[發(fā)明專利]一種用于加固高有機(jī)質(zhì)軟土的固化劑及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711442101.4
• 申請(qǐng)日: 2017-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108558252A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章定文;周如云;劉子銘;項(xiàng)蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B11/30
• 分類號(hào): C04B11/30;C04B28/14;E02D3/12
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于加固高有機(jī)質(zhì)軟土的固化劑及其應(yīng)用。該固化劑包括以下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)的組分：普通硅酸鹽水泥40?70%、磷石膏25?35%、高鋁水泥5?25%，且該固化劑組分中CaO/Al₂O₃質(zhì)量比值介于2?4，SO₃/Al₂O₃質(zhì)量比值介于0.8?1.5。上述固化劑在有機(jī)質(zhì)軟土固化中的應(yīng)用，采用原位施工方法，根據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，將固化劑與現(xiàn)場(chǎng)土體原位攪拌，形成樁體，實(shí)現(xiàn)高有機(jī)質(zhì)軟土的固化處理；所述原位施工方法分為以下步驟：確定成樁位置；利用深層攪拌機(jī)將配制好的所述固化劑噴入土體，并通過(guò)攪拌葉片將所述固化劑與土體攪拌均勻，直至設(shè)計(jì)處理深度。本發(fā)明固化劑固化高有機(jī)質(zhì)土的效果好，成本低廉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于加固高有機(jī)質(zhì)軟土的固化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

有機(jī)質(zhì)土在我國(guó)的分布較為廣泛，通常意義上的有機(jī)質(zhì)包括腐殖質(zhì)和多聚糖兩類，所述腐殖質(zhì)根據(jù)其溶解性可分為胡敏酸(腐殖酸)、富里酸和胡敏素三類。有機(jī)質(zhì)的存在，常會(huì)阻礙水泥的水化反應(yīng)，一方面，有機(jī)質(zhì)附著在水泥顆粒表面導(dǎo)致水泥不能正常進(jìn)行水化反應(yīng)；另一方面，有機(jī)質(zhì)一般呈酸性，它能夠分解水泥水化的產(chǎn)物，使得水泥的水化產(chǎn)物無(wú)法正常生成，其中影響水化產(chǎn)物最主要的有機(jī)質(zhì)為胡敏酸和富里酸。

胡敏酸對(duì)鈣具有強(qiáng)烈的吸引力，當(dāng)水泥與有機(jī)質(zhì)結(jié)合形成不溶于水的胡敏酸鈣，一直水泥的水化作用。富里酸促進(jìn)鋁鐵硅酸鹽礦物分解，且易于與鋁生成絡(luò)合物，進(jìn)而破壞水泥土結(jié)構(gòu)的形成，且其與水泥的吸附作用形成的吸附層延緩了水泥水化的進(jìn)程，進(jìn)而綜合影響水泥土強(qiáng)度。

水泥土攪拌樁在軟土處理中應(yīng)用廣泛，但軟土的成因各不相同，組分不同，導(dǎo)致水泥土攪拌樁在高有機(jī)質(zhì)土中難以達(dá)到預(yù)期效果。因此，加固有機(jī)質(zhì)土的工程問(wèn)題應(yīng)引起足夠的重視，減少影響水泥土強(qiáng)度的因素。

目前，人們常通過(guò)加入外摻劑生成大量的水化產(chǎn)物或火山灰反應(yīng)產(chǎn)物，來(lái)改善單摻普通硅酸鹽水泥固化有機(jī)質(zhì)土的效果。常用的外摻劑包括粉煤灰、磷石膏、粒化高爐礦渣等工業(yè)廢棄物。

鈣礬石的分子式為3Ca·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O，是一種六角形斷面的針狀晶體，具有膨脹性。高有機(jī)質(zhì)土是一個(gè)松散顆粒的聯(lián)合體，具有較大孔隙，利用鈣礬石的膨脹性，可以有效地填充部分土體孔隙，降低固化土的孔隙量，減小固化土孔隙孔徑，進(jìn)而提高水泥固化有機(jī)質(zhì)土的強(qiáng)度。

形成鈣礬石的主要離子有AlO^2-、Ca²⁺、SO₄^2-，鈣礬石形成的化學(xué)反應(yīng)如下：

AlO₂^-+2OH^-+2H₂O＝[Al(OH)₆]^3-

2[Al(OH)₆]^3-+6Ca²⁺+24H₂O＝{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺

{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺+3SO₄^2-+2H₂O＝{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}[3SO₄^2—2H₂O]