CN117003529A - 一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩土工程新材料技术领域，具体涉及一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用。其技术要点如下：包括泥浆、水泥、脱硫灰、电石渣、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、和聚酯纤维、其中，土壤渗透剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、椰油酰胺丙基甜菜碱、醇醚改性多羟基聚合物、异辛醇聚氧乙烯醚、蓖麻油磺酸钠和水制备；泥浆中的原料土是工程弃置土，是砂性土、粉质黏土或黄土中的任意一种，工程弃置土的塑性指数为9~15；本发明将工程弃置土资源化利用的同时，凭借流态固化土流动性和自硬性，自密实填注的特性，施工便捷，无需重型、带振动设备碾压，同时具有良好的体积稳定性和防渗性。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程新材料技术领域，具体涉及一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用。
背景技术
随着城镇用地不断扩大和城市基础建设的快速发展，工程项目建设时，不仅造成了天然资源的快速消耗，也同步产生了大量拆迁垃圾、工程弃土、建设污泥、工程泥浆等建筑垃圾，其中，工程弃土占建筑垃圾总量的70%以上，使得日益增长的用地需求和有限的土地资源供给间形成了尖锐的矛盾。目前，大量工程弃土大多弃置至外市，不仅对城市产生负面影响，挖运成本高，而且造成了土壤资源的浪费。当前，工程弃土处理方式主要是运往郊区、受纳场等，严重污染社会环境和占用大量的人力、物力、土地资源。面对当前多数城市工程弃土处置困境，推动源头减量、过程再利用、末端无害化处理等方面转化升级，解决弃土处置难、处置成本高等问题。
此外，随着我国基础建设的持续进行，土方回填成为了基础及各类地下设施的施工过程中至关重要的环节，且回填范围涉及广泛，如基坑回填、管道回填、路基回填等。传统做法是利用粗砂、石粉渣、粘性土等材料进行夯实碾压，这种方式对于回填区域复杂、狭小的工程，施工效率低下且容易出现回填不实的问题，导致不均匀沉降以及施工事故的发生。另一方面，天然砂石骨料的过度开采不仅使得天然的、不可再生的砂石骨料面临着日益枯竭的境地，而且还会对植被和耕地造成严重破坏。
有鉴于上述现有回填方法以及工程弃置土的存放存在的缺陷，本发明人基于从事此类材料多年丰富经验及专业知识，配合理论分析，加以研究创新，开发一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用方法。
发明内容
本发明的目的是开发一种自密实预拌流态固化土，将工程弃置土资源化利用的同时，凭借流态固化土流动性和自硬性，自密实填注的特性，施工便捷，无需重型、带振动设备碾压；具有良好的体积稳定性和防渗性；同时具备一定强度与承载力；在消纳大量工程弃土的同时，解决了传统回填不实的问题，用于地下工程构筑物填筑工程的回填中，具有自密实、高抗裂性等优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
本发明提供的一种自密实预拌流态固化土，按照重量份数计算，包括如下组分：泥浆100~150份，水泥9~13份，脱硫灰1~2份，电石渣1~2份，粉煤灰10~15份，土壤渗透剂0.008~0.015份，高性能减水剂0.5~1份和聚酯纤维0.03~0.06份；
其中，土壤渗透剂按照质量百分数计算，由以下组分制备：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18~22%，椰油酰胺丙基甜菜碱3~5%，醇醚改性多羟基聚合物1~3%，异辛醇聚氧乙烯醚1~2%，蓖麻油磺酸钠1~3%和水70~72%；
泥浆中的土是工程弃置土，是砂性土、粉质黏土或黄土中的任意一种，工程弃置土的塑性指数为9~15。
本发明中，采用脱硫灰作为外掺激发剂，在加入固化材料前放入泥浆中搅拌均匀，消耗泥浆中部分自由水，加入固化材料后再次搅拌均匀，脱硫灰中的钙离子、硫酸根离子与生成的水化铝酸钙等发生反应，生成钙矾石，使宏观强度增强，同时减少脱硫灰对环境的影响。
其中，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠具有优良的发泡性能与椰油酰胺丙基甜菜碱的配伍性能良好，泡沫多，具有优良的增稠性、柔软性；同时，醇醚改性多羟基聚合物赋予泡沫良好的粘性和自修复能力，实现稳泡效果，再通过异辛醇聚氧乙烯醚和蓖麻油磺酸钠提高渗透力，有效增加浆液抗离析性、抗裂性能，同时对强度影响较小。进一步的，工程弃置土的塑性指数为9~15，解泥后的泥浆密度为1.5~1.7g/cm3。
