CN117486570A - 一种固化土、预制桩及固化土制备预制桩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固化土、预制桩及固化土制备预制桩的方法，先将钢丝网焊接并形成柱状的钢丝笼，然后用阻隔母液浸泡，浸泡晾干后在钢丝笼表面附着一层柔性防锈保护层；轻质固化土浇筑成型后并养护不少于7天，形成轻质内芯，并在其表面喷涂阻隔母液；把钢丝笼和轻质内芯固定后置于模具中，并用流态固化土整体浇筑成型，整体养护周期不少于7天，最终形成轻质固化土预制桩，最后覆膜保存。相较于常规固化土桩，成桩质量好，并且抗折强度高，施工不宜断桩；相较于混凝土管桩和灌注桩，成本低、环保性好，大量利用废弃土方资源，也可消耗淤泥等难以直接利用土体。轻质便于运输和施工，流态浇筑，便于密实成型，水稳性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种固化土、预制桩及固化土制备预制桩的方法，属于固化土生产领域。
背景技术
软基加固中因为固化对象为淤泥等黏性较高、饱和度大、孔隙率低、含水率高的土体，加上处理深度大，使得加固难度大，很难满足工程建设要求。对于软基加固，常规的地基处理方式为深层搅拌桩、预制管桩或灌注桩，深层搅拌桩虽然造价低廉，但因为施工时会出现返浆、搅拌不均匀，致使搅拌桩成桩效果较差，强度较低，达不到设计效果，如果遇上流动的地下水，会出现断桩，很难满足处理效果；预制管桩（薄壁管桩）成桩效果稳定，但一般采用的是混凝土预制材料，采用了大量的水泥、砂子和钢筋等不可再生资源，这个跟灌注桩使用材料相同，造价高，环保效果差。
基于此背景，为了保证成桩效果，降低工程造价，研发一种轻质固化土预制桩满足地基加固需要。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种固化土、预制桩及固化土制备预制桩的方法。
本发明所采用的技术方案有：
一种固化土，所述固化土用于预制桩的成型，预制桩包括轻质内芯和外芯体，所述固化土包括用于成型轻质内芯的轻质固化土和用于成型外芯体的流态固化土；
所述轻质固化土由淤泥土、水、动物蛋白发泡泡沫和轻质固化剂按照体积比为5-8：3-5：6-12：0.3-0.8搅拌均匀后浇注形成；
所述流态固化土由以下重量份原料组成：淤泥土70-100份、粉砂土50-70份、砂土30-50份、碎石10-30份、阻锈剂3-8份、流态固化剂20-50份和水40-80份。
进一步地，所述轻质固化土初始塌落度不少于220mm，密度600-1000kg/m3，3天成型后抗压强度不低于100kPa，28天成型后抗压强度不低于200kPa。
进一步地，所述轻质固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份93-96份、早强组份1-4份、减水组份0.5-2份和分散组份0-3份。
进一步地，所述胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
减水组份由无水亚硫酸钠和木质素磺酸盐按照重量比1:1混合得到；
分散组份为十二烷基硫酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。
进一步地，所述轻质固化土中：
淤泥土的含水率为50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒占比不少于80%；
水为河湖淡水、自来水或海水中的一种；
动物蛋白发泡泡沫由动物蛋白发泡剂按照1:20-1:40质量比进行稀释，并采用发泡机进行发泡。
进一步地，所述流态固化土初始塌落度不少于220mm，3天成型后抗压强度不低于1MPa，28天成型后抗压强度不低于3MPa。
进一步地，所述流态固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份40-50份、填料组份30-40份、早强组份0.5-1.0份、流动性控制组份0.5-1.2份、增强组份0.3-0.8份和密实组份0-3份。
进一步地，所述胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%；
