[發明專利]一種用于高鹽分及酸堿污染軟土地區的復合固化劑

無效

• 申請號: 201310311725.8
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103332908A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 鄧永鋒;岳喜兵;劉松玉;趙振平;陳江華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04;C04B14/04
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所 32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明是一種高鹽分及酸堿污染軟土地基處理中水泥土的添加劑，屬于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

隨著沿海城市的快速發展，特別是沿海公路和城市地鐵建設的迅速出現，軟土區域的工程逐漸增加。沿海軟土作為一種特別的軟粘土，不僅具有一般粘土高含水量、大孔隙比、高壓縮性、低滲透性、低強度、高靈敏度、結構性的特點，還具有高鹽分的特點，以鹽分以及酸堿污染為背景的復雜環境對工程的耐久性造成了極大的挑戰。

水泥作為一種被廣泛在軟土中使用的固化劑，發生物理化學作用及水化反應產物與土顆粒相互膠結，使得土體強度和穩定性在短期內發生迅速增長，同時形成具有整體性、低滲透性等特點的水泥土。水泥土的強度受到齡期、水泥摻量、水泥種類、粘粒含量、有機質、含水量的影響，還受到養護環境、鹽分濃度、pH值、溫度、濕度的影響。目前對于水泥土的室內研究主要集中在短齡期、標準養護環境抗彎抗折強度，拉壓強度和沉降固結特性等方面。由于現場工程環境的復雜性，如水泥土長期浸泡在高濃度離子環境、腐蝕性介質（如酸性環境），特別是在我國工農業發達地區和沿海地區，生活污水、一些含有侵蝕性離子濃度的地下水以及海水等對地下工程材料，如水泥土產生不同程度的侵蝕作用，將改變地下工程材料的細、微觀結構，使其力學特性發生變化。沿海地區季節性變化導致地下水位和溫度的變化，使得水泥土在一定程度下受到溫度和濕度的影響，水泥土材料在該種溫度和濕度循環作用下會發生一定程度的劣化。為此以沿海環境為背景下，水泥土在復雜環境下的長期性能及其對工程安全性及耐久性的影響逐漸成為工程越來越關注的問題。

水泥土的強度及復雜環境下耐久性問題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12%-18%，50cm樁徑的攪拌樁每延米摻入量為38-57kg，對應軟粘土的含水率為40-60%。該摻量的水泥與軟粘土攪拌后形成的水泥土強度一般為0.8-1.2MPa。目前水泥價格約為每噸450元，每延米軟土的質量約為315kg，若采用的摻入比為15%，則每延米軟土處理所需的水泥約為47kg，每延米攪拌樁水泥的價格約為21元。為此攪拌樁采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，目前在高鹽分以及酸堿環境的軟土地區，攪拌樁在復雜環境下的耐久性是工程中重要的工程問題，但是至今尚未引起關注。

本發明是一種適用復雜環境下水泥土抗劣化的新型的水泥添加劑，主要以高嶺土經高溫煅燒形成的偏高嶺土（Metakaolinite，簡稱MK）和水泥共同組成，主要的化學成分為Al₂O₃、SiO₂等，具有較高的火山灰活性。

發明內容

技術問題：本發明針對高鹽分以及酸堿環境地區攪拌樁施工過程中水泥用量較大，造價高，而在高鹽分背景下攪拌樁在酸性工業污水、凍融交替和干濕循環時，攪拌樁的耐久性和強度劣化這一現象，提供一種用于高鹽分及酸堿污染軟土地區的復合固化劑及使用方法，將偏高嶺土和水泥一起作為復合添加劑，達到減小工程造價、提高工程安全和提高耐久性等目的，為高鹽分軟土地區攪拌樁的施工節省工程造價，提高攪拌樁在復雜環境下的耐久性，具有重要的工程意義和實踐價值。

技術方案：

一種用于高鹽分及酸堿污染軟土地區水泥土新型復合添加劑，其特征在于：

用于高鹽分及酸堿污染軟土地區提高攪拌樁復雜環境耐久性的水泥土復合固化劑的組成及配比。其主要特征為：

1、所述的復合添加劑由水泥與偏高嶺土組成，其中水泥摻入比即摻加水泥質量/被拌合濕土質量為8.0-15.0%，偏高嶺土的摻入比即偏高嶺土質量/被拌合濕土質量為0.5-2.5%。

所述的濕土為高鹽分以及酸堿污染的高含水率的軟土。

基于偏高嶺土為白色粉末狀，較容易和水泥拌合，攪拌樁施工時首先將其與水泥進行干拌或濕拌，再根據軟土的含水量確定采用干法或濕法施工。其余施工方法和施工機械與常規水泥土攪拌樁相同。

有益效果：對于高鹽分水泥土攪拌樁的強度和耐久性而言，攪拌樁是一種合適的處理方案，其優勢在于樁體與樁間土共同組成復合地基，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12%-18%，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，占攪拌樁成本的大部分，而在高鹽分地區攪拌樁的耐久性也是工程中主要關注的問題。