專利名稱：一種吹填軟土新型固化劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于涉及軟土地基處理技術使用的材料，特別是涉及固化劑加固處理吹填軟土的技術方法使用的一種吹填軟土新型固化劑。
背景技術：
按照天津濱海新區發展規劃要求，濱海新區將建成面向21世紀的高度開放的現代化經濟新區，將成為天津市區域經濟最大的增長點。加快濱海新區的開發開放，已成為環渤海區域發展乃至全國發展戰略布局的重要組成部分。天津濱海新區目前正在開展大面積吹填造陸工程，如何加快吹填軟土場地工程使用，是當前亟待解決的問題。吹填軟土作為特殊性土，分布范圍小，在我國部分沿海城市有吹填軟土，且組成成分及沉積環境差別較大，對其工程性質及其處理方式缺乏系統的研究， 存在著理論落后于實際的現狀。目前工程中多采用高摻量水泥或真空預壓法加固處理吹填軟土，實踐表明該方法施工工作量大，耗費時間長，費用高。因此，突破低摻量水泥固化效果差、固化強度低的難題，找到更為經濟合理的吹填軟土新型固化劑，對加快濱海新區建設具有重要意義。

發明內容
本發明提供一種吹填軟土新型固化劑，以水泥為主劑，外加輔劑對濱海新區吹填軟土進行固化處理，達到省時經濟且不破壞環境的目的，特別適合吹填后不久的吹填淤泥。本發明的內容—種吹填軟土新型固化劑，其特征在于固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料共同組成吹填軟土新型固化劑。按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為1. 67份、0. 25份和0. 08份，所述固化劑總摻量為9份。所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，所述摻量分別為3. 33份、0. 5份和0. 17份，所述固化劑總摻量為16份。各輔加劑最優重量比所述熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉為20 3 1 ；所述輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。本發明主要特點及效果(1)CJD1107型固化劑對吹填軟土固化處理后，28d無側限抗壓強度達到 347. 2kPa，加固效果明顯，滿足初次處理的強度要求，可為吹填軟土場地二次處理提供施工
D οQ)CJD1112型固化劑對吹填軟土固化處理后，28d無側限抗壓強度達到 1252. 4kPa,固化土強度較高，滿足攪拌樁地基處理的強度要求。(3)不同工程對固化土強度的要求不同，可根據各輔加劑用量比(熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉)20 3 1，輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 0.33之間，對主劑摻量和輔加劑摻量進行調整，并通過試驗確定。
具體實施例方式一種吹填軟土新型固化劑，固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料通過一定的摻量比例共同組成吹填軟土新型固化劑。其中摻量定義為摻入固化劑材料的質量與被加固吹填土質量的比值百分數。主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為 1. 67份、0. 25份和0. 08份，固化劑總摻量為9份。命名該組合固化劑為CJD1107。主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為4 份、0. 6份和0. 2份，固化劑總摻量為16. 8份。命名該組合固化劑為CJD1112。各輔加劑最優用量比(熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉)為20 3 1 ；輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。本發明針對天津濱海新區的吹填軟土，采用不同的固化材料及固化方式分階段地對其進行了室內固化試驗，待固化土達到一定齡期后，通過無側限抗壓強度試驗進行對比分析，在滿足工程需要的條件下，研制出更加經濟實用的新型固化劑。1技術方案(1)分別采用水泥單摻、水泥+熟石膏、水泥+氫氧化鈉、水泥+碳酸鈉及水泥+氯化鐵雙摻五種固化方式對三種典型含水率的吹填軟土進行固化試驗，得到了各種固化材料對吹填軟土固化效果的影響。(2)通過有效的對比和篩選，選擇了水泥、熟石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉四種固化材料，并確定可各固化材料的摻量范圍，然后通過正交試驗確定了各含水率條件下各固化材料的最佳配比。(3)通過改變固化劑的摻量，得到了不同固化劑摻量對固化土強度的影響，得到了水泥低摻量水平下的最優固化方案。2試驗步驟結合現場吹填軟土固化施工工藝，提出了本發明的試驗步驟。具體步驟如下(1)將取回的吹填軟土配制成含水率為60份、70份和80份三種具有代表性的泥漿狀態；(2)每組試驗取配制好的吹填軟土 ^g，按照設計的固化劑摻量摻加到吹填軟土中，通過人工攪拌均勻；(3)將攪拌均勻的吹填軟土放入7. 07cm X 7. 07cm X 7. 07cm的立方體試模中，邊放
邊搗實，保證試樣密實，每組試驗制作三個平行試樣；(4)將試模上下兩端用塑料模蓋上，防止水分蒸發，在室溫下放置M小時后脫模；(5)將脫模后試樣裝入撒水濕潤后的塑料保鮮袋中，置于標準養護室內進行養護， 養護溫度控制在25士2°C，相對濕度> 95份，養護至所需齡期；(6)分別對養護齡期為7d、14d、28d的試樣進行無側限抗壓試驗。3試驗結果分析3. 1固化材料選擇及其對固化效果影響(1)水泥對固化土強度的影響
