CN108640613A - 盐渍土固化剂 - Google Patents

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杨丽萍
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Abstract

本发明公开了一种盐渍土固化剂，由水泥和矿渣混合搅拌而成，其中水泥为通用硅酸盐水泥，矿渣为S95及以上矿渣。本发明解决了现有普通硅酸盐水泥加固盐渍土出现的凝结硬化慢，强度低、水稳性差的问题。且大量使用矿渣，不仅降低了成本，还实现了废物利用，达到了节约资源和保护环境的效果。

Description

盐渍土固化剂
技术领域
本发明涉及土木工程材料领域，具体涉及一种盐渍土固化剂。
背景技术
盐渍土具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差等特点。盐渍土中含有大量海水，其中含有的大量腐蚀性盐离子会对水泥产生腐蚀。滨海许多高速公路、桥梁工程、港口建筑不可避免的会涉及氯盐渍土地基，如何解决工程中遇到的软弱盐渍土地基处理问题，成为工程中亟待解决的问题。软土固化技术作为盐渍土地基处理的重要方法之一，可有效解决氯盐渍土地基处理问题。但目前最常使用的固化剂水泥的固化效果不佳，因此寻求一种适用于氯盐渍土的固化剂具有了重要的应用价值和实际意义。
以黄骅港地区海边滩涂盐渍土为例，其承载力较低，难以作为天然良好地基进行利用，因此必须对其进行加固。而采用普通水泥加固后，水泥土出现凝结硬化较慢，强度较低等现象，无法满足工程要求。
发明内容
本发明的目的在于提出一种盐渍土固化剂，解决现有普通水泥加固盐渍土所出现的凝结硬化慢，强度低、水稳性差等问题，同时能够利用工业废渣，降低水泥用量和成本，显著提高经济效益。
本发明的技术方案如下：
一种盐渍土固化剂，其包括水泥和矿渣；所述水泥质量百分比为25％～75％；所述矿渣质量百分比为25％～75％，盐渍土为天然沿海或内陆盐渍土。
优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
优选地，所述水泥包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为19～23％，CaO的质量百分比为56～59％，Al2O3的质量百分比为4～7％，MgO的质量百分比为2～4％，Na2O的质量百分比为0.1～0.3％，Fe2O3的质量百分比为2～5％，SO3的质量百分比为1～3％。
优选地，所述水泥包括以下组分：SiO2的质量百分比为22.55％，CaO的质量百分比为57.42％，Al2O3的质量百分比为6.56％，MgO的质量百分比为3.66％，Na2O的质量百分比为0.23％，Fe2O3的质量百分比为2.975％，SO3的质量百分比为2.02％。
优选地，所述矿渣包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为27～29％，CaO的质量百分比为33～38％，Al2O3的质量百分比为17～18％，MgO的质量百分比为7～9％，Na2O的质量百分比为0.05～1％，Fe2O3的质量百分比为0.2～0.8％，SO3的质量百分比为2～3％。
优选地，所述矿渣包括以下组分：SiO2的质量百分比为28.1％，CaO的质量百分比为34.1％，Al2O3的质量百分比为17.6％，MgO的质量百分比为8.26％，Na2O的质量百分比为0.198％，Fe2O3的质量百分比为0.709％，SO3的质量百分比为2.9％。
优选地，所述盐渍土中包括多种粒径的颗粒物，粒径小于2μm的胶粒的质量百分比为10％，2μm～5μm的粘粒的质量百分比为20％，5μm～50μm的粉粒的质量百分比为57％，50μm以上粒径的砂颗粒的质量百分比为13％。
本发明的有益效果如下：
本发明与现有技术相比，其具有显著优点：原材料易得，且工程应用较多，可接受度较高。凝结硬化快，加固强度高。大量使用矿渣，不仅降低了成本，还实现了废物利用，达到了环保的效果。
附图说明
图1是根据本发明实施例的盐渍土固化剂所适用的盐渍土的颗粒粒度。
