專利名稱：一種軟土固化劑及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水硬性膠凝材料及其應(yīng)用，具體涉及一種用于軟土地基加固和處理的固化劑及其應(yīng)用，屬于建筑材料及建筑地基領(lǐng)域，
背景技術(shù)：
軟土固化技術(shù)，如攪拌法、旋噴法等，是應(yīng)用最為廣泛的地基加固技術(shù)之一。目前使用的固化劑主要是水泥，水泥加固軟粘土強度較低，不環(huán)保，不經(jīng)濟。在特定地層如泥炭質(zhì)土、高含鹽地層等加固效果差，已造成許多工程事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種軟土地基處理用固化劑，這種軟土固化劑只含有少量的水泥熟料，能使加固后的土層具有較好的物理力學(xué)性能。為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，發(fā)明人通過大量的試驗研究，最終獲得了如下技術(shù)方案一種軟土固化劑(簡稱QC固化劑)，包括如下重量百分比的組分水泥熟料10%-25%礦渣65% -80%充填材料 4%-10%膨脹劑其中，所述充填材料為細(xì)砂或/和粉煤灰，所述膨脹劑為生石膏或脫硫石膏。優(yōu)選地，上述的軟土固化劑，包括如下重量百分比的組分水泥熟料10%-25%礦渣65%-80%充填材料 4%-10%生石膏2% _5%。優(yōu)選地，上述的軟土固化劑，包括如下重量百分比的組分水泥熟料15%-20%礦渣70%-75%充填材料 4%-10%膨脹劑堿性激發(fā)劑0.2%-5%表面活性劑 0.02-0.3%其中，所述堿性激發(fā)劑為生石灰或氫氧化鈉；所述表面活性劑為三乙醇胺或木質(zhì)
素磺酸鈣。進一步優(yōu)選地，上述的軟土固化劑，包括如下重量百分比的組分水泥熟料15%-20%
礦渣 70% -75%細(xì)砂4% -8%脫硫石膏 1% -10%堿性激發(fā)劑 0. 2% -5%表面活性劑 0. 02-0. 3%。在本發(fā)明的實施例中，上述軟土固化劑包括如下重量百分比的組分水泥熟料15%-20%礦漁70% -75%細(xì)砂4%-8%脫硫石膏氫氧化鈉0.2%-1.0%三乙醇胺0.02-0.05%。除具體實施例中公開的軟土固化劑的組分和配比，由如下重量百分比的組分組成的軟土固化劑同樣能實現(xiàn)本發(fā)明的目的，因此也在本發(fā)明的保護范圍中水泥熟料15% -20%
礦渣70% -75%
細(xì)砂4% -8%
脫硫石_f 1% -10%
生石灰1% -5%
木質(zhì)素石 _酸鈣 0. 05-0. 3% ο
本發(fā)明的第二個目的是公開上述任
-種軟土固化劑在加固泥炭質(zhì)土或高含鹽地層等水泥加固效果差的土層中的應(yīng)用。優(yōu)選地，上述任一一種軟土固化劑在加固泥炭質(zhì)土或高含鹽地層時，所述軟土固化劑的用量為加固土體重量的8% 20%。進一步優(yōu)選地，上述任一一種軟土固化劑在加固泥炭質(zhì)土或高含鹽地層時，所述軟土固化劑的用量為加固土體重量的18%。本發(fā)明的QC固化劑主要適用范圍在于地基處理領(lǐng)域，即水泥土攪拌樁、高壓旋噴，巖溶注漿等，解決了軟土地基處理中成樁質(zhì)量不易控制的問題。由于本發(fā)明固化劑的原材料主要采用工業(yè)廢料，其成果在提高工程質(zhì)量的同時又可降低工程造價，具有環(huán)保效應(yīng)的同時，帶來了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的軟土固化劑具有以下有益的效果(1)成本低，環(huán)保性好。在軟土地基處理中，QC固化劑中的水泥熟料摻量僅為10 25%，而固化劑中其他材料為采用經(jīng)處理后的工業(yè)廢料，比如高爐礦渣為經(jīng)加工成比表面積350m2/Kg的礦渣粉，脫硫石膏是電廠脫硫后的廢棄物，等等，具有很顯著的環(huán)境保護作用。(2)質(zhì)量好。本發(fā)明固化劑在軟土地基中的應(yīng)用效果較常規(guī)純水泥處理地基要好，且水穩(wěn)定性好，耐久，早期強度高，后期強度不受影響。按本發(fā)明的配比在摻量(8% 20%) 一致的情況下制作的水泥土試件，其無側(cè)限抗壓強度均達(dá)到了理想的效果。具體通過實施例1-10可以看出，室內(nèi)試驗時，本發(fā)明的軟土固化劑在摻量15%、18%時，與淤泥質(zhì)軟土水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度可達(dá)2. 11-3. 74Mpa, 28天強度可達(dá)2. 57-5. 05Mpa ；現(xiàn)場試驗時，本發(fā)明的軟土固化劑攪拌成樁后7天和28天后抽芯取樣檢測的無側(cè)限抗壓檢測結(jié)果分別可達(dá)1. 25-1. 87Mpa和 3. 24-3. 9 IMpaο