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分別選用水泥摻量為5份、7份、9份、12份、15份、18份、20份，單摻水泥對吹填軟土進行固化，28d 無側限抗壓強度分別為 62kPa、103kPa、196kPa、472kPa、934kPa、1456kPa、 1932kPa，可見無側限抗壓強度隨著水泥摻量增加而呈冪數增長。當水泥摻量小于等于12 份時，固化效果差，固化土強度很低；當水泥摻量大于12份時，固化效果較好，強度高。(2)熟石膏對固化土強度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎上添加1份、2份、3份、4份、5份的熟石膏作為添加劑，以水泥+熟石膏雙摻對吹填軟土進行固化試驗，28d無側限抗壓強度分別為506kPa、 555kPa、682kPa、592kPa、512kPa。可見熟石膏對固化土的強度影響都很大，在一定范圍內， 隨著熟石膏摻量的增加，固化土強度隨之增長；當熟石膏摻量在3份 4份之間時，固化土強度都達到峰值，達峰值點后，固化土強度反而隨熟石膏摻量的增加而降低。(3)氫氧化鈉對固化土強度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎上添加0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8份、1份的氫氧化鈉，以水泥+氫氧化鈉雙摻對吹填軟土進行加固試驗，28d無側限抗壓強度分別為502kPa、 633kPa、572kPa、531kPa、49^^a。可見固化土的峰值強度對應的氫氧化鈉摻量都在0.4 份 0. 6份之間，達峰值點后，固化土強度反而隨氫氧化鈉摻量的增加而降低。(4)碳酸鈉對固化土強度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎上添加0. 05份、0. 1份、0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8
份、1份的碳酸鈉，以水泥+碳酸鈉雙摻對吹填軟土進行加固試驗，28d無側限抗壓強度分別為552kPa、583kPa、622kPa、531kPa、507kPa、492kPa。同樣碳酸鈉摻量存在一個最優范圍 0. 2份 0. 4份，固化土強度達到最大值，碳酸鈉摻量超出最優范圍后，固化土強度反而隨摻量增加而降低。(5)氯化鐵對固化土強度的影響分別在水泥摻量為12份的基礎上添加0. 2份、0. 4份、0. 6份、0. 8份、1份的氯化鐵，以水泥加氯化鐵雙摻對吹填軟土進行加固試驗，28d無側限抗壓強度分別為302kPa、 280kPa,264kPa,239kPa,215kPaU76kPao可見在不同含水率條件下，隨著氯化鐵摻量的增力口，固化土強度都隨之降低，因此該材料不適合加固吹填軟土。3. 2正交試驗根據前面的試驗結果，此次正交試驗所選因素分別為礦渣硅酸鹽水泥、熟石膏、氫氧化鈉、及碳酸鈉等四種，各因素的摻量水平為(1)水泥=Al 7 份、A2 9 份、A3 :12 份;(2)熟石膏=Bl 2 份、B2 3 份、B3 4 份；(3)氫氧化鈉:C1 :0. 4 份、C2 0. 6 份、C3 0. 8 份；(4)碳酸鈉:D1 :0. 2 份、D2 0. 4 份、D3 0. 6 份。正交試驗方案及試驗和計算結果見表1和表2。表1正交試驗方案與結果
權利要求
1.一種吹填軟土新型固化劑，其特征在于固化劑主劑為礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑為熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，四種材料共同組成吹填軟土新型固化劑。
2.根據權利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量7份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，摻量分別為1. 67份、0. 25份和0. 08份，所述固化劑總摻量為9份。
3.根據權利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于按重量比所述主劑礦渣硅酸鹽水泥摻量12份，所述輔加劑熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉，所述摻量分別為3. 33份、 0. 5份和0. 17份，所述固化劑總摻量為16份。
4.根據權利要求1所述的吹填軟土新型固化劑，其特征在于各輔加劑最優重量比所述熟石膏氫氧化鈉碳酸鈉為20 3 1 ；所述輔加劑總摻量與主劑摻量比在0. 29 0. 33之間。
全文摘要
一種吹填軟土新型固化劑，對濱海新區吹填軟土通過固化劑加固，固化劑組成成分為主劑礦渣硅酸鹽水泥，輔加劑有熟石膏、氫氧化鈉和碳酸鈉。特點及效果突破低摻量水泥固化效果差、固化強度低的難題，以最經濟合理的固化劑用量同時達到工程要求的固化強度為目標，通過大量試驗確定主劑和各外加劑的摻量比例。試驗表明各輔加劑最優用量比(熟石膏∶氫氧化鈉∶碳酸鈉)為20∶3∶1；最優輔加劑總摻量與主劑摻量比在0.29～0.33之間。主劑摻量7份時固化土強度可滿足二次地基處理施工平臺要求；主劑摻量12份時固化土強度可滿足攪拌樁地基處理的強度要求。同時根據不同工程要求的固化強度可對主劑摻量及輔加劑總摻量進行相應調整。
文檔編號C04B28/04GK102503308SQ201110347239
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者盧力強, 周金, 張建新, 杜東菊, 楊愛武, 趙瑞斌 申請人:天津城市建設學院