本發(fā)明專利涉及建筑材料，尤其是一種建筑材料中使用的預(yù)粉磨高強固化土壤及應(yīng)用該預(yù)粉磨技術(shù)的高強固化土壤的制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，基礎(chǔ)建設(shè)面臨更加復(fù)雜的服役環(huán)境。地區(qū)性土壤類型差異要求施工技術(shù)需要因地制宜，在地基施工時，為防地基沉降、降低其滲透系數(shù)、改善其穩(wěn)定性通常會選擇對土壤進(jìn)行固化處理。土壤固化是借助固化劑將松散的土顆粒粘結(jié)形成具有一定機械強度的整體。目前，隨著工程需求的多樣化，功能化土壤固化劑及特殊服役環(huán)境下的土壤固化方法的開發(fā)成為了研究焦點。土壤固化劑是一種用于改善土壤物理和化學(xué)性質(zhì)的材料，以提高土壤的承載能力和穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于道路工程、地基處理等領(lǐng)域。固化劑可以是無機的，如水泥、石灰和粉煤灰；也可以是有機的，如聚合物和生物酶。它們通過與土壤顆粒發(fā)生物理或化學(xué)反應(yīng)，增強土壤的凝聚力和強度。土壤固化劑的應(yīng)用可以提高道路的承載能力，減少維護(hù)成本，并縮短施工時間。它們還可以用于改善土壤的抗侵蝕性和抗凍融性。此外，固化劑的選擇和使用應(yīng)考慮土壤類型、工程要求和環(huán)境條件，以確保達(dá)到預(yù)期的固化效果。在實際應(yīng)用中，土壤固化劑的使用需要結(jié)合工程設(shè)計和施工規(guī)范，以確保固化土的質(zhì)量和性能滿足特定的工程需求。此外，固化劑的使用還應(yīng)考慮其環(huán)境影響和經(jīng)濟(jì)效益，選擇適合的固化劑類型和摻量，以達(dá)到最佳的固化效果和成本效益。

2、水泥基固化劑因其成本較低、強度高等優(yōu)勢而備受青睞。傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥基固化劑在固化土壤后強度較低，且傳統(tǒng)生產(chǎn)方式易導(dǎo)致固化土均勻性較差，影響工程的服役壽命且限制了水泥基固化土的使用。酸鹽水泥基土壤固化劑在實際應(yīng)用中可能會遇到早期強度發(fā)展慢、干縮和溫縮、對土質(zhì)要求較高、成本高、耐久性差的問題。因此，如何提高水泥基固化土均勻性并提高其力學(xué)性能和耐久性成為了當(dāng)前亟待解決的問題。

3、對此，需要研發(fā)出一種均勻性良好、力學(xué)性能優(yōu)異且環(huán)境友好的水泥基固化土壤及其制備方法以賦予固化土優(yōu)良的力學(xué)性能。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是要提供一種預(yù)粉磨高強固化土壤及其制備方法。通過該制備方法獲得的預(yù)粉磨高強固化土壤可以提高其工程性能，實現(xiàn)對土壤的綜合改良，使其更適合支撐建筑物、基礎(chǔ)設(shè)施或其他重要工程。解決了傳統(tǒng)的硅酸鹽水泥基固化土強度低且均勻性差所致固化土服役期間出現(xiàn)安全隱患的問題

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤80-120份、固化劑10-30份、拌合水10-20份；

4、所述預(yù)粉磨土壤顆?！?mm，含水率15％-35％；

5、所述固化劑由硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰組成。

6、進(jìn)一步地，所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤100份、固化劑20份、拌合水14份；

7、所述預(yù)粉磨土壤顆?！?mm，含水率27％。

8、進(jìn)一步地，所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤110份、固化劑25份、拌合水16份；

9、所述預(yù)粉磨土壤顆?！?mm，含水率29％。

10、進(jìn)一步地，所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤90份、固化劑17份、拌合水12份；

11、進(jìn)一步地，所述預(yù)粉磨土壤顆粒≤1mm，含水率31％。

12、進(jìn)一步地，所述預(yù)粉磨土壤為普通濕土；預(yù)粉磨后的濕土的土壤顆?！?mm；所述石膏為工業(yè)級無水石膏，純度為82％。

13、進(jìn)一步地，所述固化劑由質(zhì)量比為2-3:1-2：0.5-1.5的硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰充分預(yù)混勻而成。

14、進(jìn)一步地，所述固化劑由質(zhì)量比為2.6:1.4:1硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰充分預(yù)混勻而成。

15、本發(fā)明同時提供了一種如上所述的預(yù)粉磨高強固化土壤的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

16、s1、取質(zhì)量比為2-3:1-2：0.5-1.5的硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰充分預(yù)混勻而成的固化劑，干燥后保存?zhèn)溆茫?/p>

17、s2、將含水率為15％-35％的普通濕土去除雜質(zhì)后進(jìn)行預(yù)粉磨處理，預(yù)粉磨處理后過1mm篩，得預(yù)粉磨土壤；

18、s3、將步驟s1獲得的固化劑置于水泥凈漿攪拌機中，加入拌合水，低速攪拌1min后再高速攪拌2min，得固化劑漿體；最后加入s2中獲得的預(yù)粉磨土壤并繼續(xù)高速攪拌3min；得預(yù)粉磨高強固化土壤；