具體實施例方式以下是本發(fā)明的具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步作描述，但是本發(fā)明的保護范圍并不限于這些實施例。凡是不背離本發(fā)明構(gòu)思的改變或等同替代均包括在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。對比實施例1 水泥熟料 50%脫硫石膏 10%?；郀t礦渣40%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.871^ 觀天強度為 3. 78Mpa.對比實施例2:水泥熟料 50%脫硫石膏 20%?；郀t礦渣30%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.991^ 觀天強度為 2. 68Mpa.對比實施例3:水泥熟料 50%脫硫石膏 30%粒化高爐礦渣20%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.521^ 觀天強度為 2. 4IMpa.對比實施例4:水泥熟料 60%脫硫石膏 10%?；郀t礦渣30%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.9說 ^觀天強度為 3. 12Mpa.對比實施例5:水泥熟料 60%
6
脫硫石膏 20%?；郀t礦渣20%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.271^ 觀天強度為 2. 84Mpa.對比實施例6:水泥熟料 70%脫硫石膏 10%粒化高爐礦渣20%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.381^ 觀天強度為 2. 78Mpa.對比實施例7:水泥熟料 70%脫硫石膏 20%?；郀t礦渣10%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為0.931^ 觀天強度為 1. 69Mpa.對比實施例8:水泥熟料 70%脫硫石膏 30%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為0.441^ 觀天強度為 0. 80Mpa.對比實施例9:水泥熟料 70%?；郀t礦渣30%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.871^ 觀天強度為 3. 86Mpa.對比實施例10 水泥熟料 80%脫硫石膏 20%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為1.361^ 觀天強度為 3. IlMpa.對比實施例11 水泥熟料 90%
脫硫石膏 10%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為0.921^ 觀天強度為 2. OOMpa.對比實施例12 水泥熟料 100%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為0.861^ 觀天強度為 2. 14Mpa.實施例1 軟土固化劑的制備水泥熟料 20%脫硫石膏 5%粒化高爐礦渣70%粉細(xì)砂 5%氫氧化鈉 0%三乙醇胺 0%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. IlMpaJS天強度為 2. 57Mpa.實施例2 軟土固化劑的制備水泥熟料 20%脫硫石膏?；郀t礦渣70%粉細(xì)砂8%氫氧化鈉 0.95%三乙醇胺 0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. 3說 ^觀天強度為 3. 46Mpa.實施例3 軟土固化劑的制備水泥熟料 15%脫硫石膏 5%?；郀t礦渣75%粉細(xì)砂4%氫氧化鈉 0.95%三乙醇胺 0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. 5說 ^觀天強度為 3. 37Mpa.
