[发明专利]一种用于海域环境的软土硬化剂

说明书

本发明涉及软土固化技术领域，尤其涉及一种用于海域环境的软土硬化剂，其组分按重量份数计，水泥20～40份，磨细粉煤灰8～12份，矿渣粉34～50份，石膏13～15份，早强激发剂3～5份。该软土硬化剂适用于海域环境下深层搅拌桩、高压旋喷桩等软基处理工艺，实现了固化高含水量、高有机质和高含盐量的海相淤泥、淤泥质土，相比传统水泥具有更好的胶凝属性及经济价值，具有生产工艺简单、成本低、原材料来源广泛、绿色环保等优点。

技术领域

本发明涉及软土固化技术领域，特别是涉及一种用于海域环境的软土硬化剂。

背景技术

随着我国建设规模的不断扩大，对土地资源的需求日趋紧张，然而优质的土地资源有限，就需要将我国东南沿海地区广泛分布的海相软土加以利用。海洋环境下超软土层广泛分布于我国东南沿海，其具有孔隙比大、含水率高、强度低、压缩性高和物理状态呈软塑到流塑等诸多特点，工程性能极差。对软土地基进行加固处理已经成为工程建设和维护的热点课题之一。软土加固处理方法有多种，如压实加固、热处理加固和化学加固等，其中，固化剂加固软土因其成本较低、施工相对简单，已成为目前应用较多的软土加固处理手段。

采用水泥旋喷和搅拌的方式对此类土层进行加固是最常用的工程手段，但由于海相软土的“三高”特征(高含水率、高有机质、高氯盐)水泥作为传统的建筑材料对其加固效果并不理想，固化强度很难短期内达到施工预期要求；而且普通硅酸盐水泥水化后体积收缩，易在固化土中形成裂缝。具体分析如下：

1.软土的含水率较高，更多的水以自由水的形式存在于土颗粒之间，降低其摩擦力，传统的水泥等胶凝材料来固化高含水量软土通常采用增大掺量的方式，不仅增大成本，还会出现加固强度不高，或者无法凝固的现象。

2.有机质土中对水泥固化产生不利影响最主要的物质是腐殖酸。腐殖酸带负电，具有比粘土矿物颗粒更发育的双电层，它的存在使土体具有一定的酸性。由腐殖酸中富里酸与水泥矿物的吸附作用而形成的吸附膜会延缓水泥水化的进程，造成早期水泥固化效果不理想；腐殖酸对部分水化产物具有分解作用，会破坏水泥土的结构形式。由于有机质对水泥固化的不利影响，采用传统的水泥土往往强度偏低，搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题，而且工期长不满足工程需要，处理成本也大幅增加。

3.在高含盐量的海相软土中，常常含有较多的Cl^-，它会与Al³⁺、Ca²⁺优先结合，生成大量强度很低的水化氯铝酸钙，这种物质会包裹在黏土颗粒表面，阻止黏土矿物与Ca(OH)₂的进一步反应，从而严重阻碍了水泥土的强度增长。

目前，针对加固软土的固化剂已经得到了较为广泛的研究。如：

CN112919834A(一种软土地基固化剂及用于固化软土地基的施工方法)采用水泥34.2～54.1％、碳酸化钢渣40.1～60.0、矿渣粉4.2～5.8。

CN112921945A(一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法)采用水泥24.0～35％、碳酸化钢渣35～42％、矿渣粉24～35％、粉煤灰6～10％、石灰、石膏或二者的任意比例混合物2～5％。

CN112321225A(一种固化软土拓宽路基的固化剂)采用水泥5～15％、高钙粉煤灰32～50％、膨润土5～25％、重质碳酸钙10～15％、亲水性纤维1～10％、早强剂0～3％。

CN111943625A(一种软土固化剂)采用矿渣粉30～40％、工业副产熟石膏15～25％、沸石粉10～15％、电石渣10～30％、粉煤灰5～15％、高吸水树脂1～5％；调凝剂0.01～0.2％。

CN107572990A(一种低成本高效软土固化剂及其制备方法与应用)采用矿粉：生石灰：脱硫石膏：早强剂＝100：30～50：50～70：0～5。