專利名稱：適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于土木工程領域，特別涉及一種適用于超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū)道路與管線地基再加固水泥圍墾海涂軟土新配方。
背景技術：
近幾年，我國沿海地區(qū)從天津到珠海，海涂圍墾工作轟轟烈烈，如浙江沿海地區(qū)的寧波、舟山、溫州也正在開展沿海海涂圍墾工作。沿海產(chǎn)業(yè)帶開發(fā)已成為沿海當?shù)卣闹攸c內容，目前各地的沿海產(chǎn)業(yè)帶工作主要是海涂圍墾與圍墾后土地的利用。海涂圍墾產(chǎn)生土地，可以有效解決目前普遍存在的沿海地區(qū)建設用地資源匱乏難題，形成人類新的生存空間，造就新的就業(yè)機會，因此沿海海涂圍墾建設已成為社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。
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我國東南沿海海涂圍墾地基處理方法較多，較為實用的是排水固結法，由于海涂面標高低而且海涂土承載力很低，為使海涂圍墾而成的土地能用于工程建設，必須新造較厚的表層土，制造方法常用“吹砂法+排水固結法”，該法加固效果較好，但在東南濱海飽和軟粘土地區(qū)(如浙江溫州)，由于缺少砂料，吹砂法成本高，而改用“吹泥法+真空予壓+塑料排水板”，該法已在實踐中取得成功。但考慮成本與技術措施，目前東南濱海飽和軟粘土地區(qū)的吹泥法圍墾標準，是讓今后的建設單位在建設時土建施工機械可以進出為標準進行圍墾處理的，如浙江溫州吹泥法圍墾處理后的表層承載力約為50kPa。而建設單位通過市場方式購得土地后，對紅線劃區(qū)內(超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū))所造的建筑物可以通過樁基等解決，而區(qū)內道路往往會成為大家忽略的事情，這樣就會出現(xiàn)道路下沉及道路邊管線下沉及開裂等頭痛問題。本專利通過大量的室內試驗，研究采用水泥海涂土增強節(jié)材新配方，解決超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū)已碰到(或將要碰到)的圍墾區(qū)內道路與管線地基再加固難題。另外，東南濱海飽和軟粘土地區(qū)的海涂軟土含水量極高、滲透性極差，雖然通過相關地基處理方法可以達到進場土建施工的條件，但吹泥法圍墾處理后的表層加固土的工后沉降至今沒有明確的數(shù)值也沒有全面的研究，本專利同時通過大量室內試驗研究新配方的工后沉降效應，使區(qū)內道路與管線在強度、變形、耐久性、穩(wěn)定性等方面都符合使用要求。目前對東南濱海飽和軟粘土地區(qū)的吹泥法濱海圍墾區(qū)開展這方面的新配方研究還是空白，本專利對建設單位的區(qū)內道路與管線建設具有很重要的實際與實用的意義，同時對東南沿海產(chǎn)業(yè)帶吹泥法濱海圍墾區(qū)土地的大面積利用具有非常積極的作用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有濱海圍墾區(qū)超軟土通過吹泥法加固后的表層土，用于道路與管線地基時在承載力與變形兩方面都存在較為嚴重的不足；而提供一種適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方。本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的一種適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，按質量分數(shù)計包括以下組分干土粉10份；水泥2. 40份；水玻璃0. 72份；粉煤灰0. 576份；硅粉0. 132份；生石膏粉0. 12份；水6. 08份；py4復合外加劑0. 072份。進一步設置是所述py4復合外加劑按質量份數(shù)計包括以下組分三乙醇胺I份；木質素磺酸鈣I. 50份；氯化鈣6份；氯化鎂9份；明礬5. 2份；綠礬I. 8份；紅礬I. 2份。進一步設置是所述的生石膏粉為白色干粉，其中SO3含量42.5%，比表面積3500cm2/g ;所述硅粉其主要成分為Si02、CaO，分子量60. 