[发明专利]高含水率软土地区水泥土复合添加剂

说明书

技术领域

本发明是一种软土地基处理中搅拌桩的水泥土的添加剂，属于交通运输工程和土木工程中地基处理的技术领域。

背景技术

搅拌桩是软土地基处理的常用的一种方法，目前已在国内的市政、道路和港口工程中得到了大量的使用。我国水泥土搅拌桩已进行了大量的地基处理工程实践，积累了丰富的经验，截至2008年，我国江苏省公路工程中搅拌桩的使用已经超过2亿延米。水泥是搅拌桩施工中采用的一种常见的添加剂，通过搅拌桩机将水泥粉或者水泥浆液喷射到桩身土体，并通过搅拌桩机的搅拌翼将水泥与土体充分搅拌，形成水泥土搅拌桩。公路和工民建等工程中，搅拌桩与地基土共同承担上部荷载，形成复合地基。

水泥土的强度是水泥土搅拌桩的工程实践中关注的一个重点，其与添加剂的种类和掺量密切相关。目前搅拌桩主要添加剂为水泥，掺入比一般为13%-17%，50 cm桩径的搅拌桩每延米掺入量为40-60 kg，对应软粘土的含水率为40-60%。该掺量的水泥与软粘土搅拌后形成的水泥土强度一般为0.8-1.2 MPa。目前水泥价格约为每吨450元，每立方米软土的质量约为1600 kg，若采用的掺入比为15%，则每立方米软土处理所需的水泥约为240kg，约合108元；搅拌桩直径为0.5m，则每延米搅拌桩水泥的价格约为21元。为此搅拌桩采用目前的水泥掺入比，材料的价格总体偏高，影响了水泥土搅拌桩推广和应用。

同时需要说明的是，目前在高含水率的软土地区（如软土含水率大于70%，含水率大于几倍液限），由于含水率过高，土体的结构性明显，采用常规水泥和掺量施工后，出现了掉桩头和桩身强度不够等工程病害。

结合普通软土地区，水泥掺入比为13-17%时，加固每立方软土需要较多的水泥，提升了工程造价。同时对与高含水率软土地区水泥土搅拌桩实践过程中出现的掉桩头和桩身强度不够等问题。从工程安全、工程造价、循环经济和减小二氧化碳排放等因素出发，需要进行传统搅拌桩使用的水泥这一添加剂进行更新，从而满足这一要求。

高分子材料，如吸水脂等材料，是新近出现的，通过石油化工或者生物技术合成的新材料。该类材料具有很好的吸水膨胀性，能够将土体中自由水进行吸附固定，进而减小软土的含水率，同时该类材料吸水后体积能够膨胀，水泥土将吸水后高分子材料进行包裹固定后，提高水泥土强度，避免搅拌桩施工引起的掉桩头等现象。

为此本发明以水泥和吸水脂为原料，寻求合适的配比，形成高性能复合添加剂。

发明内容

技术问题：本发明针对搅拌桩实践过程中常规含水率软土地基水泥用量较大，造价高，而高含水率软土地基强度不容易满足和掉桩头等现象，将吸水脂和水泥一起作为复合添加剂，达到减小工程造价、提高工程安全和避免工程灾害等目的，为高含水率软土地区推广搅拌桩技术和常规软土地区节省工程造价，具有重要的工程意义和实践价值。

技术方案： 本发明所述的高含水率软土地区水泥土复合添加剂由吸水脂和水泥组成，吸水脂质量：被拌合软土质量为0.05%-0.1%；水泥质量：被拌合土质量为3%-7%。所述的水泥为普通硅酸盐水泥。所述的吸水脂为吸水率为200-800倍的吸水树脂。

基于高性能吸水脂具有很强的吸水性能，搅拌桩应采用干法施工。若采用湿法施工，则吸水脂会吸收浆液中的水，增加浆液的浓度和粘滞系数，容易发生堵管等现象；同时吸水脂吸收的水是浆液中的水而不是软土的孔隙水，会降低加固效果。

由于吸水脂具有很好的吸水性能，进而固定土中的孔隙水，由水泥和吸水脂组成的复合添加剂在软土地基的含水率较高时（大于60%或者大于几倍液限时），更能发挥其效果。