泥浆密度越小含水量越高，对强度影响越大，泥水密度越高，流态固化土的无侧限抗压强度越高，提前将泥浆比重调整至合适的状态，再加上固化材料，使成品流态固化土密度大于1.5，可保证抗开裂性能以及其他力学性能。
进一步的，电石渣经过前处理，具体方法如下：电石渣浆液经脱水处理后控制其含水率在40%~50%，随后将其放入烘干机中进行500℃烘干处理，待其烘干成大小不一的饼状后将其放入球磨机中球磨，球磨机转速500r/min，球磨机出料口设置50目筛，充分提高球磨后的电石渣粉水化活性。
电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。乙炔是生产PVC的重要原料，按生产经验，每生产1t PVC产品，排出电石渣浆约20t。电石渣浆的产生量大大超过了PVC的产量。大多数PVC生产厂家将电石渣浆经重力沉降分离后，上清液循环利用；电石渣经进一步脱水，其含水率仍达40%~50%，呈浆糊状，在运输途中易渗漏污染路面，长期堆积不但占用大量土地，而且对土地有严重的侵蚀作用。
本发明中，利用电石渣的主要成分氢氧化钙，将其在泥浆中提前加入，使其与土颗粒发生离子交换，具体为电石渣中的钙离子与土颗粒表面的硅离子、铝离子等发生离子交换反应，反应式如下，待加入固化材料后，多余的钙离子与水泥水化产生的钙离子一起与土颗粒产生团粒化作用，使土颗粒形成较大的团粒，从而增加强度。
3Ca2++2Si4++14OH-→ 3CaO·2SiO2·3H2O+4H2O；
4Ca2++4Al3++20OH-+3H2O →3CaO·2Al2O3·Ca(OH)2·12H2O。
泥浆的密度由以下公式计算：
；
其中，Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
由于电石渣的加入，导致土颗粒的团粒化，使土颗粒的粒子比重增大，进而使泥浆的密度增大，而脱硫灰的加入会吸收一部分泥浆中的水分，使泥浆的密度加大；因此，脱硫灰和电石渣的加入都会使泥浆的密度提高，但是脱硫灰还会降低泥浆的流动度，因此在两者复配使用的前提下，采用两者质量的比值限定泥浆的密度，可以在保证泥浆的密度在合适的范围内的同时，避免脱硫灰的加入引起泥浆流动度的改变，影响施工质量。进一步的，本发明提供的土壤渗透剂的制备方法如下：
S1、将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱混合后加入50~70℃的温水，搅拌发泡；
S2、加入醇醚改性多羟基聚合物，搅拌；
S3、加入蓖麻油磺酸钠静置溶解；
S4、加入异辛醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀得到所述土壤渗透剂。
本发明提供的土壤渗透剂的制备方法，具体为：
S1、在容器中先放入脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠及椰油酰胺丙基甜菜碱，然后加入50~70℃温水，利用手持式搅拌机对其快速搅拌五分钟使其发泡，随后加入醇醚改性多羟基聚合物再次快速搅拌2分钟，使发出的泡沫更加稳定，防止泡破，其中，在水温50~70℃时，发泡剂的溶解性能较好；
S2、加入蓖麻油磺酸钠静置1分钟后再次快速搅拌2分钟，使容器内所有物质充分溶解；
S3、最后加入异辛醇聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后土壤渗透剂原液制备完毕；
S4、使用时将其稀释至30~35倍，利用空压机的高压排气将土壤渗透剂的泡沫充出，使用时将泡沫加入预拌流态固化土中，使其搅拌均匀，引气效果可以达到15~18%，同时增强浆液流动性，便于管道输送，减少摩擦力。且有效增加抗离析性、抗裂性能，同时对强度影响较小。
进一步的，聚酯纤维长度9~12mm，有效提高了抗裂性能。
本发明的第二个目的是提供一种自密实预拌流态固化土的制备方法，具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
本发明提供的自密实预拌流态固化土的制备方法，包括如下操作步骤：
A1、解泥，将工程弃置土加水球磨，出料；
A2、对步骤A1的混合料调整比重得到泥浆；
A3、将泥浆加入到储浆罐中，根据入罐泥浆的量加入对应量的电石渣及脱硫灰，搅拌得到混合物A；
A4、在对混合物A持续搅拌的状态下加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂和聚酯纤维，搅拌，得到预拌流态固化土。
进一步的，步骤A1的工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨5~10分钟后，持续出料。球磨机出料经过8mm筛，出料相对比较均匀，且泥浆提前制备，生产时直接抽浆即可，大大减少生产时间，提高生产速率且质量有保证。
