[发明专利]一种基于工业废渣的基坑工程止水帷幕材料

说明书

技术领域

本发明涉及土木工程领域，特别是一种用于基坑工程止水帷幕-等厚度水泥土搅拌连续墙的材料。

背景技术

目前等厚度水泥土搅拌连续墙(TRD)工法作为新技术，己被广泛应用于深大基坑的止水帷幕和截渗墙中，并取得了良好效果。并且随着基坑建设向着更大和更深的方向发展，这种工法由于其自身的优点将会有很大的应用市场。但由于其较高的造价，在推广中存在着很大的阻力。

等厚度水泥土搅拌连续墙(TRD)工法是一种日本开发的地下支护形式，凭借其墙体均匀、止水性好、厚度一致、表面平整、H型钢设置灵活等优点，在深基坑工程中越来越得到重视和应用。国内的研究大多集中在工法介绍、工法特点、工效及材料消耗数量等方面。陈晨通过现场钻墙取芯及室内三轴渗透试验的方法对TRD工法水泥土墙的渗透性进行了系统的研究表明，TRD工法优于传统的SMW工法。根据上海国际金融中心项目，李星、吴国明和王卫东等人采用国产化的TRD-E型工法主机及配套设备做了非原位试成墙试验，为上海地区乃至全国超深TRD工法设计与施工提供了参考。压汞实验在材料的孔隙分布方面有着很好的应用，是分析研究土体内孔隙定量分布的一种非常有效的方法。

在工程中，普遍采用刚性防水材料(如防渗混凝土)或者柔性防水材料(如高分子防水材料)进行防渗工程的施工，由于这两种防水材料本身都有其内在的缺陷，如刚性防水材料的变形性能较差或者说是存在脆性的缺陷，部分柔性防水材料存在刚度太小的缺陷。另外，无论哪一种防水材料，其成本都比较高，而且效果也不是很好。而水泥土属于半刚性材料，其本身具有刚性材料强度较高的优点，同时又具有柔性材料可以发生较大变形的优点，另外水泥土的施工成本较防渗混凝土和高分子防水材料低得很多，在掺加大量工业废渣后，成本还将显著下降，这就使得水泥土在防水工程中得到越来越广泛的应用。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于基坑工程止水帷幕-等厚度水泥土搅拌连续墙的水泥土材料，不仅能够达到抗压强度高的目的，还拥有优异的经济性，更能变废为宝，节约资源减少污染，从而为TRD的进一步发展甚至对基坑支护的发展提供一定的参考。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于工业废渣的基坑工程止水帷幕材料，包括以下质量分数的组分：水：15％～25％，剩余为固体和水玻璃；其中水玻璃的质量为固体质量的3％；其中，固体由基料和固化剂组成，其中基料为黏土或砂土，固化剂由水泥与工业废渣、生石灰组成，并且固化剂占总质量的25％；所述工业废渣为粉煤灰或矿渣；所述固化剂中，水泥的质量分数为10％～40％；所述生石灰与工业废渣的质量分数之比为1:10～1:5。

进一步的，在本发明中，所述生石灰与工业废渣的质量分数之比为15:100。

利用上述组分配制达到基坑工程止水帷幕-等厚度水泥土搅拌连续墙(TRD)要求的的水泥土材料，以便应用于工程实际。

粉煤灰和高炉矿渣均属于火山灰物质，其活性需要碱性物质激发，考虑工程实际选用生石灰(CaO)，参考如下文献：林振荣,张程博,杨友全.掺加矿渣的土聚水泥的研究.[J].21世纪建筑材料,2009,5(1):17-18，优选设置生石灰的添加量为粉煤灰或矿渣的质量的15％。

水玻璃作为早强剂使用，参考如下文献：庞文台.掺合粉煤灰的复合水泥土力学性能及耐久性试验研究.内蒙古农业大学博士学位论文，水玻璃的掺量设定为土样质量的3％。

有益效果：

本发明可选用的工业废渣有粉煤灰和矿渣两类；其中在传统的水泥和生石灰组成的固化土中加入粉煤灰，粉煤灰不仅起到密实土体、增加土体强度的作用；在一定条件下，粉煤灰自身也可以参与化学反应来增强土体强度，研究表明当土体PH值达到13.2时，粉煤灰被激发，并与土体内的氢氧化钙发生火山灰作用，俗称“二次反应”，生成与水泥水化作用生成物类似的生成物，将大大提高固化土强度；

而矿渣中具有较多的玻璃体，其含量越高，矿渣活性也越高。如矿渣结构中玻璃体的聚合度较低，易被碱激发，水化速度快，所以矿渣多用做水泥混凝土材料的掺加成分，以提高水泥混凝土的早期强度。

基于上面的结论，考虑到经济性原则，并综合考虑养护龄期、水固比(水与固化剂的质量之比)、掺入比(水泥占固化剂的质量分数)、拌合土料和固化剂，经过多角度理论研究与试验测试，最终获得既能满足强度和渗透性的要求、也能降低工程造价的配比；与现有技术相比，本发明在达到相同强度的前提下，能够降低工程费用，同时减少粉煤灰/矿渣对环境的污染。