CN113929365B - 一种自密实固化土及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自密实固化土及其使用方法，属于空间回填技术领域，由以下质量份数配比的原料制得：施工现场素土1‑75.99％；粉剂固化剂，包括胶结剂、改性剂中的一种或多种，4％‑20％；液体固化剂,0.01％‑1％；水,20％‑40％。本发明提供的一种自密实固化土具有自流平、自密实、自填充、抗渗能力强、固化时间短、强度可调的特点。本发明提供的一种自密实固化土还具有充分利用工程弃土、能实现泵送填充的(高流动性)、施工方便、施工质量有保证、经济环保、适用范围广的特点。本发明还提供一种自密实固化土的使用方法。

Description

一种自密实固化土及其使用方法
技术领域
本发明属于空间回填技术领域，更具体地说，是涉及一种自密实固化土及其使用方法。
背景技术
随着我国城市地下空间开发程度的深入，轨道交通、综合管廊及公路隧道等项目都有了长足的发展。由于城市地下施工均埋设在已建城市道路下方，为避免造成城市交通拥堵和大面积破坏城市道路，在城市地下空间施工时，基坑支护形式均采用钢板桩支护，预留用于施工的操作面不会太大，待主体结构施工完成后，两侧就形成一个深窄基槽，对于深窄基槽内的回填土，一般的施工方法很难满足规范和设计要求的压实度。
除上述工程外，其它工程中也存在回填材料不易于被压实的施工地段，如城市道路管线埋设后的回填、检查井周边回填、挡土墙背的回填等。此外，当城市道路出现路面塌陷等险情时，传统的回填技术很难满足施工速度与施工质量的要求。再如一些施工需要在建筑物下面进行，场地狭小、低矮，普通施工机械根本无法进入施工现场，因此回填材料无法得到充分压实，这将导致建筑物基础可能发生不均匀沉降，从而带来较大的安全隐患。
目前，国内面对这些工程问题提出了一些对策，压实方面采用高速液压夯工艺，适用于场地较为狭窄的回填压实施工，压实质量效果较为可靠，但对工作面受限、交叉作业多的工况中不适用；水撼砂法利用水的流动性和砂砾的透水性，从而使砂砾达到最大密实度，回填质量得到显著提高，但该工法需回填大量砂石，施工工期较长，施工难度相对较大，实际应用中相对受限；其他如泡沫混凝土、轻量填土、粉煤灰掺水泥回填技术等，得到一定的推广，但是造价较高，这在一定程度上限制了它们的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自密实固化土及其使用方法，旨在解决工程中压实机械无法进入或回填材料不易被压实地段的回填施工问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种自密实固化土，由以下质量份数配比的原料制得：
施工现场素土，1-75.99％；
粉剂固化剂，包括胶结剂、改性剂中的一种或多种，4％-20％；
液体固化剂,0.01％-1％；
水,20％-40％。
优选地，所述液体固化剂包括聚乙烯醇乳液、丁苯乳液、丙烯酸乳液、水性环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚树脂、三芳基硅氧醚中的一种或几种。
优选地，所述胶结剂包括氯化钙、硫酸钙、水泥、粉煤灰、石灰、矿渣、硅酸钠、二氧化硅中的一种或几种；或/和
所述改性剂包括：非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂中一种或多种。
优选地，所述施工现场素土的有机质含量不大于5％。
优选地，所述施工现场素土的颗粒粒径不大于50mm。
优选地，所述自密实固化土的流动值为150-300；或/和
所述自密实固化土成型28天的抗压强度值为0.5-3.0MPa。
本发明提供一种自密实固化土的使用方法，包括以下步骤：
步骤1、取施工现场土样，分析现场土体基本指标；确定自密实固化土实验室配比；
步骤2、根据实际工程量和现场土性，确定施工配比，并配备所需施工机械和搅拌设备；
步骤3、对各原材料分别进行检查；
步骤4、施工前对肥槽进行彻底清理，肥槽内无虚渣、浮土、积水，并夯实整平肥槽；
步骤5、根据施工现场情况进行分段施工；
步骤6、按室内试验确定的施工配合比拌制自密实固化土；
步骤7、浇筑步骤6制备的自密实固化土于基槽或肥槽，并对其进行养护。
优选地，所述自密实固化土的实验室配比根据权利要求1-6任一项所述的一种自密实固化土确定。
优选地，自密实固化土施工配比的确定包括以下步骤：
步骤1.1、获得施工现场土样的含水率a；
步骤1.2、确定固化剂材料各组分的配比；所述固化剂材料包括：粉剂固化剂以及液体固化剂；