进一步的，步骤A2中通过改变加入的水的流速调整泥浆的密度，具体的，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，将上述计算结果作为设定值，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速。
进一步的，步骤A3中，将过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。混合物A在储浆罐中经过二次处理，且处于持续搅拌过程中，浆液较均匀。
进一步的，步骤A4中，土壤渗透剂在加入前利用空压机的高压排气将土壤渗透剂的泡沫充出。
进一步的，步骤A4中，搅拌转速为1400~1600r/min。
本发明的第三个目的是提供一种自密实预拌流态固化土的应用方法，具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
本发明提供的一种自密实预拌流态固化土的应用方法，预拌流态固化土用于地下工程构筑物填筑工程，具体可用于市政管廊的基槽回填、市政管网埋设的回填、建筑物深基坑的回填、市政工程对质量要求较高部位的回填、狭窄或异形空间的回填等，也包括矿山工程中的矿山充填，特别是狭窄或异形空间的回填。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
（1）工程弃置土联合工业固废制备流态固化土，可以对工程弃置土及工业固废进行有效的环保处置及资源化利用，可以有效实现废弃物安全处理与资源循环利用，促进生态文明建设，对于减少占地、避免环境污染、建设美好城市、建设资源节约型社会都具有十分重要的意义。
（2）将流态固化土应用于回填工程中，可以依靠材料自身特性实现自流平、自密实，解决狭窄区域回填难的问题，并且采用本发明的制备方法制备的流态固化土强度可控制在0.2~8MPa范围内，可根据不同回填场景配置适宜的预拌流态固化土。
（3）采用本发明制备的土壤渗透剂可以增强浆液流动性，便于管道输送，减小摩擦力，且有效增加浆液抗离析性、抗裂性能，同时对强度影响较小。
附图说明
图1是实施例中土壤渗透剂的制备流程图；
图2是实施例中预拌流态固化土的制备流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，对依据本发明提出的一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
本具体实施方式中采用的材料来源及性能指标如下：
水泥：采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，各项性能指标如下：
电石渣：主要成分如下：
脱硫灰：为钢铁厂在采用烟气脱硫技术降低SO2排放量的过程中产生的副产物，主要成分为硫酸钙。
粉煤灰：采用火电厂生产的普通Ⅱ级粉煤灰，各项基本指标如下：
| 细度（%） | 需水量比（%） | 烧矢量（%） | 含水量（%） |
| 22.6 | 99 | 2.9 | 0.1 |
高性能减水剂：江苏力威驰新型建材有限公司生产的聚羧酸高效减水剂，各项基本指标如下；
| 固含量（%） | 密度g/cm3 | 减水率 | PH | 氯离子含量（%） | 总碱量（%） |
| 15.2 | 1.035 | 24.8 | 5.0 | 0.01 | 0.3 |
聚酯纤维：江苏狮腾工程材料有限公司生产的盾牌聚酯纤维；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：济南道融化工有限公司生产；
椰油酰胺丙基甜菜碱：济南道融化工有限公司生产；
醇醚改性多羟基聚合物：武汉卡布达化工有限公司生产的FM-550G；
异辛醇聚氧乙烯醚：济南京邦新材料有限公司生产；
蓖麻油磺酸钠：山东优索化工科技有限公司生产。
实施例1：一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用方法
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.35t，水泥90kg，电石渣12kg，脱硫灰11.5kg，粉煤灰120kg，土壤渗透剂0.08kg，高性能减水剂5kg和9mm聚酯纤维0.3kg。
其中，如图1所示，按照质量百分比计算，本实施例的土壤渗透剂的制备方法如下：
S1、在容器中先放入20%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和4%的椰油酰胺丙基甜菜碱，然后加入70.5%的70℃温水，利用手持式搅拌机对其快速搅拌五分钟使其发泡；
S2、随后加入2%的醇醚改性多羟基聚合物再次快速搅拌2分钟；
S3、加入2%的蓖麻油磺酸钠静置1分钟后再次快速搅拌2分钟，使容器内所有物质充分溶解；
S4、加入1.5%的异辛醇聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后土壤渗透剂原液制备完毕，使用时将其稀释至35倍。