8
實施例4 軟土固化劑的制備水泥熟料 15%脫硫石膏?；郀t礦渣 75%粉細(xì)砂8%氫氧化鈉0.95%三乙醇胺0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量15%，與淤泥質(zhì)軟土摻量85% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. 451^ 觀天強度為 4. 47Mpa.實施例5 軟土固化劑的制備水泥熟料 20%脫硫石膏 5%?；郀t礦渣70%粉細(xì)砂5%氫氧化鈉 0%三乙醇胺 0%按上述配合比配制的固化劑在摻量18%，與淤泥質(zhì)軟土摻量82% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. 861^ 觀天強度為 2. 75Mpa.實施例6 軟土固化劑的制備水泥熟料 20%脫硫石膏?；郀t礦渣70%粉細(xì)砂8%氫氧化鈉 0.95%三乙醇胺 0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量18%，與淤泥質(zhì)軟土摻量82% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為2. 961^ 觀天強度為 4. 15Mpa.實施例7 軟土固化劑的制備水泥熟料 15%脫硫石膏5%?；郀t礦渣 75%粉細(xì)砂4%氫氧化鈉0.95%三乙醇胺0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量18%，與淤泥質(zhì)軟土摻量82% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為3. 161^ 觀天強度
9為 5. 05Mpa.實施例8 軟土固化劑的制備水泥熟料 15%脫硫石膏?；郀t礦渣75%粉細(xì)砂8%氫氧化鈉 0.95%三乙醇胺 0.05%按上述配合比配制的固化劑在摻量18%，與淤泥質(zhì)軟土摻量82% (重量比)水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度為3. 741^ 觀天強度為 5. 05Mpa.實施例9 軟土固化劑在攪拌樁工地現(xiàn)場應(yīng)用試驗本發(fā)明的QC固化劑在蕪湖地區(qū)的寧安鐵路弋江站攪拌樁工地現(xiàn)場應(yīng)用試驗，在地層、水泥基材、摻量均為15%的情況下，采用水泥熟料15%，粒化高爐礦渣75%，脫硫石膏1 %，粉細(xì)砂8%，氫氧化鈉0. 95%，三乙醇胺0.05%。攪拌成樁后7天和28天后抽芯取樣檢測的無側(cè)限抗壓檢測結(jié)果分別是1. 87Mpa和3. 9IMpa.實施例10 軟土固化劑在攪拌樁工地現(xiàn)場應(yīng)用試驗本發(fā)明的QC固化劑在昆明環(huán)滇池地區(qū)的昆明樞紐鐵路昆陽站攪拌樁工地現(xiàn)場應(yīng)用試驗，在地層、水泥基材、摻量均為15%的情況下，采用水泥熟料15%，?；郀t礦渣 70 %，脫硫石膏10 %，粉細(xì)砂4 %，氫氧化鈉0.95%，三乙醇胺0.05%。攪拌成樁后7天和 28天后抽芯取樣檢測的無側(cè)限抗壓檢測結(jié)果分別是1. 25Mpa和3. 24Mpa.通過對比實施例1-12和本發(fā)明的制備實施例1-10可以看出，當(dāng)軟土固化劑的組分僅含有水泥熟料、脫硫石膏和礦渣時，與淤泥質(zhì)軟土水灰比0.55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天或觀天的平均無側(cè)限抗壓強度均較低，且對比實施例1-12制備的軟土固化劑， 其水泥熟料的含量大于50%，成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。而本發(fā)明實施例1-10制備的軟土固化劑室內(nèi)試驗時，在軟土地基中的應(yīng)用效果較常規(guī)純水泥處理地基要好，且水穩(wěn)定性好，耐久，早期強度高，后期強度不受影響。按本發(fā)明的配比在摻量(8% 20%) —致的情況下制作的水泥土試件，其無側(cè)限抗壓強度均達(dá)到了理想的效果。具體為，與淤泥質(zhì)軟土水灰比0. 