19、其中，所述預(yù)粉磨高強固化土壤中各成分的質(zhì)量比為：預(yù)粉磨土壤80-120份、固化劑10-30份、拌合水10-20份。

20、進(jìn)一步地，所述質(zhì)量比為2-3:1-2：0.5-1.5的硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰在臥式混勻機中混勻10h后而得固化劑。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的預(yù)粉磨高強固化土壤及其制備方法與眾不同，使用硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰制備固化劑，通過向磨細(xì)后的濕土中加入由固化劑和拌合水充分?jǐn)嚢瓒傻墓袒瘎{體實現(xiàn)土壤固化。

22、本方案中的土壤加固技術(shù)取自地球上最經(jīng)濟(jì)、來源最廣泛的工程材料-土壤，通過加入土壤固化劑顯著改變其物理力學(xué)性能，本發(fā)明的固化劑配方不含有砂石，土壤可以就地取材，施工工藝簡單，具備快速用于搶險施工的優(yōu)勢，并且工程造價低。另外，土本身的粘聚性還可以保證堵漏材料硬化前的防水性能，在有水流的情況下，材料不會隨水流走；確保工程的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性。

23、本發(fā)明通過對濕土的預(yù)粉磨技術(shù)提高固化土的均勻性，并使用硫鋁酸鹽水泥、無水石膏和硅灰為固化劑，誘導(dǎo)形成富鈣礬石體系，并通過硅灰的填充作用，從而實現(xiàn)固化土力學(xué)性能。

24、本發(fā)明的工作原理為：通過對濕土的預(yù)粉磨處理，以防止在生產(chǎn)固化土過程中較大濕土塊體造成均勻性不佳；并通過使用硫鋁酸鹽水泥、無水石膏和硅灰為固化劑，構(gòu)造富鈣礬石體系，定向調(diào)控形成富鈣礬石體系，通過固化劑的水化產(chǎn)物交聯(lián)作用實現(xiàn)土壤固化。輔以硅灰的填充作用，實現(xiàn)固化土力學(xué)性能提升。解決了傳統(tǒng)硅酸鹽水泥基固化土強度低、均勻性差的問題，提高了土的固化強度和均勻性。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

26、1.本發(fā)明有效提高了水泥基固化土的力學(xué)性能，推動了硫鋁酸鹽水泥基固化土在土木工程中的應(yīng)用。

27、2.高摻量無水石膏的微膨脹效應(yīng)賦予了固化土良好的填縫能力，使得固化土更加適用于回填工程。

28、3.高摻量無水石膏的使用延緩了硫鋁酸鹽水泥的凝結(jié)硬化進(jìn)程，有利于固化土生產(chǎn)后的長距離運輸。

29、4.預(yù)粉磨技術(shù)的引入極大提高了固化土的均勻性，提高了固化土產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤80-120份、固化劑10-30份、拌合水10-20份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤100份、固化劑20份、拌合水14份；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤110份、固化劑25份、拌合水16份；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤90份、固化劑17份、拌合水12份；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于：所述預(yù)粉磨土壤為普通濕土；預(yù)粉磨后的濕土的土壤顆?！?mm；所述石膏為工業(yè)級無水石膏，純度為82％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述固化劑由質(zhì)量比為2-3:1-2：0.5-1.5的硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰充分預(yù)混勻而成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤,其特征在于所述固化劑由質(zhì)量比為2.6:1.4:1硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰充分預(yù)混勻而成。

8.一種如權(quán)利要求1-7中任一項所述的預(yù)粉磨高強固化土壤的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種預(yù)粉磨高強固化土壤的制備方法，其特征在于：所述質(zhì)量比為2-3:1-2：0.5-1.5的硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰在臥式混勻機中混勻10h后而得固化劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種預(yù)粉磨高強固化土壤及其制備方法,其特征在于所述預(yù)粉磨高強固化土壤至少包括以下質(zhì)量份的材料：預(yù)粉磨土壤80?120份、固化劑10?30份、拌合水10?20份；所述預(yù)粉磨土壤顆?！?mm，含水率15％?35％；所述固化劑由硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰組成；所述預(yù)粉磨土壤顆?！?mm，含水率27％。本發(fā)明提供的預(yù)粉磨高強固化土壤及其制備方法中，使用硫鋁酸鹽水泥、石膏和硅灰制備固化劑，通過向磨細(xì)后的濕土中加入由固化劑和拌合水充分?jǐn)嚢瓒傻墓袒瘎{體實現(xiàn)土壤固化；本發(fā)明通過對濕土的預(yù)粉磨技術(shù)提高固化土的均勻性，并使用硫鋁酸鹽水泥、無水石膏和硅灰為固化劑，誘導(dǎo)形成富鈣礬石體系，并通過硅灰的填充作用，從而實現(xiàn)固化土力學(xué)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：姚曉剛,田帥團(tuán),徐坤,孟海瑞,萬雷亮,臧天平,李慶兵,韓鈺潔
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西航空產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6