针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法与流程

本发明是软土地基处理的，尤其涉及针对泥炭土地基进行改良的置换浆体及制备方法。

背景技术：

1、本申请以马来西亚东部海岸项目作为背景，马东铁项目沿线泥炭地质土受气候、植被类型、沉积年代及地下水环境等因素影响，有机质含量一般大于10％，部分有机质含量甚至达到80％以上。同时，项目区泥炭土多位于沼泽地带，长期富水，土体呈酸性，土体ph值在3-6区间，会综合水泥中的碱性物质，严重影响水泥土成桩质量。因此，直接喷注水泥加固泥炭土所需泥浆量极大，例如部分试验桩水泥掺量达到530kg/m3，仍有部分桩段未成桩，性价比极低。

2、随着沿海交通等地下工程建设的快速发展，产生了越来越多的泥炭土地层加固问题亟待解决。现有技术中，传统水泥搅拌桩技术，能够在一定程度上提升地基土的强度。然而，对于具有高有机质含量的泥炭土而言，单一的水泥、石灰、粉煤灰等常用固化剂在固化高有机质土时存在强度低、强度增长缓慢、稳定性差、用于实际工程时存在难以成桩等诸多问题。因此，在基于水泥为主要原料的基础上，充分了解泥炭土的结构特性，寻求一种能够明显提高泥炭土加固强度的置换浆体，是解决高有机质含量泥炭土地质问题的首选途径。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种针对泥炭土地基进行改良的置换浆体及制备方法，解决全上述背景技术提到的技术问题，对泥炭土进行置换和改良，降低土体的有机质含量及酸性，提高含水率，在确保置换浆体具备一定的流动性的同时，还能具有较多的混合固体颗粒。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、针对泥炭土地基进行改良的置换浆体，所述置换浆体为待加固泥炭土的外掺剂，所述外掺剂的质量百分比为待加固泥炭土的20％～30％，所述外掺剂按照以下质量分数计的组分组成：水泥100～300份，砂200～600份，生石灰35～60份，碱性外加剂20～50份，聚氨酸酯型超塑化剂1～15份，聚羧酸减水剂1～15份；

4、所述置换浆体的制备方法包括以下步骤：

5、s01确定待加固泥炭土的质量，根据所述外掺剂的质量百分数为待加固泥炭土的20％～30％计算得到外掺剂的质量，再根据所述外掺剂的具体组分配方得到待加固的泥炭土所需质量的水泥、砂、生石灰、碱性外加剂、聚氨酸酯型超塑化剂和聚羧酸减水剂；

6、s02将步骤s01的外掺剂所有组分按照水灰比0.4～0.8加入水搅拌以制备得到置换浆体；

7、s03将步骤s02所得置换浆体掺入待加固的泥炭土中混合均匀，待其凝固形成水泥搅拌桩。

8、上述外掺剂中所述聚氨酯酸酯型超塑化剂是一种高性能的水泥增塑剂，可以在较低水灰比下提高混凝土的流动性、强度和耐久性，在泥炭土地基加固处理中，它可以通过调整固结时间和膨胀性，提高土壤的承载力和稳定性。聚羧酸减水剂是一种分散剂和吸附剂的复合体，可以通过改变混凝土表面电荷和分散机理，控制水泥颗粒间的相互作用，从而达到减少水灰比和提高混凝土强度的效果。

9、作为本发明的优选技术方案，所述置换浆体为待加固泥炭土的外掺剂，所述外掺剂的质量百分比为待加固泥炭土的25～30％，所述外掺剂按照以下质量分数计的组分组成：水泥200～250份，砂300～500份，生石灰50～60份，碱性外加剂30～40份，聚氨酸酯型超塑化剂3～8份，聚羧酸减水剂3～8份。

10、进一步优选技术方案，所述碱性外加剂为氢氧化钙和氢氧化铝的混合物，它们的质量比为2:1。

11、作为本发明的优选技术方案，所述步骤s02将步骤s01的外掺剂所有组分按照水灰比0.45～0.5加入水搅拌以制备得到置换浆体。

12、综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

13、1、降低泥炭土有机质含量和酸性，具备一定的流动性：水泥和砂为置换浆体的主要原料，添加生石灰在一定程度上可以调整泥炭土地质内的ph值，使之趋于中性或碱性，有助于防止腐蚀和环境污染，同时，生石灰与土中的水发生化学反应形成熟石灰，在形成熟石灰过程中，产生大量的热量，进一步可以蒸发一部分水，起到固化作用；添加适量的聚羧酸减水剂可以改善水泥浆液流动性能防止浆液堵管，由于聚羧酸减水剂偏酸性，一般情况下添加碱性外加剂会部分分解聚羧酸减水剂，但本申请采用了氢氧化钙和氢氧化铝作为碱性外加剂，其中氢氧化钙为较为中性的碱性物质不仅可以中和泥炭土地基的酸性物质，矫正其ph值，使之接近于中性或稍微碱性，提高混合物的稳定性和抗腐蚀性，其中少量氢氧化铝除了可以矫正ph值外，主要起到了增加聚羧酸减水剂的压缩强度和稳定性，以及降低了聚羧酸减水剂被分解的风险，氢氧化钙和氢氧化铝的组合可以中和土壤中的有机酸，提高土壤的强度和稳定性，同时不会影响聚氨酸酯型超塑化剂和聚羧酸减水剂的使用效果。