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.6g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为砂性土，塑性指数为14.3，含水率为16.5%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.60g/cm3。
式中：Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
其中，，/>，/>；
；
本实施例提供的自密实预拌流态固化土的应用方法，放入搅拌车，运送至现场，运用于肥槽回填中。
实施例2
一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用方法
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.2t，水泥100kg，电石渣13.4kg，脱硫灰15kg，粉煤灰130kg，土壤渗透剂0.1kg，高性能减水剂7kg和9mm聚酯纤维0.4kg。
其中，如图1所示，按照质量百分比计算，本实施例的土壤渗透剂的制备方法同实施例1.
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.60g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为粉质黏土，塑性指数为12.1，含水率为19.6%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.55g/cm3。
；
式中：Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
，/>，/>；
；
本实施例提供的自密实预拌流态固化土的应用方法，放入搅拌车，运送至现场，运用于管道回填中。
实施例3：
一种自密实预拌流态固化土及其制备方法和应用方法
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.5t，水泥130kg，电石渣20kg，脱硫灰18.5kg，粉煤灰150kg，土壤渗透剂0.13kg，高性能减水剂6kg和12mm聚酯纤维0.5kg。
其中，如图1所示，按照质量百分比计算，本实施例的土壤渗透剂的制备方法同实施例1.
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.69g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为黄土，塑性指数为9.3，含水率为13.2%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.69g/cm3。
；
式中：Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
，/>，/>；
；
本实施例提供的自密实预拌流态固化土的应用方法，放入搅拌车，运送至现场，运用于生态支护工法桩灌注中。
对比实施例1
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.35t，水泥90kg，电石渣12kg，脱硫灰11.5kg，粉煤灰120kg，高性能减水剂5kg和9mm聚酯纤维0.3kg。
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.6g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为砂性土，塑性指数为14.3，含水率为16.5%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.6g/cm3。
；
式中：Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
其中，，/>，/>；
；
本实施例提供的自密实预拌流态固化土的应用方法，放入搅拌车，运送至现场，运用于肥槽回填中。
对比实施例2
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.35t，水泥90kg，电石渣12kg，脱硫灰11.5kg，粉煤灰120kg，蓖麻油磺酸钠0.08kg，高性能减水剂5kg和9mm聚酯纤维0.3kg。