步骤1.3、通过换算公式确定实际用水量和用土量；所述换算公式为：
实际用土量：S1＝S*(1+a)；
实际用水量：W1＝W-(S1-S)；
其中，S1为施工现场实际用土量；S为配合比中土的干燥质量；a为实测现场用土的含水率；W为配合比中水的掺量；W1为实际用水量；
步骤1.4、按确定的配比称取固化剂、施工现场素土以及水；
步骤1.5、将所述粉剂固化剂和所述施工现场素土干拌均匀；然后将所述液体固化剂稀释于水中；将干拌混合料与含有所述液体固化剂的水混合并拌合均匀，即得自密实固化土。
优选地，所述自密实固化土从搅拌到施工完毕的时间不大于120min；或/ 和
所述步骤5中分段浇筑体厚度为30-80cm；或/和
浇筑完成后覆膜保湿养护时间不小于72h。
本发明提供的一种自密实固化土及其使用方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明提供的一种自密实固化土具有自流平、自密实、抗渗能力强、体积稳定性好、固化时间短、抗压强度可调的特点。本发明提供的一种自密实固化土还具有充分利用工程弃土、能实现泵送填充的(高流动性)、施工方便、施工质量有保证、经济环保、适用范围广的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种自密实固化土的使用方法的框图一；
图2为本发明实施例提供的一种自密实固化土的使用方法的框图二。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的一种自密实固化土进行说明。所述一种自密实固化土，由以下质量份数配比的原料制得：施工现场素土 1-75.99％，粉剂固化剂，包括胶结剂、改性剂中的一种或多种，4％-20％；液体固化剂,0.01％-1％；水,20％-40％。
需要说明的是，实施例采用的土料的干燥质量。
在本实施例中，土料包括黏土、粉土、砂土、建筑垃圾破碎材料中的一种或多种。且优先采用开挖弃土质量好、数量大的黏土、粉土、砂土。
土料包含的有机质含量不大于5％，优选，0.5％、1％、1.25％、3％、3.5％；且其颗粒最大粒径不大于50mm；优选，20-30mm或25mm-35mm。
在本实施例中，所采用的原料水符合现行《混凝土用水标准》JGJ63的规定。
在本实施例中，所述液体固化剂包括聚乙烯醇乳液、丁苯乳液、丙烯酸乳液、水性环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚树脂、三芳基硅氧醚中的一种或几种。
在本实施例中，所述胶结剂包括氯化钙、硫酸钙、水泥、粉煤灰、石灰、矿渣、硅酸钠、二氧化硅中的一种或几种；所述改性剂包括：非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂中的一种或多种。
示例1：
干燥后土料100kg，粉剂固化剂10kg，液体固化剂0.02kg，水35kg。
示例2：
干燥后土料100kg，粉剂固化剂6kg，液体固化剂0.05kg，水38kg。
本发明提供的一种自密实固化土，与现有技术相比，具有自流平、自密实、抗渗能力强、固化时间短、抗压强度可调的特点。本发明提供的一种自密实固化土还具有充分利用工程弃土、能实现泵送填充的(高流动性)、施工方便、施工质量有保证、经济环保、适用范围广的特点。更具体的是，本发明提供的一种自密实固化土具有高流动性，浇筑时不需要振捣和碾压作业，可以实现自密实，达到较高的密实度，可进行交叉作业、狭窄空间和其它不便于振动及压实区域的施工。本发明提供的一种自密实固化土不同的土质、不同配合比会有不同的强度，28d强度调节范围为0.5MPa～3.0MPa，可适用于各类回填工程的指标要求。本发明提供的一种自密实固化土自密实固化土抗渗、抗冲刷性能好，适用于有防渗要求的回填工程中，体积稳定性好，施工后无沉降，确保施工质量。本发明提供的一种自密实固化土消纳现场弃土或建筑垃圾破碎材料，挖方弃土一般都是粉质土和粘性土，在道路施工中作为废料处理，而自密实固化土则可直接利用回填基坑，既避免了环境污染，又能够就地取材，经济环保。本发明提供的一种自密实固化土由于原材料来源广泛，造价低廉，早期强度高，施工工艺简单，可以在地下结构物的回填、地下空间充填、小规模空洞充填、埋设管道回填等各类工程中应用。
本发明提供的一种自密实固化土更适用于狭小空间回填领域。
关于本发明提供的一种自密实固化土的性能：