填料组份为砖渣粉、火山灰、钙灰、淤泥煅烧灰、碱渣粉末、磷矿渣粉、高铝矾土、钢渣和赤泥粉末中的一种或多种；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
流动性调控组份为蔗糖、柠檬酸钠、滑石粉、木质素磺酸盐、葡萄糖酸钠、糖蜜和氟硅酸钠中的一种或多种；
增强组份为改性淀粉、糖原、瓜尔胶、羧甲基纤维素中的一种或多种；
密实组份由消泡剂和多孔原料按照重量比1:3混合组成。
进一步地，所述消泡剂为GPE型消泡剂和聚醚改性硅油消泡剂的中一种或两种；多孔原料为钙基膨润土、硅藻土和沸石中的一种或多种组成。
进一步地，所述流态固化土中：
淤泥土的含水率50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒占比不少于80%；
粉砂土的含水率20-50%，颗粒粒径D90＜0.075mm，粉粒含量不少于70%；
砂土的含水率15-30%，颗粒粒径D90＜2mm，颗粒粒径D10＞0.075mm；
碎石的含水率＜10%，颗粒粒径D10＞2mm，颗粒粒径D90＜30mm；
阻锈剂由氢氧化钠、铬酸盐按照质量比1:0.3-1:0.5混凝而成。
本发明还公开一种固化土制备的预制桩，所述预制桩直径为400-1000mm，高度为3-8m，预制桩包括轻质内芯和外芯体，所述轻质内芯由轻质固化土预制成型，外芯体由设置在轻质内芯外的钢丝笼和流态固化土一同浇筑固化后形成。
进一步地，所述轻质内芯的直径为预制桩直径的1/6-1/2,高度为预制桩高度的70-90%。
进一步地，所述钢丝笼距离预制桩桩外壁距离不少于8cm，钢丝笼距离轻质内芯外壁不少于5cm。
本发明还公开一种固化土制备预制桩的方法，其特征在于：包括如下步骤：
1）将钢丝网焊接并形成柱状的钢丝笼，然后将钢丝笼用阻隔母液浸泡2-3次，每次浸泡时间不少于5min，浸泡完成后晾干，在钢丝笼表面附着一层柔性防锈保护层；
2）轻质固化土浇筑成型后，养护周期不少于7天，形成轻质内芯，并在其表面喷涂阻隔母液，表面喷涂量不少于30g/m2；
3）把钢丝笼和轻质内芯固定后置于模具中，并用流态固化土整体浇筑成型，整体养护周期不少于7天，最终形成轻质固化土预制桩，最后覆膜保存。
进一步地，所述阻隔母液为由聚丙烯酰胺和聚乙烯醇在70-90℃水浴锅中按照质量比1:3：1-5制备成浓度为3%-9%浓度的溶液。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明制备的轻质固化土预制桩单桩强度高，预制成型，整体强度高于3MPa，施工后远远满足设计要求，保障成桩质量；
（2）本发明制备的轻质固化土预制桩抗折性能优异，满足施工不断桩的质量要求，因为固化土预制桩本身强度高，加上内部内村钢丝笼，整体提升固化土预制桩抗折强度，相较于常规固化预制桩，抗折强度更高，施工不宜断桩，相较于普通固化土搅拌桩，能完全保证成桩质量；
（3）本发明中的轻质固化土预制桩经济和环保性能突出，因为轻质固化土预制桩内部大量采用了淤泥、废弃砂土资源等难以直接利用土体，以及固化剂多数为工业副产材料，相较于预制管桩和灌注桩，成本低，环保性好；
（4）本发明中的轻质固化土预制桩整体更加轻质高强，预制桩相当一部分体积为轻质固化土材料填充内部，更加便于运输和施工；
（5）本发明中的轻质固化土预制桩全部采用了流态浇筑，便于密实成型，水稳性高，也有助于保证整体施工质量。
附图说明
图1为轻质固化土预制桩的截面图。
图2为钢丝笼的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，下述实施例与对比例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1：如图1，本发明一种轻质固化土预制桩，预制桩包括轻质内芯1和外芯体3，轻质内芯1由轻质固化土预制成型，外芯体3由设置在轻质内芯1外的钢丝笼2和流态固化土一同浇筑固化后形成。预制桩直径为400-1000mm，高度为3-8m，预制成型后整体强度不少于3MPa。
轻质固化土初始塌落度不少于220mm，密度600-1000kg/m3，3天成型后抗压强度不低于100kPa，28天成型后抗压强度不低于200kPa。
