一种粘性土固化剂及其用于处理粘性土软基的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于土木工程地(路）基处理技术领域，具体涉及一种用于处理粘性土的固 化剂以及使用该固化剂处理粘性土软基的方法。
【背景技术】 我国地域辽阔，存在各种成因的软(弱）土层，其分布范围广、土层厚度大。这类土的特 点是孔隙比大、含水量偏高、抗剪强度低、压缩性高、渗透性差、受力后沉降稳定时间长。近 年来由于国家发展的需要，特别是沿海地区建设速度的加快，经常需要在软(弱）土地(路） 基上进行建设施工。由于软(弱)土不良的物理力学性质，因此需要进行人工加固，如采用固 化剂就地加固方法，最大限度地利用原土，经过适当的改性后作为地(路）基，以承受相应的 外力。
[0002] 目前常用的固化剂有水泥、石灰、工业废料粉煤灰。
[0003] 水泥作为固化剂处理海水入侵地区的盐渍土、含有有机质，且有机质含量< 150g/ kg(15%)的粘性土时，因盐类物质与水泥发生反应时，对水泥具有结晶性侵蚀，会使加固体 出现开裂、崩角而丧失强度。
[0004] 石灰、粉煤灰作为固化剂处理此类粘性土时，强度提高的效果也并不显著，仍有待 改善。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种用于粘性土处理的固化剂，解决了目前对于海水入侵地 区的盐渍土，且土中有机质含量< 150g/kg(15%)粘性土加固效果较差的问题。
[0006] 为了实现本发明所述目的，发明人提供了以下技术方案。
[0007] 一种粘性土固化剂，由钢渣和生石灰组成。
[0008] 上述粘性土固化剂，所述钢渣和生石灰的重量份数比为1:1。
[0009] 上述粘性土固化剂，所述钢渣的重量百分比组成包括：TFe30~34%，SiO214~ 16%，MgO6 ~7%，CaO42 ~44%。
[0010] 发明人同时提供了上述粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法。
[0011] -种粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，粘性土固化剂的重量占粘性土重 量的3-5%。
[0012] 所述粘性土为地下水位以上的土壤。
[0013] 所述粘性土为海水入侵地区的盐渍土，其中的有机质含量< 150g/kg(15%)，含水 率为20-35%的土壤。
[0014] 上述粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，包括将粘性土固化剂与粘性土混 合成粧。
[0015] 本发明所提供的粘性土固化剂，采用造价低廉的工业炼钢后的废料钢渣，变废为 宝且绿色环保。钢渣与生石灰以特定的比例混合后得到的固化剂，用于处理海水入侵地区 的盐渍土，含有有机质、且有机质含量< 150g/kg(15%)的粘性土的软基，抗压强度高，能够 很好的满足工程施工的要求。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合具体实施例对本发明所述内容作进一步详细的说明。
[0017] 实施例1 1.原状土的取样 土样取自沿海高速公路沧州岐口至海丰段两阶段8标段（K57+000~K62+200)，场区土 属氯盐渍土，软土、软弱土厚度5. 00~7. 30米，为黄褐色~灰褐色，流塑~软塑状态，平均 含水率为34%，土质不均，切面光滑，干强度中等，韧性中等，含伊利石、有机质及碎贝壳，水 质类型为弱碱性，pH值为7. 3,水化学类型Cl-Na。承载力基本容许值为90~130KPa。土 样取自地下水位以上。
[0018] 2.粘性土固化剂的制备 分别称取钢渣5kg，生石灰5kg，将二者混合均匀，得到粘性土固化剂备用。
[0019] 所用钢渣的重量百分比组成包括TFe34%，SiO216%，Mg0 6%，CaO42%。
[0020] 3.抗压强度试验 1)试验设备选择 试验采用1M2振动台制作钢渣+灰土式块，采用YE-2000型液压式压力试验机进行试 块的抗压强度试验。
[0021] 2)试块的制备 取原状土 36Kg，其粒径小于0. 2mm的占98%，小于0. 06mm的占5. 9%。粘性土固化剂的 掺量分别取1. 〇8Kg，1. 44Kg，1. 8Kg，即粘性土固化剂的掺量分别占原状土重的3%，4%，5%。 氧化妈、氧化镁含量总和为85%，其中氧化妈含量为83%。
[0022] 将原状土分为四等份，制成含水率分别为20%、25%、30%、35%的土样，每份再等 分为三小份，共十二小份，分别加入其重量3%、4%、5%的粘性土固化剂。待充分搅拌均匀 后分别装入70. 6mm3的钢|旲内，置于振动台上，震动频率3000 ± 200次/分，负载振幅 0. 35 ±0. 05mm，振动3分钟后将端面刮平。
[0023] 试块连模共同称重，组内试块的重量误差率小于0. 45%，试块连模放入保湿箱进行 湿润养护，温度控制在20±2°C，湿度控制在75%± 1%，组成相同的试块养护期龄分别为7 天、28天、90天。