本发明提供的一种自密实固化土的流动度值为150～300mm之间。本发明提供的一种自密实固化土的成型28天的强度值为0.5-3.0MPa，保证了在管廊管线回填工程中的工程质量以及二次开挖性。
(1)对本发明提供的一种自密实固化土流动度的测试：准备内径80mm，高150mm的金属或硬质塑料制成空心圆筒；将圆筒水平静置于钢板或硬质塑料板上；将拌和好的自密实固化土试料慢慢注满圆筒；手指轻敲圆筒外侧，使试料的表面与圆筒的上端齐平，擦去溢出的试料；慢慢将圆筒垂直提起，并静置 1分钟；用尺量出试料底面最大扩散直径Lm及与其垂直方向的直径Ln，计算两者的平均值作为流动值。(L＝(Lm+Ln)÷2)本发明提供的一种自密实固化土流动度的测试方法能准确的反应出自密实固化土流动性的大小。
(2)对本发明提供的一种自密实固化土强度性能的测试：准备试模，试模尺寸为100×100×100mm的立方体三联试模；将拌和好的自密实固化土试料注入试模；利用标准养生方法进行3d、7d、28d的标准养生，龄期最后一天浸水；为保证试验结果的可靠性和准确性，每组试件不少于6个；将试件放在路面材料强度试验仪上，启动机器进行测试。本发明提供的一种自密实固化土强度性能的测试方法不仅能评价无机结合料稳定材料的抗压强度；也可以根据实验数值的大小来区分回填材料的可再开挖性。
实施例2
本发明还提供一种自密实固化土的使用方法，请一并参阅图1及图2，包括以下步骤：
S1、确定施工配合比：取施工现场土样，分析现场土体基本指标；确定自密实固化土实验室配比，并根据现场土料含水率确定施工现场配比；
自密实固化土的实验室配比根据实施例1任一项所述的一种自密实固化土进行确定。
根据自密实固化土实验室配比和施工现场土样含水率，通过分析和计算确定自密实固化土的现场施工配比。
自密实固化土施工配比的确定包括以下步骤：
S1.1、获得施工现场土样的含水率a；
具体的是，参考公路土工试验规程烘干法(T0103-1993)测量施工现场土样的含水率，应进行多次平行测量，允许平行差值在0.4％以内。
S1.2、确定固化剂材料各组分的配比，固化剂材料包括：粉剂固化剂以及液体固化剂；
S1.3、通过换算公式确定实际用水量和用土量；所述换算公式为：
实际用土量：S1＝S*(1+a)；
实际用水量：W1＝W-(S1-S)；
其中，S1为施工现场实际用土量；S为配合比中土的干燥质量；a为实测现场用土的含水率；W为配合比中水的掺量；W1为实际用水量；
S1.4、按确定的配比称取固化剂、施工现场素土以及水；
S1.5、将粉剂固化剂和施工现场素土干拌均匀(搅拌时间为：25s-60s；优选地是，25s、29s、30s、31s、35s中的任一项)；然后将所述液体固化剂稀释于水中；将干拌混合料与含有所述液体固化剂的水混合并拌合均匀(拌合为： 4min-10min，优选地是，5min、6min、7min中的任一项)，即得自密实固化土。
S2、机械准备：根据实际工程量和施工现场的土性，配备所需施工机械和搅拌设备。对设备进行检修、调试，保证机械处于良好的状态连续作业。
S3、原材料准备：对各原材料分别进行检查。具体的是，对进场的原材料要按批次进行抽查，保证原材料质量符合要求。其中对于土料的含水率，应在拌合前进行测定，以调整拌和用水量。
S4、基底处理：施工前对肥槽进行彻底清理，肥槽内应无虚渣、浮土、积水，并夯实整平肥槽。
S5、分段施工：根据工程现场情况合理划分分段面积，分段浇筑体厚度为 30-80cm之间，优选30-50cm之间的数值。
S6、拌制自密实固化土：按确定的配比称取固化剂、施工现场素土以及水。具体的是，按室内试验确定的施工配合比拌制自密实固化土，控制好固化土的流动度，保证施工工作性，从拌制到施工完毕的时间控制在120min以内。
S7、浇筑并养护：将拌合好的自密实固化土用泵送或用溜槽灌入指定位置，无需压实和振捣。浇筑完成后，覆膜保湿养护72h以上，气温较高需洒水养护，养护期间严禁车辆和行人通过。分层施工时，底层自密实固化土终凝后方可开始上层的施工。
示例1：某城市道路管廊回填施工，管廊肥槽回填空间狭窄，压实机具无法进入。
施工材料：土为当地挖方弃土，按GB/T50123-2019土工试验方法标准的分类标准，该土属粉质砂土，天然含水率为10％；水为饮用自来水。
施工过程：
(1)清理肥槽基底杂物；
(2)确定施工配合比；
选定配合比为：粉剂固化剂10％，液体固化剂0.02％，水35％，根据现场土的含水率确定施工配合比为：粉剂固化剂10％，液体固化剂0.02％，水25％，余量为现场土，其中配比均为占干燥后的土料的质量比。
(3)现场拌合；现场施工土料为粉质砂土，因此，采用立轴搅拌机拌合自密实固化土，该搅拌机的每次搅拌量约为4m3。