09，是白色粉末，SiO2, CaO的質量份數(shù)分別為30%、6. 0% ;所述粉煤灰為干排粉煤灰，SiO2, CaO的質量份數(shù)分別為65. 2%、4. 0% ;所述水玻璃模數(shù)為2. 4以上。進一步設置是所述三乙醇胺，無色、粘稠液體，平均分子量147. 0-149.0，純度^ 99% ;所述木質素磺酸鈣，淡黃色粉末，木質素含量> 55% ;所述氯化鈣為無水氯化鈣，分子量110. 99，白色粒狀物，含量> 96. 0% ;所述氯化鎂為六水合氯化鎂，白色結晶體，含量彡98. 0% ;所述明礬，無色透明結晶體，含量彡99. 2% ;所述綠礬，淡綠色結晶體，分子量為278. 05 ;所述紅礬為紅礬鈉，橙紅色晶體。·進一步設置是所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級為R32. 5或以上等級，且水泥的3d、7d、28d抗壓強度分別為21. 9MPa、34. 2MPa、48. 8MPa以上。本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術，其優(yōu)勢在于采用這種“海涂土 +水泥+摻合料+復合外加劑”增強節(jié)材新配方，進行拌合使用，在現(xiàn)場可以挖開表層圍墾土，并使它盡可能呈松散狀態(tài)，參照道路路基施工方法，按配方比例拌入水泥、摻合料、復合外加劑、水，拌合均勻即可。采用這種新配方，針對超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū)表層海涂土性特點，在室內經(jīng)過多次正交試驗，確定在合理節(jié)材時新配方增強最佳配合比為“水泥(摻量16%) +水玻璃(為水泥的30%) +粉煤灰(為水泥的24%) +硅粉(為水泥的5. 5%) +生石膏粉(為水泥的5%)+py4復合外加劑(為水泥的3%)”。該新配方不但明顯提高水泥土抗壓強度、抗壓早期強度(早強對道路施工工期很重要)，而且較大幅度地提高水泥土的抗剪強度，較大幅度地減少水泥海涂土的變形與工后沉降，使區(qū)內道路與管線在強度、變形、耐久性、穩(wěn)定性等方面都符合使用要求，為吹泥法濱海圍墾區(qū)內道路與管線地基再加固及優(yōu)質使用提供保證。本發(fā)明工藝所加固的軟粘土是超軟土濱海圍墾區(qū)通過吹泥法加固而成的海涂吹填土，呈流塑、高壓縮性、高靈敏度，為淤泥質夾粉砂等組成，天然含水量為50. 02%，液限為35. 93%，塑限為23. 81%，比重2. 74 ；(室內試驗)水泥漿水灰比為0. 45。本發(fā)明的優(yōu)點在于采用多種化學材料混合搭配，在充分分析它們增強機理后采用室內正交試驗與多組數(shù)對比試驗，找到的最佳配方。該配方在壓縮變形、早期抗壓強度方面做出了突出的努力，能較大提高道路與管線地基的承載力、變形、穩(wěn)定性。經(jīng)濟有效地解決目前超軟土濱海圍墾區(qū)工程中出現(xiàn)道路下沉及道路邊管線下沉及開裂等頭痛問題。為建設單位購得濱海圍墾區(qū)土地后工程建設時道路及管線地基再加固提供節(jié)材有效的加固方法與理論試驗基礎。本發(fā)明是針對超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū)已加固海涂土在工程建設中的關鍵技術展開，本專利的實施對東南沿海產(chǎn)業(yè)帶吹泥法濱海圍墾區(qū)土地的大面積利用具有非常積極的作用。本發(fā)明的加固方法是按道路路基拌合施工考慮，與傳統(tǒng)的水泥攪拌樁濕噴及錨管水泥漿注漿施工不同，本施工方法非常簡單，僅需測試現(xiàn)場圍墾表層海涂土的含水量，算出每立方現(xiàn)場表層海涂土的干土重與天然含水量重，即可按本發(fā)明配方按比例將水泥、粉煤灰、硅粉、生石膏粉攪拌均勻，并將水玻璃、復合外加劑事先融于定量自來水中，然后挖松表層海涂土，分層加定量水拌入(盡量均勻)以上配方成分即可。