流态固化土初始塌落度不少于220mm，3天成型后抗压强度不低于1MPa，28天成型后抗压强度不低于3MPa。
轻质内芯1的直径为预制桩直的径的1/6-1/2,高度为预制桩高度的70-90%，使得预制桩整体重量大幅度降低，方便后期吊装运输和施工。
钢丝笼2由网状的钢丝网焊接而成，如图2，钢丝笼2表面浸泡有防锈层。
钢丝笼2的作用是为了与预制桩内部固化土体共同作用提高预制桩的抗折强度，便于后期预制桩的静压施工，避免由于静压桩机短时间内的竖向压力过大导致的预制桩出现裂纹和断裂，保障施工正常进行和后期竖向承压。本发明将钢丝笼2距离预制桩桩外壁距离控制在8cm以上，若距离太近，后期静压桩机对预制桩施加竖向压力过大，容易加大内部钢丝笼对于预制桩外壁的横向挤压力，压坏预制桩中间部分，从而导致预制桩的出现破裂，影响使用功能，同时也需要距离内部的轻质内芯一定距离，不少于5cm。
实施例2：轻质内芯1由淤泥土、水、动物蛋白发泡泡沫和轻质固化剂按照体积比为5-8：3-5：6-12：0.3-0.8搅拌均匀后浇注形成。
本实施例的轻质内芯1的组成部分中：
淤泥土含水率为50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒土占比不少于80%，淤泥土是轻质内芯1中重要的组成部分。
淤泥土黏度较高，塑性指数IP一般大于20，淤泥土的颗粒较细，平均粒径低于75μm，并且颗粒较为均匀，由于淤泥土具备这样的性能，导致淤泥土很难直接利用，并且淤泥土的产量较大。本发明充分利用淤泥土的黏度较高、颗粒较细相关特性，能极大提高动物蛋白发泡泡沫的长期稳定不破裂，提高轻质内芯1体积稳定性和上下部的均匀性，并轻质固化剂反应形成轻质内芯1的骨架支撑。
水为河湖淡水、自来水或海水中的一种，主要为轻质内芯1初始流动提供分散流动介质。
动物蛋白发泡泡沫，由动物蛋白发泡剂按照1:20-1:40质量比进行稀释，并采用发泡机在0.8-1.5MPa压力下进行发泡。动物蛋白发泡剂是指发泡剂中的一种，以精选的动物（牛、羊）角质蛋白为主要原材料，经一系列水解反应，加温溶解、稀释、过滤、高温缩水而成。相较于植物蛋白发泡剂，动物蛋白型发泡剂发泡性能及稳定性更好，原料丰富，对环境友好，是一种优质高档的发泡剂，用在轻质内芯1中能很好的控制轻质内芯的体积密度，减少过程中的塌孔和泌水，是保持轻质内芯1轻质的重要组成部分。
轻质固化剂为无机类固化剂，环保等级高，能固化淤泥土的细小土颗粒，固化反应快速形成骨架结构，形成轻质内芯1的结构强度。
本实施例中的轻质固化剂全部由胶凝组份组成；胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%。
轻质内芯1配方S1-S6为具体各部分材料配比见表1，制得的轻质内芯1的性能参数见表2。
表1 轻质内芯各组成部分配比表
表2 轻质内芯测试数据表
由表1和表2可以看出，因为有动物蛋白泡沫存在，轻质内芯1的密度满足了轻质的特性，但因为轻质固化剂只采用胶凝组份组成时，轻质内芯1的性能并未完全满足轻质高强的要求，并且初始的流动性部分配方较低，不能满足泵送吹填的要求。主要是因为在利用淤泥土高黏性的基础上，利于保持动物蛋白泡沫的稳定性，形成稳定的空隙结构，但对于轻质内芯的均匀分散不利，不利于拌合初期轻质内芯1流动性。
实施例3：为了轻质内芯1的性能完全满足要标，完善轻质固化剂的配比，提升轻质内芯组份拌合分散性和减水性，与实施例2不同的是，轻质固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份93-96份、早强组份1-4份、减水组份0.5-2份和分散组份0-3份。
其中，胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
减水组份由无水亚硫酸钠和木质素磺酸盐按照重量比1:1混合得到；
分散组份为十二烷基硫酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。
本实施例采用的胶凝组份，主要为高水化活性的无机材料，主要用于固化淤泥土颗粒，产生的化学反应在轻质内芯内部形成一种稳定长久的骨架强度，并把淤泥颗粒包裹在骨架中，保证了轻质内芯1的固化强度。
