一种提高自密实固化土强度的外加剂

技术领域

本发明涉及水泥土外加剂技术领域，是一种改良自密实固化土工作性、提高其抗压强度的外加剂。

背景技术

自密实固化土是由各种排弃的碴土、土体硬化剂和水按一定配比拌和并达到一定性能指标的混合物，是一种绿色创新材料，能够在部分领域代替传统的混凝土、灰土地基及碎石混凝土等，具有节能减排、工业固废综合利用的重大社会意义。

自密实固化土，90％成分就地取材，可大幅降低材料运输成本，拌合物成本低廉，但应用范围十分广泛，可应用于固化土复合地基、回填和换填地基、劲性复合桩和基坑围护桩工程，或者管廊和地铁基坑肥槽回填、民用建筑基坑肥槽回填、路基的地基处理和施工道路面路材料及地基垫层材料等领域，具有节省建筑材料、节约投资成本等优势。

但自密实固化土自身强度低，使用工作性能差，很难满足施工需求。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种提高自密实固化水泥土强度的外加剂。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：在水泥浆体中加入此种外加剂后，浆体流动性良好，且色泽均匀，可以提高其抗压强度150％以上。

一种提高自密实固化水泥土强度的外加剂，包括土4-5份、外加剂1-2份、水2-3份；

在土中加入水和外加剂，所述外加剂的成份包括：早强剂占比为30～35％、减水剂占比为25～30％、粉煤灰占比为15～20％、氯化钠占比为10～15％、二氧化硅占比为5～10％。

具体试验的方式包括以下步骤：

步骤1，备料：将所需土、外加剂各成分干燥至恒重，试验用水提前恒温不少于24h，至20±3℃；

步骤2，复配外加剂：将33％的早强剂、27％的减水剂、20％的粉煤灰、13％的氯化钠、7％的二氧化硅按质量比掺配一起干拌制成外加剂；

步骤3，称取：调整称量天平水准泡居中，分别称量目标配合比所需土、水泥、外加剂、恒温水的重量，目标配合比的质量比为：土：水泥：外加剂：水＝100：10：1.5：44；

步骤4，拌合：将称量好的外加剂加入水中搅拌均匀，将称取的水泥和土一次性装入砂浆搅拌机中，干拌30-60秒后，加入掺有外加剂的水，拌合180秒，拌合均匀后出料，用混凝土坍落度筒测定浆体的表观密度、坍落度；

步骤5，成型强度试件：将拌合物一次性装入70.7mm×70.7mm×70.7mm砂浆立方体试模，坍落度≥180mm的自密实拌合物不需要进行振捣；

步骤6，养护：试件成型后在20±5℃的环境下静置24±2h，对试件进行编号、拆模，拆模后，立即将塑料膜裹附的试件放入温度为20±2℃，相对湿度≥90％的标养环境中养护至规定龄期；

步骤7，破型：试件从养护地点取出后，按《水泥土设计规程》JGJ/T 233-2011进行破型试验，试验中，横荷速率采用1.2±0.1kN/s，破型后计算试件强度。

进一步的，所述土包括粉土、砂土、黏土中的一种，且土料需要保证干燥。

本发明可大幅提高自密实固化水泥土的抗压强度，改良工作性能，此种外加剂具有掺配均衡稳定，成本低廉，效果显著等特点。

具体实施方式

根据本发明结合以下实施例对此种外加剂在提高强度方面和适用场景方面，以数据表格形式进行详细说明。

实施例1～3为不同坍落度时，基准样品组和比对样品组的抗压强度对比，实施例1～3所进行的成型试验在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验。以此验证，拌制坍落度为160±20mm、210±20mm、260±20mm三种常用稠度的自密实固化土时，外加剂的增强效果是否一致。

实施例4～6为不同土质，在210±20mm坍落度时，基准样品组和比对样品组的抗压强度对比，实施例4～6所进行的成型试验在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验。以此验证，拌制稠度相同的自密实固化土时，此种外加剂是否对常见土质都有效果，其增强效果是否一致。

实施例1

以粉土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例质量比为粉土：水泥：水＝100:10:57，配制坍落度为260±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以粉土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例质量比为粉土：水泥：水：外加剂＝100:10:44:2，配制坍落度为260±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天、28天抗压强度均可提高150％以上。

