專利名稱：高含水率軟土地區(qū)水泥土復合添加劑的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種軟土地基處理中攪拌樁的水泥土的添加劑，屬于交通運輸工程和 土木工程中地基處理的技術領域。
背景技術：
攪拌樁是軟土地基處理的常用的一種方法，目前已在國內的市政、道路和港口 工程中得到了大量的使用。我國水泥土攪拌樁已進行了大量的地基處理工程實踐，積累 了豐富的經驗，截至2008年，我國江蘇省公路工程中攪拌樁的使用已經超過2億延米。 水泥是攪拌樁施工中采用的一種常見的添加劑，通過攪拌樁機將水泥粉或者水泥漿液噴 射到樁身土體，并通過攪拌樁機的攪拌翼將水泥與土體充分攪拌，形成水泥土攪拌樁。 公路和工民建等工程中，攪拌樁與地基土共同承擔上部荷載，形成復合地基。水泥土的強度是水泥土攪拌樁的工程實踐中關注的一個重點，其與添加劑的種 類和摻量密切相關。目前攪拌樁主要添加劑為水泥，摻入比一般為13%-17%，50 cm樁 徑的攪拌樁每延米摻入量為40-60 kg，對應軟粘土的含水率為40-60%。該摻量的水泥 與軟粘土攪拌后形成的水泥土強度一般為0.8-1.2 MPa。目前水泥價格約為每噸450元， 每立方米軟土的質量約為1600 kg，若采用的摻入比為15%，則每立方米軟土處理所需的 水泥約為240kg，約合108元；攪拌樁直徑為0.5m，則每延米攪拌樁水泥的價格約為21 元。為此攪拌樁采用目前的水泥摻入比，材料的價格總體偏高，影響了水泥土攪拌樁推 廣和應用。同時需要說明的是，目前在高含水率的軟土地區(qū)(如軟土含水率大于70%，含 水率大于幾倍液限)，由于含水率過高，土體的結構性明顯，采用常規(guī)水泥和摻量施工 后，出現了掉樁頭和樁身強度不夠等工程病害。結合普通軟土地區(qū)，水泥摻入比為13-17%時，加固每立方軟土需要較多的水 泥，提升了工程造價。同時對與高含水率軟土地區(qū)水泥土攪拌樁實踐過程中出現的掉樁 頭和樁身強度不夠等問題。從工程安全、工程造價、循環(huán)經濟和減小二氧化碳排放等因 素出發(fā)，需要進行傳統攪拌樁使用的水泥這一添加劑進行更新，從而滿足這一要求。高分子材料，如吸水脂等材料，是新近出現的，通過石油化工或者生物技術合 成的新材料。該類材料具有很好的吸水膨脹性，能夠將土體中自由水進行吸附固定，進 而減小軟土的含水率，同時該類材料吸水后體積能夠膨脹，水泥土將吸水后高分子材料 進行包裹固定后，提高水泥土強度，避免攪拌樁施工引起的掉樁頭等現象。為此本發(fā)明以水泥和吸水脂為原料，尋求合適的配比，形成高性能復合添加 劑。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明針對攪拌樁實踐過程中常規(guī)含水率軟土地基水泥用量較大， 造價高，而高含水率軟土地基強度不容易滿足和掉樁頭等現象，將吸水脂和水泥一起作為復合添加劑，達到減小工程造價、提高工程安全和避免工程災害等目的，為高含水率 軟土地區(qū)推廣攪拌樁技術和常規(guī)軟土地區(qū)節(jié)省工程造價，具有重要的工程意義和實踐價值。技術方案本發(fā)明所述的高含水率軟土地區(qū)水泥土復合添加劑由吸水脂和水 泥組成，吸水脂質量被拌合軟土質量為0.05%-0.1%;水泥質量被拌合土質量為 3%-7%。所述的水泥為普通硅酸鹽水泥。所述的吸水脂為吸水率為200-800倍的吸水樹脂?；诟咝阅芪哂泻軓姷奈阅?，攪拌樁應采用干法施工。若采用濕 法施工，則吸水脂會吸收漿液中的水，增加漿液的濃度和粘滯系數，容易發(fā)生堵管等現 象；同時吸水脂吸收的水是漿液中的水而不是軟土的孔隙水，會降低加固效果。由于吸水脂具有很好的吸水性能，進而固定土中的孔隙水，由水泥和吸水脂組 成的復合添加劑在軟土地基的含水率較高時(大于60%或者大于幾倍液限時)，更能發(fā) 揮其效果。有益效果對于高含水率的深厚軟土地基而言，攪拌樁是一種合適的處理方 案，其優(yōu)勢在于樁體與樁間土共同組成復合地基，共同承擔外加荷載。其中最核心的是 攪拌樁樁身的質量。在含水率較低的軟土地基，水泥土的摻入比約為13%-17%，施工 過程中需要大量的水泥，同時水泥材料的價格約合每延米21元，占攪拌樁成本的大部 分；而在更高含水率的軟土地區(qū)，水泥摻入比更大，同時很難保證樁身質量以及攪拌樁 施工過程中產生掉樁頭等現象。采用本專利提出的水泥土攪拌樁復合添加劑能夠有效改 善傳統的攪拌樁樁水泥添加劑的不足。按目前試驗結果，對于66%含水率的軟土(液 限約為60%)，水泥摻入比為5%，吸水脂摻入比為0.1%時，14天無側限抗壓強度達到 O.SMPa。吸水脂價格約為20000元/噸，水泥價格為450元/噸，每立方米軟土質量為 1600kg,則處理每立方米軟土的水泥價格為36元，吸水脂價格為32元，材料費合計為68 元，比傳統水泥處理便宜了 40元，大幅度降低了建設成本。
具體實施例方式以普通硅酸鹽水泥與200 800倍吸水率的高分子吸水脂組成，其中水泥摻入比 (摻加水泥質量/被拌合土質量)為3-7%，高性能吸水脂的摻入比(摻加的高性能吸水
脂質量/被拌合土質量)為0.05%-0.1%。例福建可門港淤泥土的基本物理性質列于表1,其中液塑限采用IOOg錐式液 塑限聯合測定儀測定，比重是由比重瓶法測得。表1試驗土樣的基本參數
權利要求
1.一種高含水率軟土地區(qū)水泥土復合添加劑，其特征在于該復合添加劑由吸水脂和 水泥組成，吸水脂質量被拌合軟土質量為0.05%-0.1%;水泥質量被拌合土質量為 3%-7%。
2.根據權利要求1所述的高含水率軟土的攪拌樁復合添加劑，其特征在于，所述的 水泥為普通硅酸鹽水泥。
3.根據權利要求1所述的高含水率軟土的攪拌樁復合添加劑，其特征在于，所述的 吸水脂為吸水率為200-800倍的吸水樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種高含水率軟土地區(qū)水泥土復合添加劑，該復合添加劑為高性能的吸水脂和水泥的二者組成，通過高性能吸水脂的吸收和固定孔隙水，達到減小水泥用量的目的。該復合添加劑的組成為高性能吸水脂質量/被拌合軟土質量為0.05%-0.1%；水泥質量/被拌合土質量為3%-7%?？纱蠓葴p小水泥摻量。需要說明的是由于高性能吸水脂具有很強的吸水性能，該復合添加劑宜在攪拌樁的干法施工中推廣。
文檔編號C09K17/40GK102020991SQ20101053499
公開日2011年4月20日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權日2010年11月8日
發(fā)明者劉松玉, 徐海波, 杜延軍, 鄧永鋒 申請人:東南大學