[发明专利]一种水泥土搅拌桩的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程材料领域，特别涉及一种水泥土搅拌桩的制备方法。

背景技术

水泥土搅拌桩是人工地基中的一种，它采用水泥作为固化剂，通过专用搅拌机械，将软土和水泥强制搅拌形成水泥土，利用水泥与软土之间所产生的一系列物理、化学作用，使软土硬结成具有整体性、稳定性和一定强度的水泥加固土，并使水泥土强度增长，成为水泥土桩，是一种常用的地基处理方式。

水泥土搅拌桩在加固湖塘、河岸边坡、港口、海堤、沼泽等复杂基础工程中已取得很多成功的案例。然而，对一些有机质土分布广泛的地区，用水泥土搅拌桩加固软土地基也因有机质的存在出现软土强度很低、无法固结等问题。

造成上述现象的原因主要是土中有机质的影响。无论是泻湖相、海湾相还是冲积三角洲相，其软土中都含有一定数量的有机质，这主要和软土形成的过程有关。大部分有机质由复杂的、不均匀的褐色或黄色的酸性聚合物所组成，它们都被称为腐殖质，也称腐殖酸。在腐殖酸存在的情况下，腐殖酸会影响水泥的水化过程，并能导致水化产物的分解，从而破坏水泥土结构的形成，使之呈现出一种化学风化的特征。

随着土中有机质含量的增加，在同样胶凝材料组成和用量的情况下，水泥土的强度降低。对于有机质质量百分比较高的土体，单掺水泥加固的效果差，而且耗用水泥量很大，造成工程造价大幅上升。有鉴于此，有学者认为当土壤中有机质质量百分比超过总量的7％时，不宜使用搅拌桩作为地基处理，超过9％时则不得使用搅拌桩作为地下地基处理工程。

纯碱作为基础化工原材料，主要用于建筑材料、化工、化学农药、有色金属、纺织等工业，其在国民经济中占有重要地位，被誉为“化工之母”。目前纯碱生产主要有天然碱法、氨碱法和联碱法，我国纯碱生产以氨碱法为主。

碱渣是氨碱法生产纯碱过程中产生的工业废渣，因其高碱性、高氯离子含量的特点，其处理是一个世界性难题。

为合理利用碱渣，国内外均进行了大量研究，其利用方法主要是制备工程土，用于造地、筑坝、修建路基和路面基层等；此外，还有用碱渣制备土壤改良剂、烟气脱硫剂、石膏、水泥、高膨胀性胶凝材料、建筑砂浆、碱渣砖、碱渣粉煤灰砖、沥青填料、橡胶填料、人工鱼礁等方面的研究，但用碱渣制备水泥土搅拌桩的尚未见报道。

综观国内外对碱渣的处理，在20世纪80年代，美国掌握天然碱加工技术后，迅速淘汰了美国境内全部氨碱厂。加拿大、韩国、日本的氨碱厂也逐步被淘汰。而我国天然碱含量稀少，不可能全部淘汰氨碱厂。目前国内氨碱厂对碱渣的处理方式仍主要采用陆地堆放或外运填海两种方法，而这均会造成严重的环境污染问题。

碱渣的主要成分是碳酸钙，硫酸钙及铝、铁、硅等氧化物，可作为土骨架的组成部分，且碱渣的pH值高达10～12，属高碱性物质。因此考虑利用碱渣的碱性，将其用于水泥土搅拌桩，以抵消或减弱土体中有机质的负面作用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用碱渣的水泥土搅拌桩的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种水泥土搅拌桩的制备方法，包括以下步骤：

(1)搅拌浆液，所述浆液包括胶凝材料、水和氨碱法生产纯碱过程中产生的碱渣；其中所述胶凝材料的质量为需加固的天然土体质量的5％～25％，所述碱渣的干质量为需加固的天然土体质量的0.1％～20％；所述水的质量百分比为胶凝材料和碱渣干质量的50％～150％，以浆液工作性能满足搅拌桩施工为宜；水包括碱渣中含有的水和后加的水；

(2)使用搅拌桩机将步骤(1)搅拌后的浆液打入地下，与需加固的天然土体强制搅拌，浆液与天然土体硬结成水泥土搅拌桩。

所述胶凝材料为水泥。

所述胶凝材料包括质量百分比为5％～80％的矿渣微粉，余量为水泥。

所述矿渣微粉的质量为胶凝材料质量的30％～60％。

所述胶凝材料包括质量百分比为0.5％～15％的偏高岭土或硅灰，余量为水泥。

所述胶凝材料包括质量百分比为3％～50％的粉煤灰或火山灰质混合材料，余量为水泥。

所述胶凝材料包括矿渣微粉、粉煤灰、火山灰质混合材料、偏高岭土和硅灰中的两种或两种以上，其中，矿渣微粉、粉煤灰、火山灰质混合材料、偏高岭土和硅灰的总质量百分比为1～81％，余量为水泥；

所述矿渣微粉的质量百分比为0～80％；粉煤灰的质量百分比为0～50％；火山灰质混合材料的的质量百分比为0～50％；偏高岭土的质量百分比为0～15％；硅灰的质量百分比为0～15％。