当坍落度在260±20mm时，流动性很高，不需要人工进行摊平、抹面等操作，适用于孔道注浆，管廊和地铁间隙较小的回填工程，劲性复合桩和基坑围护桩工程，地下隐蔽工程等难以开展人工操作的场景。

实施例2

以粉土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例的质量比为粉土：水泥：水＝100:10:53，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以粉土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例的质量比为粉土：水泥：水：外加剂＝100:10:41:2，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天和28天抗压强度均可提高150％以上。

当坍落度在210±20mm时，流动性较好，拌合物黏聚性并不高，只需要人工使用木材、塑料等轻质工具进行简易的摊平、抹面即可，适用于明挖型条状、带状地基，改善滩涂、淤泥、流沙等不良地基工程等。

实施例3

以粉土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例的质量比为粉土：水泥：水＝100:10:49，配制坍落度为160±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以粉土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例的质量比为粉土：水泥：水：外加剂＝100:10:38:2，配制坍落度为160±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天和28天抗压强度均可提高150％以上。

当坍落度在160±20mm时，流动性一般，拌合物比较粘稠，需要人工进行摊平后，使用小型平板振动器进行收面工作，适用于平整路基原地面，基坑肥槽回填换填工程，水利渠底、河床整平工程等。

实施例4

以砂土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水＝100:10:50，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以砂土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水：外加剂＝100:10:40:2，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天和28天抗压强度均可提高150％以上。

实施例5

以粉土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水＝100:10:53，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以粉土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水：外加剂＝100:10:41:2，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天和28天抗压强度均可提高150％以上。

实施例6

以黏土、P·O 42.5水泥、水为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水＝100:10:70，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为基准样品组；

以黏土、P·O 42.5水泥、水、外加剂为原材料，按掺配比例的质量比为砂土：水泥：水：外加剂＝100:10:56:2，配制坍落度为210±20mm的水泥土浆液做为比对样品组；

两个样品组在同一天由相同试验人员使用相同设备，按上述试验步骤进行试验，试验结果如下表所示：

由试验结果可以看出，自密实固化土强度明显提升，7天和28天抗压强度均可提高150％以上。

实施例1～3结果汇总如下表：

掺加了此种外加剂的比对样品组抗压强度明显提高，且均提高150％以上；分别拌制坍落度为160±20mm、210±20mm、260±20mm三种常用稠度的自密实固化土时，外加剂的增强效果基本一致，对不同稠度的自密实固化土同样有效。

实施例4～6结果汇总如下表：

掺加了此种外加剂的比对样品组抗压强度明显提高，且均提高150％以上；选取常见的砂土、粉土、黏土更换拌合用土，分别拌制相同坍落度210±20mm的自密实固化土，外加剂的增强效果基本一致，对常见土同样有效，外加剂适用范围广；使用砂土、粉土拌合自密实固化土时，掺入此种外加剂后，其28天抗压强度均达到3.0MPa以上，黏土达到1.0MPa以上，如果现场土质为黏性土时，并且对自密实固化土的强度要求高时，应置换现场黏土。

使用自密实固化土时，使用此种外加剂的优点有以下几点：

1、提高抗压强度：

此种外加剂可提高土壤的密实度和柔韧性。经压实、养护后,其抗压强度较同量传统材料相比可提高1.5倍以上,既能就地把土壤处理成坚实的路基,同时还可添加其它无机废渣材料以提升协同效应,不但能大幅提高抗压强度,同时还能增强其它无机废弃物的经济转化。

2、具有广泛的实用性：

由于它比传统的水泥、石灰等土壤胶结材料具有更好的性能和经济、环境效益,还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶结材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题,具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性,已经被广泛应用于公路的基层及底基层建筑地基的处理等领域。

3、使用方便：

易于运输和储存:高浓缩、用量少、运输費用低,供应半径大；不燃烧、不爆炸、室温下可储存一年以上。

现场使用此种固化剂时，可根据现场的施工工艺、现场土质、设计要求等选择不同施工方案，施工前进行样本试配，达到设计要求时方可使用。