55 1，經(jīng)攪拌混合后制作的試件，7天的平均無側(cè)限抗壓強度可達(dá)2. 11-3. 74Mpa, 28天強度可達(dá)2. 57-5. 05Mpa ；現(xiàn)場試驗時，本發(fā)明的軟土固化劑攪拌成樁后7天和觀天后抽芯取樣檢測的無側(cè)限抗壓檢測結(jié)果分別可達(dá)1. 25-1. 87Mpa和3. 24-3. QlMpa0另外，本發(fā)明實施例1-10制備的軟土固化劑成本低，環(huán)保性好。在軟土地基處理中，QC固化劑中的水泥熟料摻量僅為10 25%，而固化劑中其他材料為采用經(jīng)處理后的工業(yè)廢料，比如高爐礦渣為經(jīng)加工成比表面積350m2/Kg的礦渣粉，脫硫石膏是電廠脫硫后的廢棄物，等等，具有很顯著的環(huán)境保護作用。
權(quán)利要求
1. 一種軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料10% -25%礦渣65% -80%充填材料4% -10%膨脹劑1% -10%其中，所述充填材料為細(xì)砂或/和粉煤灰，所述膨脹劑為生石:膏或脫硫石膏。
2.如權(quán)利要求1所述的軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料10% -25%礦渣65% -80%充填材料4% -10%生石膏2% -5%。
3.如權(quán)利要求1所述的軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料15% -20%礦渣70% -75%充填材料4% -10%膨脹劑1% -10%堿性激發(fā)劑0. 2% -5%表面活性劑0. 02-0. 3%其中，所述堿性激發(fā)劑為生石灰或氫氧化鈉；所述表面活性劑為三乙醇胺或木質(zhì)O
4.如權(quán)利要求3所述的軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料15% -20%礦渣70% -75%細(xì)砂4% -8%脫硫石膏1% -10%堿性激發(fā)劑0. 2% -5%表面活性劑0. 02-0. 3%。
5.如權(quán)利要求4所述的軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料15% -20%礦渣70% -75%細(xì)砂4% -8%脫硫石膏1% -10%氫氧化鈉0. 2% -1. 0%三乙醇胺0. 02-0. 05%。
6.如權(quán)利要求4所述的軟土固化劑，其特征在于包括如下重量百分比的組分水泥熟料15% -20%礦渣70% -75%細(xì)砂4% -8%脫硫石膏1% -10%生石灰木質(zhì)素磺酸鈣0. 05-0.3%。
7.權(quán)利要求1-6任一所述的軟土固化劑在加固泥炭質(zhì)土或高含鹽地層中的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求7的應(yīng)用，其特征在于所述軟土固化劑的用量為加固土體重量的8% 20%。
9.如權(quán)利要求7的應(yīng)用，其特征在于所述軟土固化劑的用量為加固土體重量的18%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于軟土地基加固和處理的固化劑及其應(yīng)用，該軟土固化劑包括10％-25％的水泥熟料、65％-80％的礦渣、4％-10％的充填材料、1％-10％的膨脹劑、0.2％-5％堿性激發(fā)劑和0.02-0.3％表面活性劑，所述充填材料為細(xì)砂或/和粉煤灰，所述膨脹劑為生石膏或脫硫石膏，所述膨脹劑為生石灰或氫氧化鈉；所述表面活性劑為三乙醇胺或木質(zhì)素磺酸鈣。該軟土固化劑可以應(yīng)用于加固泥炭質(zhì)土或高含鹽地層等軟土地質(zhì)，優(yōu)選所述軟土固化劑的用量為加固土體重量的8％～20％。本發(fā)明的軟土固化劑只含有少量的水泥熟料，應(yīng)用后能使泥炭質(zhì)土或高含鹽地層等水泥加固效果差的土層具有較好的物理力學(xué)性能。
文檔編號E02D3/12GK102153326SQ20101057851
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者李斌, 王相民, 郭克誠 申請人:武漢高鐵樁工科技有限公司