14、2、协同作用，效果好：在泥炭土地基加固处理中，聚羧酸减水剂和聚氨酸酯型超塑化剂的组合添加可实现表面活性剂、分散剂和吸附剂等多种机制，有效控制水泥与泥炭土之间的相互作用力，从而降低浆体的黏度和内聚力，增加其流动性和渗透性；同时可以形成一层保护膜，控制水泥颗粒之间的摩擦力，从而降低浆体的黏度和内聚力；聚羧酸减水剂协同聚氨酸酯型超塑化剂，使得水泥颗粒更好地与泥炭土粒子发生反应，并减少产生过多的空隙、缝隙和松散现象。需要提及的是，氢氧化铝的加入，对于聚羧酸减水剂的使用可以进一步改善浆体的加工性能和抗裂性能，实现更好的加固效果。

15、3、本申请置换浆体的组分配比科学合理：水泥、砂、生石灰，促进浆体中的硬化反应，增强混合物的抗压性和耐久性，置换浆体中具有较多的混合固体颗粒；该配方同时降低土体的有机质含量及酸性，适当提高含水率，确保成桩质量最好，浆液呈偏碱；生石灰和聚羧酸减水剂可以控制水泥与泥炭土之间的相互作用力，防止固体颗粒在水中沉积或聚集，减少流变性能；本申请聚羧酸减水剂采用的是聚羧酸减水剂原液偏酸性，ph值6-7，避免了在添加其他辅料而导致成品的ph偏高，对整体的酸碱性影响不大；另外，聚氨酸酯型超塑化剂属于一类高效的表面活性剂，其分子结构中含有大量的羧酸基团和疏水基团，可以通过吸附在混凝土颗粒表面来改善混凝土的流动性和工作性能，由于羧酸基团本身具有一定的酸性，因此聚氨酸酯型超塑化剂通常也呈现出一定的酸性，但这种酸性并不会对置换浆体的性能和耐久性产生不良影响，并且可以与置换浆体中的碱性物质发生一定的中和反应，从而进一步提升泥炭土固化处理后结构的稳定性。

技术特征：

1.针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法，其特征在于：所述置换浆体为待加固泥炭土的外掺剂，所述外掺剂的质量百分比为待加固泥炭土的20％～35％，所述外掺剂按照以下质量分数计的组分组成：水泥100～300份，砂200～600份，生石灰35～60份，碱性外加剂20～50份，聚氨酸酯型超塑化剂1～15份，聚羧酸减水剂1～15份；

2.根据权利要求1所述的针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法，其特征在：所述置换浆体为待加固泥炭土的外掺剂，所述外掺剂的质量百分比为待加固泥炭土的25～30％，所述外掺剂按照以下质量分数计的组分组成：水泥200～250份，砂300～500份，生石灰50～60份，碱性外加剂30～40份，聚氨酸酯型超塑化剂3～8份，聚羧酸减水剂3～8份。

3.根据权利要求1或2所述的针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法，其特征在于：所述碱性外加剂为氢氧化钙和氢氧化铝的混合物，它们的质量比为2:1。

4.根据权利要求1所述的针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法，其特征在于：所述步骤s02将步骤s01的外掺剂所有组分按照水灰比0.45～0.5加入水搅拌以制备得到置换浆体。

技术总结
本发明公开了针对泥炭土地基进行改良的置换浆体的制备方法，属于软土地基加固处理技术领域。本发明所述置换浆体为待加固泥炭土的外掺剂，所述外掺剂的质量百分比为待加固泥炭土的20％～30％，所述外掺剂按照以下质量分数计的组分组成：水泥100～300份，砂200～600份，生石灰35～60份，碱性外加剂20～50份，聚氨酸酯型超塑化剂1～15份，聚羧酸减水剂1～15份。本发明配方科学合理，该置换浆体对泥炭土进行置换和改良，降低土体的有机质含量及酸性，提高含水率，在确保置换浆体具备一定的流动性，还能具有较多的混合固体颗粒，协同作用，进一步改善浆体的加工性能和抗裂性能，实现更好的加固效果。

技术研发人员：金军良,叶锡钧,钟钙冰,冯荣先,刘亮,梁鉴源,程文才,黄乐,何沛衡,袁凯,袁武,周涛
受保护的技术使用者：中交四航局第一工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13