图2是用根据本发明实施例的盐渍土固化剂制成加固土7d、28d和90d无侧限抗压强度的示意图。
图3是用根据本发明实施例的盐渍土固化剂制成的加固土7d、28d和90d固结物含量的示意图。
具体实施方式
以下结合较佳实施例和现有加固技术对比，进一步阐述本发明达成预定发明目的所采取的技术手段及效果。
根据本发明的盐渍土固化剂，其包括水泥和矿渣。
其中，所述水泥质量百分比为25％～75％；所述矿渣质量百分比为25％～75％。
所述水泥包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为19～23％，CaO的质量百分比为56～59％，Al2O3的质量百分比为4～7％，MgO的质量百分比为2～4％，Na2O的质量百分比为0.1～0.3％，Fe2O3的质量百分比为2～5％，SO3的质量百分比为1～3％。
优选地，所述水泥包括以下组分：SiO2的质量百分比为22.55％，CaO的质量百分比为57.42％，Al2O3的质量百分比为6.56％，MgO的质量百分比为3.66％，Na2O的质量百分比为0.23％，Fe2O3的质量百分比为2.975％，SO3的质量百分比为2.02％。
进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥。
进一步的，所述矿渣为S95及以上型号的矿渣。
更进一步地，所述矿渣包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为27～29％，CaO的质量百分比为33～38％，Al2O3的质量百分比为17～18％，MgO的质量百分比为7～9％，Na2O的质量百分比为0.05～1％，Fe2O3的质量百分比为0.2～0.8％，SO3的质量百分比为2～3％。
优选地，所述矿渣包括以下组分：SiO2的质量百分比为28.1％，CaO的质量百分比为34.1％，Al2O3的质量百分比为17.6％，MgO的质量百分比为8.26％，Na2O的质量百分比为0.198％，Fe2O3的质量百分比为0.709％，SO3的质量百分比为2.9％。
进一步的，所述盐渍土为天然沿海或内陆盐渍土。
进一步的，所述盐渍土中包括多种粒径的颗粒物，粒径小于2μm的胶粒占10％，2μm～5μm的粘粒占20％，5μm～50μm的粉粒占57％，50μm以上粒径的砂颗粒占13％。
实施例1：
固化剂中水泥占25％，矿渣占75％。固化剂与含水率为60％盐渍土按质量比1：4拌合均匀。
实施例2：
固化剂中水泥占50％，矿渣占50％。固化剂与含水率为60％盐渍土按质量比1：4拌合均匀。
实施例3：
固化剂中水泥占75％，矿渣占25％。固化剂与含水率为60％盐渍土按质量比为1：4拌合均匀。
对比例1：
固化剂中水泥占100％，矿渣占0％。固化剂与含水率为60％盐渍土按质量比1：4拌合均匀。
对比例2：
固化剂中水泥占0％，矿渣占100％。固化剂与含水率为60％盐渍土按质量比1：4拌合均匀。
测量实施例1-3和对比例1-2加固土无侧限抗压强度，结果见下表1：
表1
实验项目 7d无侧限抗压强度 28d无侧限抗压强度
实施例1 4.15MPa 8.89MPa
实施例2 5.17MPa 9.16MPa
实施例3 6.54MPa 10.59MPa
对比例1 1.92MPa 3.82MPa
对比例2 0MPa 5.27MPa
从以上实施例数据中可以看出，实施例1至实施例3支撑的固化剂，其7d和28d无侧限抗压强度均大于对比例1所支撑的固化剂，加固强度达到对比例1强度2倍以上。说明此固化剂加固效果优于普通水泥。
以下，以黄骅港滩涂地区滨海盐渍土为例，其天然含水率为38.9％，Cl-含量为0.89％。采用激光粒度分布仪检测其颗粒级配曲线，如图1所示；盐渍土固化剂包括普通硅酸盐水泥和S95级矿渣，水泥、矿渣的主要化学成分见表2所示；水采用黄骅港滩涂地区天然海水，主要离子组成及含量与比例见表3所示。
表2水泥、矿渣的主要化学成分
表3海水的离子组成及含量与比例