[0024] 3)抗压强度的测定 对不同期龄的试块进行抗压强度试验，施加荷载按照50KPa、100KPa、200KPa、300KPa、 400KPa、……逐级加荷。每2分钟观测记录一次垂直变形量，并计算出垂直变形速率，当其 小于0. 5mm/min时，施加下一级荷载，直至应力不变时变形仍在继续的状态，或试块产生裂 纹应力随之下降为止。
[0025] 测定结果见表1。
[0026]表1
由表1可以看出，当软土的含水率为20%时，固化剂掺量为3%时抗压强度最高；当软土 的含水率为25%时，固化剂掺量为3%时抗压强度最高；当软土的含水率为30%时，固化剂掺 量为4%时抗压强度最高；当软土的含水率为35%时，固化剂掺量为5%时抗压强度最高，均 能很好的满足工程施工的要求。
[0027] 4.使用方法 施工机械名称：上海金泰工程机械有限公司生产的GPP型粉喷机 粉喷机主要部件：钻机、粉体发送器、空气压缩机、搅拌钻头 1) 将粉喷机搅拌钻头对准粧位，将粘性土固化剂装入小灰罐，利用压缩空气将固化剂 输入粉体发送器待用； 2) 启动粉喷搅拌钻头，钻头边正方向旋转边钻进，搅拌钻进至设计标高或层位时停止 向下钻进； 3) 启动搅拌钻头和粉体发送器，使搅拌钻头一边反向旋转一边提升，同时通过粉体发 送器将固化剂喷入被搅动的土体中，使土体和固化剂进行充分拌合； 4) 当搅拌钻头提升至设计停灰标高时，关闭粉体发送器，停止喷射固化剂，即形成粧 体。
[0028]粧体吸收周围的水分发生反应，产生一定的热量，具有整体性、水稳性和一定强 度，起到了加快软基的加固速度、使加固初期强度大幅提高的作用。
[0029] 实施例2 粘性土固化剂中所用钢渣的重量百分比组成包括TFe30%，SiO214%，MgO7%，CaO44%，其它同实施例1，测试结果见表2。
[0030]表 2 对比实施例 郑州大学李存宾于2005年在《石灰粉喷粧复合地基试验研究》一文中，以生石灰作为 固化剂，原状土样取自河南省安阳钢铁股份有限公司厂区西北角，北距安阳河500米的河 流冲积平原上(地下水位以上)，制成含水量分别为20 %、25 %、30 %、35 %的土样，并加入其 重量的10 %、15 %、20 %、25 %的生石灰粉，对十六小份土样进行了振动频率为3000 ± 200 次/分，负载振幅为0. 35±005mm，振动时长3分钟的试验研究。各含水率下试块的实验结 果见表2。
[0031] 表3石灰试块平均抗压强度汇总表
由表2和表3对比可知，在试验设备和试验方法基本相同的情况下，以生石灰作为固化 剂的试块，其抗压强度的变化规律与本发明所述粘性土固化剂试块的抗压强度变化规律相 似，但相同含水率条件下，应用本发明所述粘性土固化剂试块的最优抗压强度明显高于以 生石灰为固化剂的试块的抗压强度。
[0032] 综上所述，本发明所提供的粘性土固化剂成本低廉，效果优，在土木工程施工工程 中使用的实际意义更大，社会效益和经济效益更显著。
【主权项】
1. 一种粘性土固化剂，其特征在于，由钢渣和生石灰组成。2. 根据权利要求1所述的一种粘性土固化剂，其特征在于，所述钢渣和生石灰的重量 份数比为1:1。3. 根据权利要求1所述的一种粘性土固化剂，其特征在于，所述钢渣的重量百分比组 成包括：TFe 30 ~34%，SiO 2 14 ~16%，MgO 6 ~7%，CaO 42 ~44%。4. 如权利要求1所述的粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，其特征在于，粘性 土固化剂的重量占粘性土重量的3-5%。5. 根据权利要求4所述的粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，其特征在于，所 述粘性土为地下水位以上的土壤。6. 根据权利要求4所述的粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，其特征在于，所 述粘性土为海水入侵地区的盐渍土，其中的有机质含量< 150g/kg，含水率为20-35%的土 壤。7. 根据权利要求4所述的粘性土固化剂用于处理粘性土软基的方法，其特征在于，方 法包括将粘性土固化剂与粘性土混合成粧。
【专利摘要】本发明公开了一种粘性土固化剂及其用于处理粘性土软基的方法，属于建筑施工中地（路）基处理的技术领域。所提供的粘性土固化剂由工业炼钢所产生的废料钢渣和生石灰组成，造价低廉，变废为宝、绿色环保，可用于不同含水率的粘性土的处理，效果良好，解决了目前海水入侵地区的盐渍土、含有有机质，且有机质含量≤150g/kg(15%)的粘性土在土木工程施工中加固效果不佳的问题，具有显著的社会效益和经济效益。
【IPC分类】C04B28/10, C04B18/14
【公开号】CN105036673
【申请号】CN201510480787
【发明人】刘晓立, 刘俊德, 徐卫东, 常志明, 孙为民, 孙悦萍, 于泽友, 边龙彪, 满红, 霍洪祥, 李红星, 梁伟, 崔凤龙, 付旭, 张亮, 杨桂华, 边玉强, 李兵, 蔡永香, 王玉洁, 司文静, 王振武
【申请人】北华航天工业学院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月9日