(4)将拌合好的自密实固化土通过溜槽，流入肥槽，每次从搅拌到浇筑完成均在15min内完成；
(5)全部浇筑完毕后，覆膜保湿养护3d以上；
(6)施工效果检验。
施工时，自密实固化土的流动度值为160～230mm，充填良好，无分离现象发生，现场成型试件28天抗压强度为0.85MPa。施工一年后观察，施工处路面表面完好，未发生沉陷、开裂和不均匀沉降等现象。
示例2：
某城市道路管线回填施工，回填段交叉作业多，无法使用大型压实机具。
施工材料：土为当地挖方弃土，按GB/T50123-2019土工试验方法标准的分类标准，该土属粘性土，天然含水率为12％；水为饮用自来水，余量为现场土。
施工过程：
(1)清理管线基底杂物。
(2)确定施工配合比。
选定配合比为：粉剂固化剂10％，液体固化剂0.02％，水38％，根据现场土的含水率确定施工配合比为：粉剂固化剂10％，液体固化剂0.02％，水26％，其中配比均为占干燥后的土料的质量比。
(3)现场拌合。
鉴于现场施工土料为粘性土，不易拌合，因此，采用可移动自上料搅拌机来拌合自密实固化土，该搅拌机的每次搅拌量约为6m3。
(4)将拌合好的自密实固化土通过溜槽倒入管线基坑，每次从搅拌到浇筑完成均在30min内完成。
(5)全部浇筑完毕后，覆膜保湿养护3d以上。
(6)施工效果检验。
施工时，自密实固化土的流动度值为200～300mm，充填良好，无分离现象发生，养护28天，现场成型试件抗压强度为0.73MPa，回填段硬化后收缩沉降为1.4mm/3m，动力触探承载力在300～540kPa，现场取芯试件完整，坑壁浸水未软化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自密实固化土，其特征在于，由以下质量份数配比的原料制得：
施工现场素土，1-75.99％；
粉剂固化剂，包括胶结剂和改性剂，4％-20％；
液体固化剂,0.01％-1％；
水,20％-40％；以上组份质量分数配比和为100%；
所述液体固化剂包括聚乙烯醇乳液、丁苯乳液、丙烯酸乳液、水性环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚树脂、三芳基硅氧醚中的一种或几种；
所述胶结剂包括氯化钙、硫酸钙、水泥、粉煤灰、石灰、矿渣、硅酸钠、二氧化硅中的一种或几种；
所述改性剂包括：非离子表面活性剂或阴离子表面活性剂中一种或多种；
所述施工现场素土的有机质含量不大于5％；
所述施工现场素土的颗粒粒径为20-30mm；或所述施工现场素土的颗粒粒径为25-35mm；
所述自密实固化土的塌落度为150-300cm；
所述自密实固化土成型28天的抗压强度值为0.5-3.0MPa。
2.一种自密实固化土的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、取施工现场土样，分析现场土体基本指标；确定自密实固化土实验室配比；
步骤2、根据实际工程量和现场土性，确定施工配比，并配备所需施工机械和搅拌设备；
步骤3、对各原材料分别进行检查；
步骤4、施工前对基槽或肥槽进行彻底清理，肥槽内无虚渣、浮土、积水，并夯实整平肥槽；
步骤5、根据施工现场情况进行分段施工；
步骤6、按室内试验确定的施工配合比拌制自密实固化土；
步骤7、浇筑步骤6制备的自密实固化土于基槽或肥槽中，并对其进行保湿养护；
所述自密实固化土的实验室配比根据权利要求1所述的一种自密实固化土确定；
自密实固化土施工配比的确定包括以下步骤：
步骤1.1、获得施工现场土样的含水率a；
步骤1.2、确定固化剂材料各组分的配比；所述固化剂材料包括：粉剂固化剂以及液体固化剂；
步骤1.3、通过换算公式确定实际用水量和用土量；所述换算公式为：
实际用土量：S 1 ＝S*(1+a)；
实际用水量：W 1 ＝W-(S 1 -S)；
其中，S 1 为施工现场实际用土量；S为配合比中土的干燥质量；a为实测现场用土的含水率；W为配合比中水的掺量；W 1 为施工现场实际用水量；
步骤1.4、按确定的配比称取固化剂、施工现场素土以及水；
步骤1.5、将所述粉剂固化剂和所述施工现场素土干拌均匀；然后将所述液体固化剂稀释于水中；将干拌混合料与含有所述液体固化剂的水混合并拌合均匀，即得自密实固化土；
所述自密实固化土从搅拌到施工完毕的时间不大于120min；或/和所述步骤5中分段浇筑体厚度为30-80cm；或/和浇筑完成后覆膜养护时间不小于72h。
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