加固土为根据本发明的盐渍土固化剂与盐渍土拌合后所形成的硬化土。针对不同的加固土在7d、28d和90d无侧限抗压强度如图2所示，其横坐标为水泥取代量，A1为水泥取代量为0％时的无侧限抗压强度，B1为水泥取代量为25％时的无侧限抗压强度，C1为水泥取代量为50％时的无侧限抗压强度，D1为水泥取代量为75％时的无侧限抗压强度，E1为水泥取代量为100％时的无侧限抗压强度。从图2中得出，总体上，前期，例如，7d和28d，本发明中的盐渍土固化剂的加固效果优于单掺的情况，且随着本发明中盐渍土固化剂中矿渣掺量的提高，加固土强度逐渐增大，28d龄期可达10MPa；单掺矿渣的加固土养护7d时尚未产生强度，但其在28d龄期时强度超过单掺水泥的加固土的强度。90d龄期时掺矿渣加固土强度远远高于单掺水泥加固土，无侧限抗压强度均达到11MPa。
另外，加固土中固结物为固化剂水化产物与土颗粒的结合体。不同加固土试件7d、28d和90d固结物含量如图3所示，其横坐标为水泥取代量，A1为水泥取代量为0％时的固结物含量，B1为水泥取代量为25％时的固结物含量，C1为水泥取代量为50％时的固结物含量，D1为水泥取代量为75％时的固结物含量，E1为水泥取代量为100％时的固结物含量。固结物含量与加固土无侧限抗压强度变化规律一致，说明加固土强度主要来源于加固土中的固结物。
上文中，7d指代7天，28d指代28天，90d指代90天。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种盐渍土固化剂，其特征在于：其包括水泥和矿渣；所述水泥质量百分比为25％～75％；所述矿渣质量百分比为25％～75％，盐渍土为天然沿海或内陆盐渍土。
2.如权利要求1所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥。
3.如权利要求2所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述水泥包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为19～23％，CaO的质量百分比为56～59％，Al2O3的质量百分比为4～7％，MgO的质量百分比为2～4％，Na2O的质量百分比为0.1～0.3％，Fe2O3的质量百分比为2～5％，SO3的质量百分比为1～3％。
4.如权利要求3所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述水泥包括以下组分：SiO2的质量百分比为22.55％，CaO的质量百分比为57.42％，Al2O3的质量百分比为6.56％，MgO的质量百分比为3.66％，Na2O的质量百分比为0.23％，Fe2O3的质量百分比为2.975％，SO3的质量百分比为2.02％。
5.如权利要求1所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述矿渣包括以下组分：SiO2、CaO、Al2O3、MgO、Na2O、Fe2O3以及SO3；其中SiO2的质量百分比为27～29％，CaO的质量百分比为33～38％，Al2O3的质量百分比为17～18％，MgO的质量百分比为7～9％，Na2O的质量百分比为0.05～1％，Fe2O3的质量百分比为0.2～0.8％，SO3的质量百分比为2～3％。
6.如权利要求5所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述矿渣包括以下组分：SiO2的质量百分比为28.1％，CaO的质量百分比为34.1％，Al2O3的质量百分比为17.6％，MgO的质量百分比为8.26％，Na2O的质量百分比为0.198％，Fe2O3的质量百分比为0.709％，SO3的质量百分比为2.9％。
7.如权利要求1至6中任一所述的盐渍土固化剂，其特征在于：所述盐渍土中包括多种粒径的颗粒物，粒径小于2μm的胶粒的质量百分比为10％，2μm～5μm的粘粒的质量百分比为20％，5μm～50μm的粉粒的质量百分比为57％，50μm以上粒径的砂颗粒的质量百分比为13％。
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