高含水率軟土地區水泥土複合添加劑的製作方法
2023-05-17 05:40:26 2
專利名稱：高含水率軟土地區水泥土複合添加劑的製作方法
技術領域：
本發明是一種軟土地基處理中攪拌樁的水泥土的添加劑，屬於交通運輸工程和 土木工程中地基處理的技術領域。
背景技術：
攪拌樁是軟土地基處理的常用的一種方法，目前已在國內的市政、道路和港口 工程中得到了大量的使用。我國水泥土攪拌樁已進行了大量的地基處理工程實踐，積累 了豐富的經驗，截至2008年，我國江蘇省公路工程中攪拌樁的使用已經超過2億延米。 水泥是攪拌樁施工中採用的一種常見的添加劑，通過攪拌樁機將水泥粉或者水泥漿液噴 射到樁身土體，並通過攪拌樁機的攪拌翼將水泥與土體充分攪拌，形成水泥土攪拌樁。 公路和工民建等工程中，攪拌樁與地基土共同承擔上部荷載，形成複合地基。水泥土的強度是水泥土攪拌樁的工程實踐中關注的一個重點，其與添加劑的種 類和摻量密切相關。目前攪拌樁主要添加劑為水泥，摻入比一般為13%-17%，50 cm樁 徑的攪拌樁每延米摻入量為40-60 kg，對應軟粘土的含水率為40-60%。該摻量的水泥 與軟粘土攪拌後形成的水泥土強度一般為0.8-1.2 MPa。目前水泥價格約為每噸450元， 每立方米軟土的質量約為1600 kg，若採用的摻入比為15%，則每立方米軟土處理所需的 水泥約為240kg，約合108元；攪拌樁直徑為0.5m，則每延米攪拌樁水泥的價格約為21 元。為此攪拌樁採用目前的水泥摻入比，材料的價格總體偏高，影響了水泥土攪拌樁推 廣和應用。同時需要說明的是，目前在高含水率的軟土地區(如軟土含水率大於70%，含 水率大於幾倍液限)，由於含水率過高，土體的結構性明顯，採用常規水泥和摻量施工 後，出現了掉樁頭和樁身強度不夠等工程病害。結合普通軟土地區，水泥摻入比為13-17%時，加固每立方軟土需要較多的水 泥，提升了工程造價。同時對與高含水率軟土地區水泥土攪拌樁實踐過程中出現的掉樁 頭和樁身強度不夠等問題。從工程安全、工程造價、循環經濟和減小二氧化碳排放等因 素出發，需要進行傳統攪拌樁使用的水泥這一添加劑進行更新，從而滿足這一要求。高分子材料，如吸水脂等材料，是新近出現的，通過石油化工或者生物技術合 成的新材料。該類材料具有很好的吸水膨脹性，能夠將土體中自由水進行吸附固定，進 而減小軟土的含水率，同時該類材料吸水後體積能夠膨脹，水泥土將吸水後高分子材料 進行包裹固定後，提高水泥土強度，避免攪拌樁施工引起的掉樁頭等現象。為此本發明以水泥和吸水脂為原料，尋求合適的配比，形成高性能複合添加 劑。
發明內容
技術問題本發明針對攪拌樁實踐過程中常規含水率軟土地基水泥用量較大， 造價高，而高含水率軟土地基強度不容易滿足和掉樁頭等現象，將吸水脂和水泥一起作為複合添加劑，達到減小工程造價、提高工程安全和避免工程災害等目的，為高含水率 軟土地區推廣攪拌樁技術和常規軟土地區節省工程造價，具有重要的工程意義和實踐價值。技術方案本發明所述的高含水率軟土地區水泥土複合添加劑由吸水脂和水 泥組成，吸水脂質量被拌合軟土質量為0.05%-0.1%;水泥質量被拌合土質量為 3%-7%。所述的水泥為普通矽酸鹽水泥。所述的吸水脂為吸水率為200-800倍的吸水樹脂。基於高性能吸水脂具有很強的吸水性能，攪拌樁應採用幹法施工。若採用溼 法施工，則吸水脂會吸收漿液中的水，增加漿液的濃度和粘滯係數，容易發生堵管等現 象；同時吸水脂吸收的水是漿液中的水而不是軟土的孔隙水，會降低加固效果。由於吸水脂具有很好的吸水性能，進而固定土中的孔隙水，由水泥和吸水脂組 成的複合添加劑在軟土地基的含水率較高時(大於60%或者大於幾倍液限時)，更能發 揮其效果。有益效果對於高含水率的深厚軟土地基而言，攪拌樁是一種合適的處理方 案，其優勢在於樁體與樁間土共同組成複合地基，共同承擔外加荷載。其中最核心的是 攪拌樁樁身的質量。在含水率較低的軟土地基，水泥土的摻入比約為13%-17%，施工 過程中需要大量的水泥，同時水泥材料的價格約合每延米21元，佔攪拌樁成本的大部 分；而在更高含水率的軟土地區，水泥摻入比更大，同時很難保證樁身質量以及攪拌樁 施工過程中產生掉樁頭等現象。採用本專利提出的水泥土攪拌樁複合添加劑能夠有效改 善傳統的攪拌樁樁水泥添加劑的不足。按目前試驗結果，對於66%含水率的軟土(液 限約為60%)，水泥摻入比為5%，吸水脂摻入比為0.1%時，14天無側限抗壓強度達到 O.SMPa。吸水脂價格約為20000元/噸，水泥價格為450元/噸，每立方米軟土質量為 1600kg,則處理每立方米軟土的水泥價格為36元，吸水脂價格為32元，材料費合計為68 元，比傳統水泥處理便宜了 40元，大幅度降低了建設成本。
具體實施例方式以普通矽酸鹽水泥與200 800倍吸水率的高分子吸水脂組成，其中水泥摻入比 (摻加水泥質量/被拌合土質量)為3-7%，高性能吸水脂的摻入比(摻加的高性能吸水
脂質量/被拌合土質量)為0.05%-0.1%。例福建可門港淤泥土的基本物理性質列於表1,其中液塑限採用IOOg錐式液 塑限聯合測定儀測定，比重是由比重瓶法測得。表1試驗土樣的基本參數
權利要求
1.一種高含水率軟土地區水泥土複合添加劑，其特徵在於該複合添加劑由吸水脂和 水泥組成，吸水脂質量被拌合軟土質量為0.05%-0.1%;水泥質量被拌合土質量為 3%-7%。
2.根據權利要求1所述的高含水率軟土的攪拌樁複合添加劑，其特徵在於，所述的 水泥為普通矽酸鹽水泥。
3.根據權利要求1所述的高含水率軟土的攪拌樁複合添加劑，其特徵在於，所述的 吸水脂為吸水率為200-800倍的吸水樹脂。
全文摘要
本發明提出了一種高含水率軟土地區水泥土複合添加劑，該複合添加劑為高性能的吸水脂和水泥的二者組成，通過高性能吸水脂的吸收和固定孔隙水，達到減小水泥用量的目的。該複合添加劑的組成為高性能吸水脂質量/被拌合軟土質量為0.05%-0.1%；水泥質量/被拌合土質量為3%-7%。可大幅度減小水泥摻量。需要說明的是由於高性能吸水脂具有很強的吸水性能，該複合添加劑宜在攪拌樁的幹法施工中推廣。
文檔編號C09K17/40GK102020991SQ20101053499
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者劉松玉, 徐海波, 杜延軍, 鄧永鋒 申請人:東南大學