CN1131131A - 一种水泥类土壤固化剂 - Google Patents

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Abstract

将硅酸盐水泥熟料和硬石膏，或将酸盐水泥熟料、硬石膏和丙三醇混合粉磨，或分别粉磨后再混合拌匀，即得一种水泥类土壤固化剂。该固化剂适用于固化含水率为35～60％(占干土比例)的土壤，它所固化的泥土强度比硅酸盐水泥固化的泥土强度有较大幅度的提高，而且节约了水泥用量。

Description

一种水泥类土壤固化剂
本发明属于建筑材料水泥类。
各种建筑物的地基和道路的基层及底基层往往需要加入固化剂如水泥以提高其强度，但是如果施工现场的土壤含水率较高(如大于35％)，现有的水泥类土壤固化剂只有增加其用量时才能满足强度要求，这样势必会增加施工成本。
本发明的目的是节约水泥用量，降低施工成本，同时提高水泥加固土的强度，提出在硅酸盐水泥熟料中加入硬石膏和(或)丙三醇，制造出一种水泥类土壤固化剂。
本发明的优点是生产出一种水泥类土壤固化剂，该土壤固化剂适用于固化含水率占干土比例35～60％的土壤，它固化的泥土强度比水泥固化的泥土强度有较大幅度的提高。
本发明详细介绍如下：
水泥加固土(简称水泥土)的强度主要来源于两部分水化物的胶结作用，即水泥本身的水化产物的胶结作用和水泥水化时产生的Ca(OH)2与土中活性物质之间的硬凝反应所产生的水化产物的胶结作用。其中前者构成水泥土强度的主要部分。对于硅酸盐水泥净浆结构，在硅酸盐水泥熟料中加入硬石膏后，对C3S、C2S水化的作用不大，但可促使C3A、C4AF水化形成针状结构、强度高的钙矾石之类的水化产物，且这类水化产物所含的结晶水高，能在同样水灰比条件下，降低水泥石的孔隙率，提高水泥石的强度，但当石膏掺量过多时，会在后期继续形成钙矾石，致使初期硬化了的浆体产生膨胀应力，削弱了强度，严重的还会造成安定性不良的后果。为此，国家标准规定了硅酸盐水泥中SO3的含量不得大于3.5％，以限制石膏的掺量。但是3.5％的SO3最多只能使3.93％C3A化合成钙矾石。而硅酸盐水泥中C3A、C4AF的含量分别为6％、15％，要使这些C3A和C4AF全部化合成钙矾石，则需20％左右的SO3含量。显然现有的硅酸盐类水泥中C3A和C4AF主要水化成水化铝(铁)酸钙，形成钙矾石量很少，因而它们的全部作用尚未充分发挥，欲使C3A和C4AF的强度得以充分发挥，必须尽量使它们较多地与石膏化合成钙矾石，但应避免产生膨胀应力。
由于水泥土中的孔隙很多，所以能放宽石膏掺量，生成较多的钙矾石来填充孔隙而不会导致安定性不良。丙三醇是一种表面活性剂，能使硅酸盐水泥熟料矿物水化更完全，并能增强土颗粒矿物的活性，因而能进一步提高水泥土的强度。
将硅酸盐水泥熟料和硬石膏，或将硅酸盐水泥熟料、硬石膏和丙三醇混合粉磨，或分别粉磨至比表面积250～900m2/kg，最佳300～500m2/kg，即可制造出适用于高含水量土壤的水泥类固化剂。本发明中所用的硅酸盐水泥熟料指现有各水泥厂生产的硅酸盐水泥熟料。硬石膏为天然硬石膏或经600～1100℃煅烧二水石膏所得的无水石膏，其主要成分为CaSO4，硬石膏的掺量在固化剂中占6～25％，最佳掺量8～18％，掺量太少，效果不显著，掺量太多，会使水泥土强度降低。丙三醇为市售的化工产品，掺量在固化剂中占0.05～0.8％，最佳掺量0.1～0.4％，掺量太少，效果不显著，掺量太多，会使水泥土强度降低。
实例1
所用原料的化学成分见表1。
表1
    原料 SiO2 Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO     SO3     IL
硅酸盐水泥熟料 20.64  5 65  5.00  64.40  1.46     0.60     1.41
  硅酸盐水泥 19.66  5.39  4.75  67.56  1.39     2.82     2.40
    土壤 68.42  13.85  4.85  2.52  2.00     /     4.38
   硬石膏 10.29   2.46  0.91  33.30  2.97     41.9     6.06
土壤的PH值是7.4。
本发明的土壤固化剂和现有的土壤固化剂的配方见表2。
表2
      技术     编号 硅酸盐水泥熟料 硅酸盐水泥   硬石膏
    本发明     A1     94      /     6
    本发明     A2     90      /     10
    本发明     A3     86      /     14
    本发明     A4     82      /     18
    本发明     A5     74      /     26