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.65g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、蓖麻油磺酸钠、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为砂性土，塑性指数为14.3，含水率为16.5%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.60g/cm3。
；
式中：Mw是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
其中，，/>，/>；
。
本实施例提供的自密实预拌流态固化土的应用方法，放入搅拌车，运送至现场，运用于肥槽回填中。
对比实施例3
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.35t，水泥90kg，电石渣12kg，脱硫灰11.5kg，粉煤灰120kg，土壤渗透剂0.08kg，高性能减水剂5kg和9mm聚酯纤维0.3kg。
其中，如图1所示，按照质量百分比计算，本实施例的土壤渗透剂的制备方法如下：
S1、在容器中先放入20%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和4%的椰油酰胺丙基甜菜碱，然后加入70.5%的70℃温水，利用手持式搅拌机对其快速搅拌五分钟使其发泡；
S2、随后加入2%的醇醚改性多羟基聚合物再次快速搅拌2分钟；
S3、加入2%的蓖麻油磺酸钠静置1分钟后再次快速搅拌2分钟，使容器内所有物质充分溶解；
S4、加入1.5%的异辛醇聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后土壤渗透剂原液制备完毕，使用时将其稀释至35倍。
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.4g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为砂性土，塑性指数为14.3，含水率为16.5%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.4g/cm3。
对比实施例4
本实施例提供的自密实预拌流态固化土，包括如下组分：泥浆1.35t，水泥90kg，电石渣12kg，脱硫灰11.5kg，粉煤灰120kg，土壤渗透剂0.08kg，高性能减水剂5kg和9mm聚酯纤维0.3kg。
其中，如图1所示，按照质量百分比计算，本实施例的土壤渗透剂的制备方法如下：
S1、在容器中先放入20%的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和4%的椰油酰胺丙基甜菜碱，然后加入70.5%的70℃温水，利用手持式搅拌机对其快速搅拌五分钟使其发泡；
S2、随后加入2%的醇醚改性多羟基聚合物再次快速搅拌2分钟；
S3、加入2%的蓖麻油磺酸钠静置1分钟后再次快速搅拌2分钟，使容器内所有物质充分溶解；
S4、加入1.5%的异辛醇聚氧乙烯醚，充分搅拌均匀后土壤渗透剂原液制备完毕，使用时将其稀释至35倍。
如图2所示，本实施例提供的自密实预拌流态固化土的制备方法如下：
A1、解泥，工程弃置土无需筛分，直接倒入球磨机加水球磨，球磨机出料口设有8mm筛，球磨机转速600r/min，自原料土进入球磨机后持续加水，球磨10分钟后，持续出料；
A2、调制泥水，球磨机球磨后的泥浆通过溜槽放入过渡池中，过渡池中设有泥浆比重自动测试装置，设定值1.8g/cm3，低于该值时，球磨机减小入水流速，同时增加原料土，高于该值时，增大入水流速；
A3、过渡池中泥浆通过抽浆设备及输送管道抽至储浆罐中，输送管道尽头设有流速计量设备，根据入罐泥浆的量，加入对应量的电石渣及脱硫灰，充分搅拌后得到混合物A。
A4、将混合物A抽取至搅拌罐中，加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂、聚酯纤维，搅拌3分钟，搅拌机转速 1600 r/min，得到成品预拌流态固化土。
其中，由于本实施例中选择的工程弃置土为砂性土，塑性指数为14.3，含水率为16.5%，因此本实施例中将其泥浆密度设置为1.8g/cm3。
性能测试
测试方法如下：
泌水率采用T/CECS563-2018《盾构法隧道同步注浆材料应用技术规程》
（1）将量筒放置在水平面上，向量筒填灌流态固化土浆液 245ml±5ml，静置 1min后， 及时测量并记录初始浆液表面对应刻度值 a0，然后盖严。（2）静置 3h 后分别测量泌水表面对应刻度值 a1和浆体表面对应刻度值 a2并应按式（1）计算泌水率；
流动度采用日本建设省JHS A313-1992 规范《引气砂浆和引气灰浆的试验方法》试验时，先用抹布将内径80mm，高80mm有机玻璃圆筒内壁和有机玻璃平板表面的灰尘抹去，并在有机玻璃内壁涂上一层凡士林，将有机玻璃圆筒放置在水平的有机玻璃平板上，并将有机玻璃板表面润湿；然后将流动化回填土装入有机玻璃圆筒，装样过程中不断振捣以保证装样密实，装满后用刮刀将表面刮平，再用抹布拭去外筒壁和板面上洒落的淤泥；装样完成后将有机玻璃圆筒垂直向上一次性提起，30s后，用钢尺测量拌合物摊开后的最大直径和最小直径，取二者平均值为流动度。
