CN114888958B - 一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑工程材料技术领域，公开了一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，包括如下步骤：步骤1、回收筛分砂；步骤2、试配单浆液；步骤3、将粉砂和筛分砂混合成单浆液，测试并判定单浆液的剪切强度是否符合标准；步骤4、调整单浆液配合比，得到满足标准的预设初始单浆液配合比范围；步骤5、将单浆液搅拌至设定时长，测试并判定搅拌后的单浆液的剪切强度是否符合作业设定剪切强度值范围；步骤6、再次调整单浆液的配合比，得到符合施工标准的单浆液配合比。通过本发明的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法得到的单浆液能避免浆体中后期硬化后抗压强度较低及早期离析分层较快，降低堵管风险，提高废弃泥浆回收率，降低用水量和成本。

Description

一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法

技术领域

本发明涉及建筑工程材料技术领域，尤其涉及一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法。

背景技术

随着城市交通飞速发展，地下空间的开发需求日益增长。盾构法因其施工便利、噪声小、施工速度快等优点广泛用于隧道工程建设中。为防止盾尾脱出拼装管片后土体塌陷引发安全问题，盾尾同步注浆是控制地表沉降的关键工序。现有技术中的同步浆液多使用惰性浆液，惰性浆液常使用粉砂作为细骨料添加，膨润土等保水增稠，使用粉煤灰及石灰等提供中后期强度，但由于粉砂级配较为单一，颗粒集中在0.1毫米左右，含泥量较高，使得拌合时需水量大，耗费成本高，且在拌合过程中容易出现浆体中后期硬化后的抗压强度较低，以及浆体早期离析分层较快，一旦运输、泵送时间稍长就会增加堵管风险。因此，需要提供一种新的制备出同步桨液的方法，以改善上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，得到的单浆液能够避免浆体中后期硬化后抗压强度较低及早期离析分层较快，降低堵管风险，提高废弃泥浆回收率，降低制备过程所需的用水量和成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，包括如下步骤：

步骤1、回收废弃泥浆中的筛分砂；

步骤2、试配单浆液，按照初始单浆液配合比取粉砂和所述筛分砂；

步骤3、将所述粉砂和所述筛分砂混合形成单浆液，并测试混合后的单浆液的剪切强度，作为初始剪切强度值；

步骤4、根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的所述单浆液的配合比，重复步骤3，得到满足所述初始设定剪切强度值范围的预设初始单浆液配合比范围；

步骤5、将满足预设初始单浆液配合比范围的单浆液搅拌至设定时长，并测试搅拌至所述设定时长后的单浆液的剪切强度，作为作业剪切强度值；

步骤6、根据作业设定剪切强度值范围，在满足所述预设初始单浆液配合比范围的条件下，再次调整步骤3中的所述单浆液的配合比，重复步骤3至步骤5，得到同时满足作业设定剪切强度值范围的标准单浆液配合比范围和最优单浆液配合比。

作为优选，步骤2中的所述初始单浆液配合比为：所述筛分砂与所述粉砂的质量比为2:3-4:1。

作为优选，步骤4中的所述初始设定剪切强度值范围为：所述单浆液的初始剪切强度值不大于额定初始剪切强度值的两倍，所述额定初始剪切强度值为不混入所述筛分砂得到的对比组单浆液的初始剪切强度值。

作为优选，步骤4中的根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的所述单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤3中测得的单浆液的初始剪切强度值大于额定初始剪切强度值的两倍时，则在下一次试配单浆液试验中降低所述单浆液中的筛分砂的质量比。

作为优选，步骤5中的所述设定时长为22小时至26小时。

作为优选，步骤6中的所述作业设定剪切强度值范围为：搅拌至所述设定时长后的单浆液的作业剪切强度值大于额定作业剪切强度值，所述额定作业剪切强度值为不混入所述筛分砂得到的对比组单浆液搅拌至所述设定时长后的作业剪切强度值。

作为优选，步骤6中的所述标准单浆液配合比同时满足所述初始设定剪切强度值范围和所述作业设定剪切强度值范围，所述标准单浆液配合比范围中的所述初始剪切强度值最小的单浆液的配合比为所述最优单浆液配合比。

作为优选，步骤6中的根据所述作业设定剪切强度值范围，在满足所述预设初始单浆液配合比范围条件下，再次调整步骤3中的所述单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤5中测得的搅拌至所述设定时长的单浆液的作业剪切强度值小所述额定作业剪切强度值时，则在下一次试配单浆液试验中增大所述单浆液中筛分砂的质量比。