圖I為實施例I圍墾海涂軟土新配方抗壓強度試驗數(shù)據(jù)圖；圖2為實施例I圍墾海涂軟土新配方(直剪)抗剪強度-粘聚力試驗數(shù)據(jù)圖；圖3為實施例I圍墾海涂軟土新配方壓縮試驗e_p曲線圖；圖4為實施例I圍墾海涂軟土新配方壓縮試驗e_t (工后沉降)曲線圖。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發(fā)明進行具體的描述，只用于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限定，該領域的技術工程師可根據(jù)上述發(fā)明的內容對本發(fā)明作出一些非本質的改進和調整。實施例I :土樣取自溫州民營經(jīng)濟科技產(chǎn)業(yè)基地濱海園區(qū)丁山墾區(qū)吹填及軟基處理工程3標工地，并取埋深2m內的表層圍墾海涂土，與三乙醇胺、木質素磺酸鈣、氯化鈣、氯化鎂、明礬、綠礬等7種化學外加劑按不同比例組合成5種復合外加劑(最后確定一種最有效的比例，取名Py4復合外加劑)，與由硅粉、粉煤灰、水玻璃、生石膏粉等4種化學材料組合而成的3種外摻劑(外摻劑I、外摻劑2、外摻劑3)，再與濕土重的14%、16%、18%的水泥進行各種比例的組合。考慮現(xiàn)場施工是參照道路路基拌合法施工，水灰比0. 45僅是方便施工之用，考慮表層圍墾海涂土天然含水量為50%,因此本試驗實際用水是6. 08份。因目前還沒有專門適合水泥土室內抗壓強度試驗的試驗機，本試驗采用建材試驗室砂漿試模(7. 07cmX7. 07cmX7. 07cm)和小壓力砂漿試驗機，抗剪強度試驗與壓縮試驗的試件采用面積為30cm2的環(huán)刀試樣。烘干土樣在碾磨機上碾碎，過篩后將事先按比例稱好的上述材料和自來水按一定順序放入攪拌鍋內，用攪拌鏟人工拌和均勻，然后分兩次裝入試模，分別用直徑25mm鋼筋擊振50次,刮平試模,蓋上塑料布。試塊成型后在20C下養(yǎng)護24h脫模,放入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護2d拆模,脫模后放入標準養(yǎng)護室，分別按7、14、28、45d、60d齡期進行養(yǎng)護。配制原料及配比同權利要求書說明。(I)抗壓強度對比試驗結果與分析抗壓強度試驗結果見附表I。表中第C組為吹泥法圍墾表層土 (不放水泥及摻合齊U)無加固配方，B組為常規(guī)水泥土加固配方(圍墾表層濕土重的18%水泥+2%水泥重的生石膏粉，但不放其它摻合劑與Py4復合外加劑)，A組本專利加固研究配方(圍墾表層干土 +水泥+水玻璃+粉煤灰+其它摻合劑+Py4復合外加劑)；表中每試樣編號均有3個試塊做正交試驗,其中數(shù)值為3個試塊的平均值。由試驗結果(表I)可知DC組抗壓強度很低，這可能是“吹泥法+排水固結法”加固的圍墾表層土特殊土性所致(室內試驗干土加水不能全部恢復原狀土性能);B組在干土中拌入濕土重的18%水泥(及2%生石膏粉)后，其7d-60d抗壓強度與C組相比，強度分別提高至C組的9. 90、13. 20、17. 45、20. 82、21. 55倍；充分說明水泥對圍墾土加固的有效性。表I實施例I圍墾海涂軟土新配方抗壓強度試驗數(shù)據(jù)一覽表
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7 X 1.331.621.630.99 0.10
14 天 1.682.082.111.32 0.10
28 大 2.092.642.671,92 OJl
45 天 2.4K2372392.29 0.11
60 }、2.79__3￡7__3M__2.3 | 0.11表中摻合劑I為水玻璃(為水泥的35%) +粉煤灰(為水泥的34%) +硅粉(為水泥的7%) +生石膏粉(為水泥的7%);摻合劑2為水玻璃(為水泥的30%) +粉煤灰(為水泥的24%) +娃粉(為水泥的5. 5%)+生石膏粉(為水泥的5%);摻合劑3為水玻璃(為水泥的25%) +粉煤灰(為水泥的14%) +硅粉(為水泥的4%)+生石膏粉(為水泥的4%)2)為了試找更為有效節(jié)材的新配方，將A組又分為配方I、配方2、配方3三批做正交試驗。配方I水泥少(14%)，但摻合料中水玻璃、粉煤灰、硅粉多，配方3水泥多(18%)，但摻合料中水玻璃、粉煤灰、硅粉少，配方2水泥居中(16%)，摻合料中水玻璃、粉煤灰、硅粉也居中。另外Py4復合外加劑經(jīng)多組正交試驗，結果是3%的水泥重含量效果最佳。三批正交試驗的結果是配方I強度最低(但比B組有了明顯提高，7d、60d齡期分別提高34. 34%、17. 72%，而耗材卻下降3. 56%)，而配方2與配方3強度非常接近，但配方3耗材比B組上升29. 26%，造價上偏不合理。3) A組配方2的耗材比B組雖上升12. 85%，但其7d_60d抗壓強度與B組相比，強度分別提高了 63. 63%,57. 57%,37. 