在保证轻质内芯有一定的早期强度的基础上，减少材料成本，对胶凝组份中的硫铝酸盐水泥比例进行限定。
本实施例轻质固化剂采用碳酸钠和硫酸钠作为早强组份，主要和胶凝组份共同作用，进一步提高轻质内芯1的早强强度，在动物蛋白泡沫破裂之前，形成一定的骨架支撑，保证轻质内省的轻质高强特性。胶凝组份和早强组份复掺使用，早强组份不仅提升了胶凝组份辅材的水化活性，能使轻质固化剂中的胶凝组分和淤泥土中的土颗粒中的活性组分发生水化、火山灰和离子交换等反应，使轻质内芯在多孔的情况下无侧限抗压强度大于200kPa。
本实施例轻质固化剂采用无水亚硫酸钠和木质素磺酸盐作为减水组份，具有能定向吸附于水泥颗粒和淤泥土颗粒表面，使水泥颗粒表面带有同一种电荷（通常为负电荷），淤泥土颗粒表面本身带负电荷，从而形成静电排斥作用，促使水泥颗粒和淤泥土颗粒相互分散，絮凝结构解体，释放出被包裹部分水，参与流动，从而有效地增加轻质内芯1的初始的流动性，达到减水效果。
本实施例轻质固化剂采用十二烷基硫酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种作为分散组份，与减水组份共同作用，用于增强水泥颗粒和土颗粒的表面电势，产生更强的颗粒表面排斥，提高分散效果；其中六偏磷酸钠主要通过离子交换、化学吸附及空间位阻稳定作用，增加膨润土颗粒万方数据双电层厚度、分离土颗粒聚体，进而使整个淤泥土颗粒在拌合初期有更好的分散性，从而提高流动度。
在轻质内芯1配方S6的基础上，控制淤泥土、水、动物蛋白发泡泡沫和轻质固化剂按照体积比为6：4：8：0.5，通过调整轻质固化剂的不同配方，轻质固化剂配方S7-S12中各组份配方见表3，制得的轻质内芯1的性能参数见表4。
表3 轻质固化剂各组份配方表
表4 轻质内芯测试数据表
由表3和表4可以看出，编号S11中，在早强组份取0时，其3d后成型后抗压强度是小于100 kPa；编号S12中，在减水组份取0时，轻质内芯1初始塌落度少于220mm。其余在配方S6的基础上，通过调整轻质固化剂各组份的配比，提高轻质固化剂的减水效果和分散性，同时提高早强效果，制备的轻质内芯1的性能完全满足要求。
实施例4：流态固化土由以下重量份原料组成：
淤泥土70-100份、粉砂土50-70份、砂土30-50份、碎石10-30份、阻锈剂3-8份、流态固化剂20-50份和水40-80份。
其中流态固化剂全部由胶凝组份构成，胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%。
流态固化土各组成部分中：
淤泥土的含水率50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒土占比不少于80%；
粉砂土的含水率20-50%，颗粒粒径D90＜0.075mm，粉粒土含量不少于70%；
砂土的含水率15-30%，颗粒粒径D90＜2mm，颗粒粒径D10＞0.075mm；
碎石的含水率＜10%，颗粒粒径D10＞2mm，颗粒粒径D90＜30mm；
阻锈剂由氢氧化钠、铬酸盐按照质量比1:0.3-1:0.5混凝而成。
本实施例中流态固化土主要由淤泥土、粉砂土、砂土和碎石构成，各组成材料的粒径依次增大，形成良好的颗粒级配，共同提高流态固化土的固化强度和密实性。其中碎石主要提供流态固化土的骨架支撑，为流态固化土贡献一部分强度来源，为固化结构形成一定的支撑点，最大粒径是不超过30mm。
砂土和粉砂土主要依靠砂料的流动性，为流态固化土提供一定的流动性填充料，极大减少分散介质水的添加量，同时也有利于对于淤泥土的搅拌分散；淤泥土主要颗粒为黏土，黏粒土占比不少于80%，主要用于大颗粒砂石的内部自密实填充材料。
本实施例中的阻锈剂由氢氧化钠、铬酸盐按照质量比1:0.3-1:0.5混凝而成，直接与钢丝接触时，增大钢丝表面环境的pH值，与铬酸盐组合时能进一步降低铁的阳极氧化速度，降低钢丝表面的电化学腐蚀。阻锈剂主要为可能存在裸露在流态固化土中的钢丝笼中的钢筋表面产生一层以γ-Fe2O3或Fe3O4为主要组成的氧化物钝化膜，并修补钢筋表面的缺陷，使整个钢丝被一层氧化物钝化膜所包裹，致密性稳定性很好，能阻止淤泥土中氯离子穿透，降低铁离子的游离速度，从而达到防锈目的。
