CN116283125A - 一种用于基坑侧壁回填流动化土及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于基坑侧壁回填流动化土及其制备方法，属于流动化土制备技术领域，钢渣粒径小于4mm，渣土粒径小于2mm，水泥为普通硅酸盐P.O32.5水泥，按质量比，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％‑66.7％，混合搅拌3～5min，养护7天即可作为现场基坑侧壁回填的材料使用，本发明通过对固化剂原料的选取以及配合比优化，使固化后的渣土具备回填材料条件，该方法以废治废，提供一种渣土现场处理的思路，使用钢渣替代部分水泥对渣土固化可减少水泥材料的使用，且利用水泥和钢渣固化渣土表现出良好的强度发展特性和渗透性。
Description
技术领域
本发明属于流动化土制备技术领域，具体涉及一种用于基坑侧壁回填流动化土及其制备方法。
背景技术
近几年随着社会的发展，对钢材的需求量持续增加，钢渣的排放量也随着钢铁产量的增加而增加。
但是，目前对钢渣、渣土的利用率较低。钢渣和渣土的随意堆放会占用土地资源，其中的部分化学物质容易挥发、运移，污染周边水土，给当地生态环境造成极大负担，给后期的综合利用带来很多困难。常规的处理方式的都是将两者运至固定的场地进行填埋，但运输成本极高，所以现场处理成为了一个极大的难题。
如图1所示，城市建设过程中会开挖大量的基坑2，基坑侧壁3与土边界1围成的回填区域4需要大量的回填材料以填充基坑1与周围土体之间的空隙，而目前基坑回填多采用黏性土、粗砂、石粉渣等材料。但受到施工场地地形与环境的限制，一些施工工作面狭窄的深基坑回填工程往往无法使用大型机械设备，这就导致在回填时难以做到分层回填、分层夯实，因此需要既具有流动性又具有强度的流动化土去回填。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种用于基坑侧壁回填流动化土及其制备方法，通过对固化材料的选取以及配合比的优选，使固化后的渣土具备回填材料的条件。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于基坑侧壁回填流动化土，所述流动化土包括水、水泥、钢渣、渣土，按质量比，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％；钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％。
优选的，所述按质量比，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％、钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝58.3％或钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝66.7％。
优选的，所述钢渣为钢铁厂所产生的固废，钢渣烘干、粉碎、过200～400目筛，粒径小于4mm。
优选的，所述钢渣碱度为1.68，属于硅酸二钙渣，主要矿物为硅酸二钙、铁酸二钙、RO相。
优选的，所述渣土为现场开挖后堆积的土，将渣土取回，经过烘干、粉碎和过筛，粒径小于2mm，渣土的土粒不均匀系数Cu＝11.59，曲率系数Cc＝1.63。
优选的，所述渣土放置于温度为105°的环境中，烘干24h。
优选的，所述渣土为现场开挖后堆积的土，天然密度为1.71g/cm3，比重为2.69，含水率为12.8％，干密度为2.07g/cm3，含水量为20.94％。
优选的，所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O32.5水泥。
优选的，所述水采用自来水，温度为15°～25°。
一种用于基坑侧壁回填流动化土的制备方法，所述方法如下：
步骤一：将钢渣、渣土取回后，放置于温度为105°的环境中，烘干24h，用高速粉碎机粉碎，分别过筛，得到所需要的钢渣、渣土；
步骤二：将步骤一得到的所需要的钢渣、渣土按质量比水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％，混合搅拌3-5min，养护7天即可作为现场基坑侧壁回填的材料使用。
所用的高速粉碎机为市售。
本发明具有以下有益效果：(1)本发明利用钢渣替代部分水泥固化渣土，可以节约水泥用量，将钢渣、渣土资源化利用，以达到节能减排的目的。
(2)本发明利用钢渣替代部分水泥固化渣土，将其作为基坑侧壁的回填材料，可以提高渣土、钢渣的利用率，减少土材料等优质材料的使用，节约成本，提供了一种钢渣、渣土现场处理的思路。
(3)本发明利用水泥和钢渣固化渣土，适用于现场基坑侧壁的回填工程，表现出良好的强度发展特性和渗透性；将渣土、钢渣用于基坑侧壁的回填具有处理量大、时间短等优点，钢渣替代部分水泥后固化渣土，具有良好的应用前景。
附图说明
图1为为基坑侧壁回填示意图；
图2为实施例1所述的渗透系数变化曲线图；
图3为实施例2所述的渗透系数变化曲线图；
图4为实施例3所述的渗透系数变化曲线图。
图中：1土边界、2基坑、3基坑侧壁、4回填区域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
一种用于基坑侧壁回填流动化土，所述流动化土包括水、水泥、钢渣、渣土，按质量比，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％；钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％。
一种用于基坑侧壁回填流动化土的制备方法，所述方法如下：
步骤一：将钢渣、渣土取回后，放置于温度为105°的环境中，烘干24h，用高速粉碎机粉碎，分别过筛，得到所需要的钢渣、渣土；
步骤二：将步骤一得到的所需要的钢渣、渣土按质量比水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％，混合搅拌3-5min，养护7天即可作为现场基坑侧壁回填的材料使用。
以下实施例采用的水泥为本领域技术人员熟知的普通硅酸盐P.O32.5水泥，硅酸盐水泥SO3含量≤3.5％，MgO含量≤5.0％，烧失量≤5.0％。
钢渣为钢铁厂所产生的固废，将钢渣烘干、粉碎、过200～400目筛，粒径小于4mm；钢渣碱度为1.68，属于硅酸二钙渣，主要矿物为硅酸二钙、铁酸二钙、RO相。CaO≥30％，Fe2O5≥25％，SiO2≥19％
渣土为商业广场开挖后的弃土，将渣土取回，经过烘干、粉碎和过筛，粒径小于2mm，渣土的土粒不均匀系数Cu＝11.59，曲率系数Cc＝1.63；天然密度为1.71g/cm3，比重为2.69，含水率为12.8％，最大干密度为2.07g/cm3，最优含水量为20.94％。
水采用自来水，pH为7.76，温度为15°～25°。
实施例1
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％。
具体的，以每立方米水计，将1273kg渣土、170kg钢渣、170kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达219mm；泌水率为4.76％；密度约为1637.3kg/m3；实测7d抗压强度达到231kPa，28d无侧限抗压强度达到329kPa；如图2所示，渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，施工和异性、力学特性、渗透性满足基坑侧壁回填材料的要求，后期渗透系数保持稳定，强度还在继续增长。
实施例2
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝58.3％。
具体的，以每立方米水计，将1273kg渣土、198kg钢渣、142kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达219mm；泌水率为4.99％；密度约为1638.6kg/m3；实测7d抗压强度达到170kPa，28d无侧限抗压强度达到234kPa；如图3所示，渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，施工和异性、力学特性、渗透性满足基坑侧壁回填材料的要求，后期渗透系数保持稳定，强度还在继续增长。
实施例3
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝66.7％。