50%,29. 69%,29. 53%，相當于提高了約43. 58%，增強效果顯著，特別是早期抗壓強度增強效果很顯著，而成本卻提高不太多，造價上屬于合理范圍。典型的抗壓強度變化規(guī)律曲線見附圖1，圖上的曲線由上到下依次為系列I (為A組配方2)、系列2 (為B組)，系列3 (為C組)，因此將A組配方2作為新配方代表繼續(xù)觀測抗剪強度試驗與壓縮試驗。(2)抗剪強度對比試驗結果與分析對抗剪強度試驗，由于本次研究是對比性研究，采用適于大批量試件的直接剪切試驗。抗剪強度試件采用面積為30cm2的環(huán)刀試樣。直接剪切抗剪強度試驗結果見附表2。表中每試樣編號均有3個試塊做正交試驗，其中數(shù)值為3個試塊的平均值。表2 實施例I圍墾海涂軟土新配方(直剪)抗剪強度試驗數(shù)據(jù)一覽表

權利要求
1.一種適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，按質量分數(shù)計包括以下組分干土粉10份；水泥2. 40份；水玻璃O. 72份；粉煤灰O. 576份；硅粉O. 132份；生石膏粉O. 12份；水6. 08份；py4復合外加劑O. 072份。
2.根據(jù)權利要求I所述適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，所述Py4復合外加劑按質量份數(shù)計包括以下組分三乙醇胺I份；木質素磺酸鈣I. 50份；氯化鈣6份；氯化鎂9份；明礬5. 2份；綠礬I. 8份；紅礬I. 2份。
3.根據(jù)權利要求I或2所述適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，所述的生石膏粉為白色干粉，其中SO3含量42. 5%，比表面積3500cm2/g ;所述硅粉的主要成分為SiO2和CaO，分子量60. 09，是白色粉末，SiO2, CaO的質量份數(shù)分別為30%、6. 0% ;所述粉煤灰為干排粉煤灰，SiO2, CaO的質量份數(shù)分別為65. 2%、4. 0% ;所述水玻璃模數(shù)為2. 4以上。
4.根據(jù)權利要求I所述適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，所述三乙醇胺，無色、粘稠液體，平均分子量147. 0-149. 0，純度> 99% ;所述木質素磺酸鈣，淡黃色粉末，木質素含量> 55% ;所述氯化鈣為無水氯化鈣，分子量110. 99，白色粒狀物，含量^ 96. 0% ;所述氯化鎂為六水合氯化鎂，白色結晶體，含量> 98. 0% ;所述明礬，無色透明結晶體，含量> 99. 2% ;所述綠礬，淡綠色結晶體，分子量為278. 05 ;所述紅礬為紅礬鈉，橙紅色晶體。
5.根據(jù)權利要求I所述適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，其特征在于，所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，水泥強度等級為R32. 5或以上等級，且水泥的3d、7d、28d抗壓強度分別為 21. 9MPa、34. 2MPa、48. 8MPa 以上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適用于超軟土吹泥法的圍墾海涂軟土新配方，按質量分數(shù)計包括以下組分干土粉10份；水泥2.40份；水玻璃0.72份；粉煤灰0.576份；硅粉0.132份；生石膏粉0.12份；水6.08份；py4復合外加劑0.072份。本發(fā)明通過大量室內正交試驗，發(fā)現(xiàn)在以吹填淤泥為主的溫州濱海圍墾吹泥排水法加固軟土中摻入水泥及多種外摻劑與復合外加劑，可以較大幅度地改變它們的抗壓、抗剪、壓縮性能；而且新配方與常規(guī)水泥土配方相比，耗材增加較少，但能較大幅度地提高水泥海涂軟土的抗壓、抗剪、壓縮性能，特別是顯著提高早期的抗壓強度與顯著減少工后沉降，這對東南沿海產(chǎn)業(yè)帶超軟土吹泥法濱海圍墾區(qū)土地的大面積利用與工程建設具有重要意義。
文檔編號C04B28/26GK102786281SQ20121014827
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權日2012年5月14日
發(fā)明者潘林有 申請人:潘林有