抗压强度试验方法参考JGJ70-2009《建筑砂浆基本性能试验方法》的要求，以70.7mm×0.7 mm×70.7mm的立方体试块强度表征流态固化土的强度。
对实施例1~3和对比实施例1~2的自密实预拌流态固化土的性能进行测试，结果如下：
根据实施例1和对比实施例1的测试结果对比可知，本发明提供的土壤渗透剂能够有效改善流动度，进而提高7d强度和28d强度。
根据实施例1和对比实施例2以及对比实施例1的测试结果对比可知，虽然加入蓖麻油酸钠后，流动度和泌水率有一定的改善，但是效果依然不如本发明提供的土壤渗透剂。
根据对比实施例3~4和实施例1的测试结果对比可知，泥浆湿密度小于1.5后，流态固化土泌水率增加，流动值增大，强度减小；泥浆湿密度大于1.7后虽然强度增强了，没有泌水率，但是几乎没有流动性，影响施工；因此本发明提供的泥浆密度计算公式能够精确控制泥浆密度，保证泌水率的同时也保证了流动度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例展示如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种自密实预拌流态固化土，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：泥浆100~150份，水泥9~13份，脱硫灰1~2份，电石渣1~2份，粉煤灰10~15份，土壤渗透剂0.008~0.015份，高性能减水剂0.5~1份和聚酯纤维0.03~0.06份；
其中，所述土壤渗透剂按照质量百分数计算，由以下组分制备：脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠18~22%，椰油酰胺丙基甜菜碱3~5%，醇醚改性多羟基聚合物1~3%，异辛醇聚氧乙烯醚1~2%，蓖麻油磺酸钠1~3%和水70~72%；
所述泥浆中的原料土是工程弃置土，是砂性土、粉质黏土或黄土中的任意一种，所述工程弃置土的塑性指数为9~15。
2.根据权利要求1所述的一种自密实预拌流态固化土，其特征在于，所述电石渣经过前处理，具体方法如下：电石渣浆液经脱水处理后控制其含水率在40%~50%，随后将其烘干、球磨出料。
3.根据权利要求1所述的一种自密实预拌流态固化土，其特征在于，所述泥浆的密度由以下公式计算：
其中，是1m3泥浆所需水的总质量，单位是kg；
Ms是1m3泥浆所需土的总质量，单位是kg；
Gs是原料土的土粒子比重，单位是1；
ρ* f是泥浆的密度，单位是1×103kg/m3；
ρw是水的密度，单位是kg/m3；
α是电石渣和脱硫灰的质量比，单位是1。
4.根据权利要求1所述的一种自密实预拌流态固化土，其特征在于，所述土壤渗透剂的制备方法如下：
S1、将脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱混合后加入50~70℃的温水，搅拌发泡；
S2、加入醇醚改性多羟基聚合物，搅拌；
S3、加入蓖麻油磺酸钠静置溶解；
S4、加入异辛醇聚氧乙烯醚，搅拌均匀得到所述土壤渗透剂。
5.根据权利要求1所述的一种自密实预拌流态固化土，其特征在于，所述泥浆密度为1.5~1.7g/cm3，所述聚酯纤维的长度9~12mm。
6.如权利要求1~5任意一项所述的自密实预拌流态固化土的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：
A1、解泥，将工程弃置土加水球磨，出料；
A2、对步骤A1的混合料调整密度得到泥浆；
A3、将泥浆加入到储浆罐中，根据入罐泥浆的量加入对应量的电石渣及脱硫灰，搅拌得到混合物A；
A4、在对混合物A持续搅拌的状态下加入水泥、粉煤灰、土壤渗透剂、高性能减水剂和聚酯纤维，搅拌，得到所述预拌流态固化土。
7.根据权利要求6所述的一种自密实预拌流态固化土的制备方法，其特征在于，所述步骤A1中的球磨转速600~800r/min。
8.根据权利要求6的所述的一种自密实预拌流态固化土的制备方法，其特征在于，所述步骤A2中通过改变加入的水的流速调整泥浆的密度。
9.根据权利要求6所述的一种自密实预拌流态固化土的制备方法，其特征在于，所述步骤A4中，土壤渗透剂在加入前稀释30~35倍，并利用空压机的高压排气将土壤渗透剂的泡沫充出，所述搅拌转速为1400~1600r/min。
10.如权利要求1~9任意一项所述的一种自密实预拌流态固化土的应用方法，其特征在于，所述预拌流态固化土用于地下工程构筑物填筑工程，基坑回填、管道回填、生态支护工法桩或顶板回填。
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