温搅拌处理30min至40min后，按10℃/min至12℃/min的速率降温至300～400℃；

将重量为所述原矿渣粉重量的0.6％至1.2％的硫酸钡、8％至12％的聚丙烯纤维、5％至10％的甲基硅酸钠加入其中，恒温搅拌处理1h至3h，得到处理熔化混合料；

将所述处理熔化混合料按8℃/min至12℃/min的速率降温至100℃以下，并趁热通入无机酸水溶液中进行洗涤，收集沉降的物料，干燥粉碎后，得到所述改性矿渣粉。

10.根据权利要求9所述的地基处理工程用混合浆液的制备方法，其特征在于，所述酸处理矿渣粉与铝矾土的质量比为4:1至8:1。

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