作为优选，步骤3之前还包括步骤M：

测试所述筛分砂的级配和细度模数，确定所述筛分砂的用水量。

作为优选，步骤1中的所述筛分砂的粒径小于5毫米。

本发明的有益效果：

本发明的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，能够利用从废气泥浆中回收的筛分砂搭配原有的粉砂混合形成单浆液，得到满足初始设定剪切强度值范围和作业设定剪切强度值范围的单浆液的配合比，即标准单浆液配合比和最优单浆液配合比。具体地，先按照初始单浆液配合比取粉砂和所述筛分砂，混合形成单浆液，并测试得到初始剪切强度值，调试单浆液中的粉砂和筛分砂的质量比，以获取满足初始设定剪切强度值范围的单浆液的配合比；通过搅拌单浆液至设定时长实现模拟单浆液在工程实际中的运输、泵送及注浆等工况，通过测试搅拌至设定时长后的单浆液的剪切强度，使其满足作业设定剪切强度值范围，以保证获得的单浆液同时满足初始设定剪切强度值范围和作业设定剪切强度值范围，进而保证单浆液能够在长时间的运输和泵送工况下，避免出现浆体中后期硬化后的抗压强度较低以及浆体早期离析分层较快的现象，在设定时长的搅拌过程中单浆液的剪切强度增长减缓，降低堵管风险。此外，本发明中通过在单浆液内混入筛分砂，一方面能够提高废弃泥浆回收利用率，另一方面相比现有技术还能降低整体用水量，减轻早期离析分层现象，降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法流程图；

图2是本发明实施例提供的单浆液在搅拌过程中的实时剪切强度值变化。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明实施例提供了一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，参见图1，包括如下步骤：

步骤1、回收废弃泥浆中的筛分砂。本实施例中取用的回收废弃泥浆中的筛分砂为底流混合渣经过洗筛的大颗粒，此处洗筛的原料为旋流各级底流，该筛分、旋流***为现有技术中已商用的分离***，不作特殊要求，旋流分级与粒级设计匹配即可，此处洗砂使用多级轮斗洗砂机，未进入液相的渣料即为本实施例所使用的废弃泥浆携渣，后称作筛分砂。

步骤2、试配单浆液，按照初始单浆液配合比取粉砂和筛分砂，可选地，步骤2中的初始单浆液配合比为：单浆液中的筛分砂与粉砂的质量比为2:3-4:1，在此范围内能够确保第一次试配单浆液试验在合适的范围内，尽量减少后续调整单浆液的配合比试验的次数。

步骤3、将粉砂和筛分砂混合形成单浆液，并测试混合后的单浆液的剪切强度，作为初始剪切强度值，根据测试得到的初始剪切强度值结果，判定本次试配单浆液试验得到的单浆液是否符合初始设定剪切强度值标准。

步骤4、根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的单浆液的配合比，重复步骤3，即经过多次试配单浆液，能够得到满足初始设定剪切强度值范围的预设初始单浆液配合比范围。

步骤5、将满足预设初始单浆液配合比范围的单浆液搅拌至设定时长，通过该搅拌过程模拟单浆液在工程实际中的运输、泵送及注浆等工况，并测试搅拌至设定时长后的单浆液的剪切强度，作为作业剪切强度值，判定搅拌至设定时长后的单浆液的剪切强度是否符合作业设定剪切强度值范围，即可反应出单浆液在中后期硬化后的抗压强度是否满足施工标准。

步骤6、根据作业设定剪切强度值范围，在满足预设初始单浆液配合比范围的基础上，再次调整步骤3中的单浆液的配合比，重复步骤5，得到满足作业设定剪切强度值范围的标准单浆液配合比范围和最优单浆液配合比。