具体的，以每立方米水计，将1273kg渣土、226kg钢渣、113kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达221mm；泌水率为5.55％；密度约为1640kg/m3；实测7d抗压强度达到110kPa，28d无侧限抗压强度达到164kPa；如图4所示，渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
对比例1
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝64％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％。
具体的，以每立方米水计，将1234kg渣土、165kg钢渣、165kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达258mm；泌水率为6.62％；密度约为1634.1kg/m3；实测7d抗压强度达到236kPa，28d无侧限抗压强度达到325kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但密度偏小且泌水率较高保水性能较差，不利于现场施工。
对比例2
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝64％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝58.3％。
具体的，以每立方米水计，将1234kg渣土、192kg钢渣、137kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达258mm；泌水率为6.69％；密度约为1635.7kg/m3；实测7d抗压强度达到162kPa，28d无侧限抗压强度达到220kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但密度偏小且泌水率较高保水性能较差，不利于现场施工。
对比例3
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝64％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝66.7％。
具体的，以每立方米水计，将1234kg渣土、219kg钢渣、110kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度可达271mm；泌水率为8.22％；密度约为1637.2kg/m3；实测7d抗压强度达到109kPa，28d无侧限抗压强度达到145kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但该配比密度偏小、泌水率高保水性能差，将影响现场的施工。
对比例4
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝60％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％。
具体的，以每立方米水计，将1316kg渣土、175kg钢渣、175kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度达201mm；泌水率为4.69％；密度约为1655kg/m3；实测7d抗压强度达到272kPa，28d无侧限抗压强度达到389kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但流动度值较小且流动化土的流动性、延展性不足，不利于现场施工。
对比例5
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝60％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝58.3％。
具体的，以每立方米水计，将1316kg渣土、205kg钢渣、146kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度达197mm；泌水率为4.82％；密度约为1656.6kg/m3；实测7d抗压强度达到200kPa，28d无侧限抗压强度达到264kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但流动度值较小且流动化土不的流动度不满足最低回填要求，利于现场施工。
对比例6
流动化土的包含以下原料：渣土、钢渣以及水泥，其中按照质量比计，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝60％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝66.7％。
具体的，以每立方米水计，将1316kg渣土、234kg钢渣、117kg水泥搅拌混合，制得流动化土。
性能测试
根据现有《土工试验方法标准》(GB/T50123-2019)进行测试，养护条件为标准养护。
流动度达203mm；泌水率为4.88％；密度约为1657.9kg/m3；实测7d抗压强度达到132kPa，28d无侧限抗压强度达到165kPa；渗透系数随龄期增长逐渐减小，渗透系数基本维持在10-6cm/s。
采用该配比制成流动化土，虽强度可以满足要求，但流动度值较小且流动化土的流动性、延展性不足，不利于现场施工。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (10)
1.一种用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述流动化土包括水、水泥、钢渣、渣土，按质量比，水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％；钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％。
2.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述按质量比，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％、钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝58.3％或钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝66.7％。
3.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述钢渣为钢铁厂所产生的固废，钢渣烘干、粉碎、过200～400目筛，且粒径小于4mm。
4.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述钢渣碱度为1.68，属于硅酸二钙渣，主要矿物为硅酸二钙、铁酸二钙、RO相。
5.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述渣土为现场开挖后堆积的土，将渣土取回，经过烘干、粉碎和过筛，粒径小于2mm，渣土的土粒不均匀系数Cu＝11.59，曲率系数Cc＝1.63。
6.根据权利要求5所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述渣土放置于温度为105°的环境中，烘干24h。
7.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述渣土为现场开挖后堆积的土，天然密度为1.71g/cm3，比重为2.69，含水率为12.8％，干密度为2.07g/cm3，含水量为20.94％。
8.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥P.O32.5水泥。
9.根据权利要求1所述的用于基坑侧壁回填流动化土，其特征在于，所述水采用自来水，温度为15°～25°。
10.权利要求1-9任一项所述的用于基坑侧壁回填流动化土的制备方法，其特征在于：所述方法如下：
步骤一：将钢渣、渣土取回后，放置于温度为105°的环境中，烘干24h，用高速粉碎机粉碎，分别过筛，得到所需要的钢渣、渣土；
步骤二：将步骤一得到的所需要的钢渣、渣土按质量比水质量/(水泥质量+钢渣质量+渣土质量)＝62％，钢渣质量/(水泥质量+钢渣质量)＝50％-66.7％，混合搅拌3-5min，养护7天即可作为现场基坑侧壁回填的材料使用。
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2023
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