本实施例的流态固化剂能产生较多的水化产物，包裹细小土颗粒，并激活土颗粒表面活性能与流态固化剂水化产物产生化学结构，增强流态固化土的固化强度。
流态固化土配方S13-S17为具体各部分材料配比见表5，制得的流态固化土的性能参数见表6。
表5 流态固化土各组成部分配比表
表6 流态固化土性能测试数据表
由表5和表6可以看出，流态固化土配方S13-S17中各成部分按照发明设定进行试验时，流态固化土固化强度满足性能要求，但因为流态固化剂全部由胶凝组份组成，对于高掺量情况下，流态固化土经济小较差，并且对于淤泥土占比过高时，流态固化土的流动性较差。
实施例5：为了进一步完善流态固化土的施工性能和流态固化剂经济性，需要进一步完善流态固化剂的相关性能，与实施例4不同的是，流态固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份40-50份、填料组份30-40份、早强组份0.5-1.0份、流动性控制组份0.5-1.2份、增强组份0.3-0.8份和密实组份0-3份。
其中：胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%。
填料组份为砖渣粉、火山灰、钙灰、淤泥煅烧灰、碱渣粉末、磷矿渣粉、高铝矾土、钢渣和赤泥粉末中的一种或多种；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
流动性调控组份为蔗糖、柠檬酸钠、滑石粉、木质素磺酸盐、葡萄糖酸钠、糖蜜和氟硅酸钠中的一种或多种；
增强组份为改性淀粉、糖原、瓜尔胶、羧甲基纤维素中的一种或多种；
密实组份由消泡剂和多孔原料按照重量比1:3混合组成；其中消泡剂为GPE型消泡剂和聚醚改性硅油消泡剂的中一种或两种，多孔原料为钙基膨润土、硅藻土和沸石中的一种或多种组成。
本实施例的流态固化剂中的胶凝组份同轻质固化剂中的胶凝组份作用原理相同，主要进行水化反应，为流态固化土一种稳定长久的骨架强度，保证流态固化土的后期强度；因为固化对象主要为淤泥土，内部含有较多的硫酸根离子、氯离子等活性离子，采用硫铝酸盐水泥会极大提高流态固化土的早期强度，但硫铝酸盐水泥过高，会为流态固化土提供过多的硫酸根离子，在固化反应后期产生较多的钙矾石结构，这个对于流态固化土后期体积稳定性极为不利，所以多硫铝酸盐水泥的比例进行限定在25%以内。
本实施例的流态固化剂中的填料组份主要为中低活性的无机粉体材料，材料成本较低，这些材料单独使用时水化产物较少，形成的骨架强度低，需要与胶凝组份和增强组份配合使用，进一步激发填料组份的材料活性，形成的流态固化土强度进一步提高，并且由最大程度降低流态固化剂的材料成本，提高综合经济效益。
本实施例的流态固化剂中的早强组份固化机理同轻质固化剂的早强组份，能提高流态固化剂的早期活性。
本发明流态固化剂中的流动性调控组份采用蔗糖、柠檬酸钠、滑石粉、木质素磺酸盐、葡萄糖酸钠、糖蜜和氟硅酸钠中的一种或多种，流动性调控组份能够减缓水化反应的进程，但这种降低水化反应有时间限制，根据使用量的多少来控制流动性保持时间；其中蔗糖、柠檬酸钠、木质素磺酸盐和葡萄糖酸钠能够溶解成膜包裹在固化剂颗粒表面并与环境中的Ca2+离子形成络合物，持续抑制固化剂的水化，也能够起到延长固化土泥浆流动时间的作用；氟硅酸钠中的SiF6 2-离子在固化土碱性环境中会发生水解转变成F-离子，进而与Ca2+离子形成溶解度极低的CaF2晶体，吸附在固化剂颗粒表面，从而减慢了固化剂的水化反应速率，宏观上表现为固化土泥浆的流动时间延长；流动性调控组份在固化过程中只起到延缓固化时间、延长流动性保持时间的作用，不影响固化土的强度，这样会使固化土泥浆的流动时间保持在2～3h之间，同时不会对凝结时间产生过大影响。
本发明流态固化剂中的增强组份为改性淀粉、糖原、瓜尔胶、羧甲基纤维素中的一种或多种，增强组份能显著提升流态固化土的液相粘度，增大相邻土颗粒之间的空间作用力和固化土液相体系的整体粘聚力，增加后期流态固化土的反应强度。