本实施例的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，能够利用从废气泥浆中回收的筛分砂搭配原有的粉砂混合形成单浆液，得到满足初始设定剪切强度值范围和作业设定剪切强度值范围的单浆液的配合比，即标准单浆液配合比和最优单浆液配合比。具体地，先按照初始单浆液配合比取粉砂和筛分砂，混合形成单浆液，并测试得到初始剪切强度值，调试单浆液中的粉砂和筛分砂的质量比，以获取满足初始设定剪切强度值范围的单浆液的配合比；通过搅拌单浆液至设定时长实现模拟单浆液在工程实际中的运输、泵送及注浆等工况，通过测试搅拌至设定时长后的单浆液的剪切强度，使其满足作业设定剪切强度值范围，以保证获得的单浆液同时满足初始设定剪切强度值范围和作业设定剪切强度值范围，进而保证单浆液能够在长时间的运输和泵送工况下，避免出现浆体中后期硬化后的抗压强度较低以及浆体早期离析分层较快的现象，降低堵管风险。此外，本发明中通过在单浆液内混入筛分砂，一方面能够提高废弃泥浆回收利用率，另一方面相比现有技术还能降低整体用水量，减轻早期离析分层现象，降低成本。

可选地，需要说明的是，本实施例中在单浆液混合后测得初始剪切强度值满足初设设定剪切强度值范围时，即可继续将该单浆液搅拌至设定时长，并测试单浆液的作业剪切强度值是否满足作业设定剪切强度值范围，若满足，则该单浆液的配合比在标准单浆液配合比范围内，可以用于实际工程中按照此配合比配制单浆液，若不满足，则需按照步骤6调整单浆液中的筛分砂和粉砂的质量比，并依次重复测试单浆液的初始剪切强度值、搅拌、测试单浆液的作业剪切强度值，这样能够确保最终试配得到的标准单浆液配合比和最优单浆液配合比的结果可靠。还需要说明的是，若单浆液混合后测得的初始剪切强度值不满足初始设定剪切强度值范围时，可直接放弃该次试验，直接按照步骤4调整单浆液中的筛分砂和粉砂的质量比。

可选地，步骤1中的筛分砂的粒径小于5毫米，在实际工程应用中，盾构掘进时排回的渣浆可进行粗筛、洗砂、细筛的分级流程进行回收利用，其中，5毫米以下粒级的颗粒常见处理方式为堆场后运出排放，即粒径5毫米以下的筛分砂便于回收，成本低，且细筛过后的5毫米粒级以下的筛分砂，不仅粒级分布优良，且模数为中砂，粒级分布极好，有利于混入单浆液以提升单浆液的性能。

可选地，步骤4中的初始设定剪切强度值范围为：单浆液的初始剪切强度值不大于额定初始剪切强度值的两倍，额定初始剪切强度值为不混入筛分砂得到的对比组单浆液的初始剪切强度值。对比组单浆液为不混入筛分砂的单浆液，通过以对比组单浆液作为判定标准，确定混入不同比例筛分砂后的单浆液的初始剪切强度是否满足施工标准，以及是否改善单浆液早期离析分层现象。

可选地，需要说明的是，本实施例中每次进行的同一配合比下的单浆液不少于三组，且每次试验均设有对比组单浆液，以保证结果可靠。

可选地，步骤4中的根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤3中测得的单浆液的初始剪切强度值大于额定初始剪切强度值的两倍时，则在下一次试配单浆液试验中，将单浆液中的筛分砂的质量比在原来的基础上降低5％。

可选地，步骤5中的设定时长为22小时至26小时，根据实际工程需要，满足够22小时至26小时即可模拟出单浆液在工程实际中的运输、泵送及注浆等工况。

可选地，步骤6中的作业设定剪切强度值范围为：搅拌至设定时长后的单浆液的作业剪切强度值大于额定作业剪切强度值，额定作业剪切强度值为不混入筛分砂得到的对比组单浆液搅拌至设定时长后的作业剪切强度值。对比组单浆液为不混入筛分砂的单浆液，通过以对比组单浆液作为判定标准，确定混入不同比例筛分砂后的单浆液的作业剪切强度是否满足施工标准，相对于对比组单浆液，改善单浆液的中后期强度，避免在长时间的运输和泵送工况下出现浆体中后期硬化后的抗压强度较低的问题，降低堵管风险。

可选地，步骤6中的根据作业设定剪切强度值范围调整单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤5中测得的搅拌至设定时长的单浆液的作业剪切强度值小额定作业剪切强度值时，则在下一次试配单浆液试验中，将单浆液中的筛分砂的质量比在原来的基础上增大5％。