     现有     A6      /     100     /
为便于控制细度，把硅酸盐水泥熟料、硬石膏分别粉磨，按表2所示的配方混合拌匀，得到比表面积均为397m2/kg的各号土壤固化剂试样，把它们掺入泥土中进行强度检验。土壤固化剂掺量均为15％(占干土比例)，土壤含水率为48％(占干土比例)，4×4×16cm试体，振动成型，在严格密封的湿气箱中恒温(20℃)恒湿(100％)养护，破型前一天浸入20℃的水中养护一天。所得结果见表3。
                              表3
    试样  土壤含水率％              抗折强度MPa               抗压强度MPa
    3天     7天     28天     3天     7天     28天
    A1     48     0.70     0.88     1.22     1.42     2.13     3.98
A2 48 0.81 1.04 1.36 1.63 2.40 4.22
    A3     48     0.78     0.94     1.33     1.58     2.38     4.19
    A4     48     0.75     0.88     1.24     1.50     2.25     4.00
    A5     48     0.60     0.73     1.20     1.20     1.94     3.86
    A6     48     0.29     0.70     1.19     1.04     1.76     3.72
按照表2中A2试样的配比，把硅酸盐水泥熟料和硬石膏混合粉磨至不同细度。把所得不同细度的固化剂掺入泥土中重新进行强度检验，实验条件同上。所得结果见表4。表4
    试样   比表面积m2/kg           抗折强度MPa             抗压强度MPa
    3天     7天     28天     3天     7天     28天
    A2     250     0.75     0.99     1.29     1.35     2.01     3.82
    A2     397     0.81     1.04     1.36     1.63     2.40     4.22
A2 507 0.82 1.05 1.36 1.68 2.45 4.28
    A2     619     0.85     1.05     1.37     1.72     2.48     4.31
    A2     900     0.87     1.06     1.37     1.74     2.50     4.31
当土壤含水率不同时，在这些含水率不同的土壤中掺入表2中的A2号固化剂重新进行强度裣验。除土壤含水率有变化外，其余条件同上，所得结果见表5。
表5
    试样  土壤含水率％             抗折强度MPa            抗压强度MPa
    3天     7天     28天     3天     7天     28天
    A2     35     0.98     1.20     1.57     2.12     2.98     4.83
    A2     40     0.90     1.11     1.45     1.95     2.78     4.55
    A2     48     0.81     1.04     1.36     1.63     2.40     4.22
    A2     60     0.20     0.38     0.80     0.55     1.05     1.83

Claims (2)

1.一种水泥类土壤固化剂，其特征是将硅酸盐水泥熟料和硬石膏，或将硅酸盐水泥熟料、硬石膏和丙三醇混合粉磨至比表面积250～900m2/kg，或分别粉磨至比表面积250～900m2/kg后再混合拌匀，比表面积最佳范围在300～500m2/kg。
2.根据权利1所述的一种水泥类土壤固化剂，其特征是由硅酸盐水泥熟料和硬石膏，或由硅酸盐水泥熟料、硬石膏和丙三醇组成。其组成范围：
成分             重量组成％     最佳范围％
硅酸盐水泥熟料    74～93         81～91
硬石膏             6～25          8～18
丙三醇         0.05～0.8       0.1～0.4
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