本发明流态固化剂中的密实组份由消泡剂和多孔原料按照重量比1:3混合组成，主要用于增强和提高流态固化土密实程度，提高渗透性能和密实度，主要是多孔原料的储水能力，为后期水化产生充足的水分条件。密实组份中的消泡剂主要GPE型消泡剂和聚醚改性硅油消泡剂中一种或两种，该型号消泡剂主要用于无机材料碱性环境下因为机械搅拌混入的气泡，能够平滑移动出流态固化土液相之外，减少气泡的产生，提高密实度；多孔原料为钙基膨润土、硅藻土和沸石中的一种或多种组成，主要是在搅拌初始储存一部分水在多孔材料之中，能为流态固化土后期水化产生持续的水化条件，进一步促进流态固化土中各种原材料的水化进行，提高更多的水化产物填充已有的孔隙，使流态固化土后期更加密实。
在流态固化土中配方S17的基础上，控制流态固化土中淤泥土80份、粉砂土60份、砂土40份、碎石20份、阻锈剂5份、流态固化剂30份和水50份，通过调整流态固化剂的不同配方，轻质固化剂配方S18-S26中各组份配方见表7，制得的流态固化土性能见表8。
表7 流态固化剂各组份配方表
表8 流态固化土性能测试数据表
由表7和表8可以看出：
编号S22中，胶凝组份为0时，3天成型后抗压强度低于1MPa，28天成型后抗压强度低于3MPa。
编号S23中，填料组份为0时，虽然固化性能达到设计要求，但材料成本高，硫铝酸盐水泥比例高，增大后期固化土开裂风险。
编号S24中，早强组份为0时，3天成型后抗压强度低于1Mpa。
编号S25中，流动性调控组份为0时，流态固化土制备初期的流动性能不能满足施工要求。
编号S26中，增强组份为0时，固化土3d强度和28强度均不能满足要求。
其余在配方S17的基础上，通过优化调整流态固化剂各组份的配比，以增强流态固化土的早强性和密实性，提高流态固化土的泵送流动性，综合提高流态固化剂的经济性，节约工程造价，满足工程性能。
实施例6：本发明轻质固化土预制桩的制备方法，包括如下步骤：
1）将钢丝网焊接并形成柱状的钢丝笼，然后将钢丝笼用阻隔母液浸泡2-3次，每次浸泡时间不少于5min，浸泡完成后晾干，在钢丝笼表面附着一层柔性防锈保护层，
2）轻质固化土浇筑成型后，养护周期不少于7天，形成轻质内芯1，并在其表面喷涂阻隔母液，表面喷涂量不少于30g/m2；
3）把钢丝笼2和轻质内芯1固定后置于模具中，并用流态固化土整体浇筑，整体养护周期不少于7天，最终形成轻质固化土预制桩，最后覆膜保存。
阻隔母液为由聚丙烯酰胺和聚乙烯醇在70-90℃水浴锅中按照质量比1:3-5制备成浓度为3%-9%浓度的溶液，钢丝笼浸泡阻隔母液后，通过聚乙烯醇的胶粘性，会稳固附着在钢丝笼表面，并形成一种柔性防锈层；并通过少量添加聚丙烯酰胺能显著提高钢丝笼表面的柔性防锈层抗拉伸和抗变形性，避免钢丝笼在承受竖向静压力施工时导致的柔性防锈层发生破裂，降低钢丝笼的后期生锈和提高固化土桩的长期耐久性；同时阻隔母液喷涂轻质内芯后，能提高轻质内芯的水稳性能，减少后期流态固化土浇筑施工对于水分的吸收。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (15)
1.一种固化土，其特征在于：所述固化土用于预制桩的成型，预制桩包括轻质内芯和外芯体，所述固化土包括用于成型轻质内芯的轻质固化土和用于成型外芯体的流态固化土；
所述轻质固化土由淤泥土、水、动物蛋白发泡泡沫和轻质固化剂按照体积比为5-8：3-5：6-12：0.3-0.8搅拌均匀后浇注形成；
所述流态固化土由以下重量份原料组成：淤泥土70-100份、粉砂土50-70份、砂土30-50份、碎石10-30份、阻锈剂3-8份、流态固化剂20-50份和水40-80份。
2.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述轻质固化土初始塌落度不少于220mm，密度600-1000kg/m3，3天成型后抗压强度不低于100kPa，28天成型后抗压强度不低于200kPa。
3.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述轻质固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份93-96份、早强组份1-4份、减水组份0.5-2份和分散组份0-3份。