可选地，步骤6中的标准单浆液配合比同时满足初始设定剪切强度值范围和作业设定剪切强度值范围，标准单浆液配合比范围中的初始剪切强度值最小的单浆液的配合比为最优单浆液配合比。以标准单浆液配合比配制出的单浆液能够保证初始抗剪较低，且在搅拌设定时长22小时至26小时候，单浆液的抗剪明显提高的同步浆液；以最优单浆液配合比配制出的单浆液能够保证初始抗剪最低，且在搅拌设定时长22小时至26小时后，单浆液的抗剪明显提高的同步浆液，在设定时长的搅拌过程中单浆液的剪切强度增长减缓，降低堵管风险。以上述标准单浆液配合比或最优单浆液配合比作为基准配比，均能不同程度地改善现有技术中的同步浆液存在的问题。

参见图2，图2中的对比组即为不混入筛分砂的单浆液，40％试验组为筛分砂与粉砂的质量比为2:3的单浆液，60％试验组为筛分砂与粉砂的质量比为3:2的单浆液，80％试验组为筛分砂与粉砂的质量比为4:1的单浆液，100％试验组为不混入粉砂的单浆液。图2中得到了搅拌24小时内的各个试验组的单浆液的剪切强度变化情况，通过本实施例中的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法能够得到初始抗剪最低，且在搅拌设定时长后，单浆液的抗剪明显提高的同步浆液。

可选地，步骤3中的单浆液包括水、粉砂和筛分砂，步骤3之前还包括步骤M：测试筛分砂的级配和细度模数，根据《GB/T 14684-2011建筑用砂》记载的如下表1，通过筛分砂的级配和细度模数确定用水量，控制坍落度(15±3)厘米，进而确定步骤3中的单浆液的用水量。

表1

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、回收废弃泥浆中的筛分砂；

步骤2、试配单浆液，按照初始单浆液配合比取粉砂和所述筛分砂；

步骤3、将所述粉砂和所述筛分砂混合形成单浆液，并测试混合后的单浆液的剪切强度，作为初始剪切强度值；

步骤4、根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的所述单浆液的配合比，重复步骤3，得到满足所述初始设定剪切强度值范围的预设初始单浆液配合比范围；

步骤5、将满足预设初始单浆液配合比范围的单浆液搅拌至设定时长，并测试搅拌至所述设定时长后的单浆液的剪切强度，作为作业剪切强度值；

步骤6、根据作业设定剪切强度值范围，在满足所述预设初始单浆液配合比范围的条件下，再次调整步骤3中的所述单浆液的配合比，重复步骤3至步骤5，得到同时满足作业设定剪切强度值范围的标准单浆液配合比范围和最优单浆液配合比。

2.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤2中的所述初始单浆液配合比为：所述筛分砂与所述粉砂的质量比为2:3-4:1。

3.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤4中的所述初始设定剪切强度值范围为：所述单浆液的初始剪切强度值不大于额定初始剪切强度值的两倍，所述额定初始剪切强度值为不混入所述筛分砂得到的对比组单浆液的初始剪切强度值。

4.根据权利要求3所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤4中的根据初始设定剪切强度值范围，调整步骤3中的所述单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤3中测得的单浆液的初始剪切强度值大于额定初始剪切强度值的两倍时，则在下一次试配单浆液试验中降低所述单浆液中的筛分砂的质量比。

5.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤5中的所述设定时长为22小时至26小时。

6.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤6中的所述作业设定剪切强度值范围为：搅拌至所述设定时长后的单浆液的作业剪切强度值大于额定作业剪切强度值，所述额定作业剪切强度值为不混入所述筛分砂得到的对比组单浆液搅拌至所述设定时长后的作业剪切强度值。

7.根据权利要求6所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤6中的所述标准单浆液配合比同时满足所述初始设定剪切强度值范围和所述作业设定剪切强度值范围，所述标准单浆液配合比范围中的所述初始剪切强度值最小的单浆液的配合比为所述最优单浆液配合比。

8.根据权利要求6所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤6中的根据所述作业设定剪切强度值范围，在满足所述预设初始单浆液配合比范围条件下，再次调整步骤3中的所述单浆液的配合比的具体步骤如下：

当步骤5中测得的搅拌至所述设定时长的单浆液的作业剪切强度值小所述额定作业剪切强度值时，则在下一次试配单浆液试验中增大所述单浆液中筛分砂的质量比。

9.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤3之前还包括步骤M：

测试所述筛分砂的级配和细度模数，确定所述筛分砂的用水量。

10.根据权利要求1所述的废弃泥浆再生单浆液配合比设计方法，其特征在于，步骤1中的所述筛分砂的粒径小于5毫米。