4.如权利要求3所述的固化土，其特征在于：所述胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
减水组份由无水亚硫酸钠和木质素磺酸盐按照重量比1:1混合得到；
分散组份为十二烷基硫酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述轻质固化土中：
淤泥土的含水率为50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒占比不少于80%；
水为河湖淡水、自来水或海水中的一种；
动物蛋白发泡泡沫由动物蛋白发泡剂按照1:20-1:40质量比进行稀释，并采用发泡机进行发泡。
6.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述流态固化土初始塌落度不少于220mm，3天成型后抗压强度不低于1MPa，28天成型后抗压强度不低于3MPa。
7.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述流态固化剂由以下重量份原料组成：胶凝组份40-50份、填料组份30-40份、早强组份0.5-1.0份、流动性控制组份0.5-1.2份、增强组份0.3-0.8份和密实组份0-3份。
8.如权利要求7所述的固化土，其特征在于：所述胶凝组份主料为硫铝酸盐水泥，辅料为矿渣粉、硅灰和高岭土中的一种或多种；并且胶凝组份中硫铝酸盐水泥比例不高于25%；
填料组份为砖渣粉、火山灰、钙灰、淤泥煅烧灰、碱渣粉末、磷矿渣粉、高铝矾土、钢渣和赤泥粉末中的一种或多种；
早强组份由碳酸钠和硫酸钠按照重量比1:2-1:4混合得到；
流动性调控组份为蔗糖、柠檬酸钠、滑石粉、木质素磺酸盐、葡萄糖酸钠、糖蜜和氟硅酸钠中的一种或多种；
增强组份为改性淀粉、糖原、瓜尔胶、羧甲基纤维素中的一种或多种；
密实组份由消泡剂和多孔原料按照重量比1:3混合组成。
9.如权利要求8所述的固化土，其特征在于：所述消泡剂为GPE型消泡剂和聚醚改性硅油消泡剂的中一种或两种；多孔原料为钙基膨润土、硅藻土和沸石中的一种或多种组成。
10.如权利要求1所述的固化土，其特征在于：所述流态固化土中：
淤泥土的含水率50-80%，有机质含量不高于15%，黏粒占比不少于80%；
粉砂土的含水率20-50%，颗粒粒径D90＜0.075mm，粉粒含量不少于70%；
砂土的含水率15-30%，颗粒粒径D90＜2mm，颗粒粒径D10＞0.075mm；
碎石的含水率＜10%，颗粒粒径D10＞2mm，颗粒粒径D90＜30mm；
阻锈剂由氢氧化钠、铬酸盐按照质量比1:0.3-1:0.5混凝而成。
11. 一种预制桩，使用如权利要求 1-10 任一所述的固化土制备，其特征在于：所述预制桩直径为400-1000mm，高度为3-8m，预制桩包括轻质内芯和外芯体，所述轻质内芯由轻质固化土预制成型，外芯体由设置在轻质内芯外的钢丝笼和流态固化土一同浇筑固化后形成。
12.如权利要求11所述的预制桩，其特征在于：所述轻质内芯的直径为预制桩直径的1/6-1/2,高度为预制桩高度的70-90%。
13.如权利要求11所述的预制桩，其特征在于：所述钢丝笼距离预制桩桩外壁距离不少于8cm，钢丝笼距离轻质内芯外壁不少于5cm。
14.一种制备预制桩的方法，使用如权利要求 1-10 任一所述的固化土制备，其特征在于：包括如下步骤：
1）将钢丝网焊接并形成柱状的钢丝笼，然后将钢丝笼用阻隔母液浸泡2-3次，每次浸泡时间不少于5min，浸泡完成后晾干，在钢丝笼表面附着一层柔性防锈保护层；
2）轻质固化土浇筑成型后，养护周期不少于7天，形成轻质内芯，并在其表面喷涂阻隔母液，表面喷涂量不少于30g/m2；
3）把钢丝笼和轻质内芯固定后置于模具中，并用流态固化土整体浇筑成型，整体养护周期不少于7天，最终形成轻质固化土预制桩，最后覆膜保存。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：所述阻隔母液为由聚丙烯酰胺和聚乙烯醇在70-90℃水浴锅中按照质量比1:3：1-5制备成浓度为3%-9%浓度的溶液。
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