一种用于深层地基处理的轻质水泥土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于深层地基处理的轻质水泥土及其制备方法，通过使用表面活性剂类发泡剂发泡，将泡沫与水泥浆液搅拌的方式引入泡沫，降低水泥土的容重；同时由于孔隙的增加导致水泥土密实性降低、强度降低，通过添加硅粉和偏高岭土提高水泥固化剂的胶凝性能，从而提高轻质水泥土强度；通过添加聚羧酸增加轻质水泥土的流动性；通过添加稳泡剂提高泡沫的稳定性，使其在应用于深层地基处理时泡沫不致受压消泡，在实际工程中使水泥土满足强度、容重和流动性三方面的要求，实现轻质水泥土材料的研发。

A Light Cement Soil for Deep Foundation Treatment and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种用于深层地基处理的轻质水泥土及其制备方法
本专利技术属于交通运输工程和土木工程中地基处理
，具体涉及一种用于深层地基处理的轻质水泥土及其制备方法。
技术介绍
近年来，我国沿海地区经济飞速发展，交通基础设施建设的工程数量也随之增加。由于我国海岸线长度长、水文地质条件复杂且多见深层软弱地基，因此在建设中经常要对地基进行深层次的处理，以保证工程的安全系数并减少运营期产生的问题。水泥土材料以其低廉的价格和广泛的适用性在地基处理中得到了广泛的运用。近年来，许多学者在水泥土材料的组分和配比方面作了深入研究。例如李峰(公开号CN108503313A)专利技术了一种镍铁渣粉与矿粉复掺的水泥土材料，其主要原料包括：湿土1000份、水泥120份、镍铁渣粉21份和矿粉9份，比例为1000:120:21:9。按此配比得到的水泥土材料具有良好的力学性能，在满足行业规范的同时实现了对镍渣废弃物的合理利用，在资源再利用的同时大大降低了工程的建设成本；岳吉双(公开号CN108609966A)提出了一种提高土体强度的水泥土配合比，原材料包括水泥、土、早强型减水剂、硅酸钠和水，在一定比例(水泥221-247kg/m3，土1700-1900kg/m3，早强型减水剂3.32-3.70kg/m3，硅酸钠6.63-7.41kg/m3，水110-124kg/m3)下通过深层搅拌机搅拌，能够有效提高水泥土强度；谭慧明(公开号CN106007590A)从工程生态环境和“海绵城市”建设的角度出发，公开了一种植物水泥土及其制备方法，其组分包括水泥、土、水和栽种在水泥土上的植物，水泥掺入比例为土体质量的4％～10％且不超过土体孔隙率，水的加入比例根据土体和水泥混合物的最优含水量确定，该水泥土材料能够在改良土体物理力学性能的同时通过植物生长提高了水泥土的渗水性能。但是，由于水泥土自重大，传统水泥土桩的承载能力一部分用于承担自重荷载，在软土地区较大的桩体自重还会引起复合地基下卧层较大的沉降。因此，如何能够减小水泥土自重，使其承载更大的负荷且能够尽量克服因减少自重而带来的负面问题，就变得尤为重要了。
技术实现思路
本专利技术正是针对现有问题，提供了一种用于深层地基处理的轻质水泥土及其制备方法，通过使用表面活性剂类发泡剂发泡，将泡沫与水泥浆液搅拌的方式引入泡沫，降低水泥土的容重；同时由于孔隙的增加导致水泥土密实性降低、强度降低，通过添加硅粉和偏高岭土提高水泥固化剂的胶凝性能，从而提高轻质水泥土强度；通过添加聚羧酸增加轻质水泥土的流动性；通过添加稳泡剂提高泡沫的稳定性，使其在应用于深层地基处理时泡沫不致受压消泡，在实际工程中本方法及组分构成的轻质水泥土由于自重荷载的减轻，在相同设计强度的情况下能够比传统水泥土桩承受更大的上覆荷载，同时能够减小自重应力带来的沉降，有巨大的推广价值，能够在深层地基处理中得到广泛运用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于深层地基处理的轻质水泥土的制备方法，包括以下步骤：(1)将表面活性剂类发泡剂兑水稀释80倍，加入十二烷基硫酸钠并缓慢搅拌20s以上；(2)将步骤(1)后的混合溶液加入发泡机内，调整发泡机内发泡压力开始发泡，得到泡沫；(4)将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，一边搅拌，一边逐一将粉料加入搅拌机内，所述粉料包括干土、水泥、偏高岭土、硅粉、聚羧酸，每种粉料加入搅拌机的顺序无要求，但须逐一加入，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；(4)将步骤(2)发好的泡沫按照泡沫浆液97.8％、泡沫2.2％的配比加入搅拌机中，泡沫添加过程中避免泡沫随搅拌叶片飞出搅拌锅，且分批次添加，待泡沫全部加入搅拌锅后，继续搅拌5-7分钟，直至泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，搅拌锅内不可见白色未搅拌均匀的泡沫，停止搅拌。作为本专利技术的一种改进，所述步骤(1)中表面活性剂类发泡剂兑水稀释时，加入纤维素类稳泡剂，所述稳泡剂的掺入量为1％-2％。作为本专利技术的另一种改进，所述步骤(1)中十二烷基硫酸钠的掺入量为0.1％-0.2％。作为本专利技术的另一种改进，所述步骤(3)中，偏高岭土的掺入量为水泥掺量的5％，硅粉的掺入量为水泥掺量的2％。作为本专利技术的又一种改进，所述步骤(3)中，聚羧酸的掺入量为1％。作为本专利技术的更进一步改进，所述步骤(4)中，添加的泡沫质量与干土质量之比在5％-10％。为了实现上述目的，本专利技术还采用的技术方案是：一种用于深层地基处理的轻质水泥土，按质量份比计，包括以下组分：作为本专利技术的另一种改进，按质量份比计的最优值，包括以下组分：与现有技术相比，本专利技术公开了一种用于深层地基处理的轻质水泥土，相比传统水泥土，轻质水泥土用于深层地基处理其优势有二：①轻质水泥土自重小，但强度能够与传统水泥土相同甚至更高，传统水泥土桩的承载力有部分用于承担自重荷载，而轻质水泥土容重的显著降低减轻了自重荷载，则部分用于承担自重荷载的承载力能够用于承担上覆荷载，即轻质水泥土桩相比传统水泥土桩，其极限承载能力有显著提高；②传统水泥土桩的自重一般大于原地基土的自重，因此桩身自重会带来地基下卧层的沉降增加，而轻质水泥土桩的自重小于原地基土，更显著小于传统水泥土桩，自重的减轻能够带来下卧层沉降的减少，同时轻质水泥土桩在地基土中受到的浮力作用还能够减小加固区的沉降。除此之外，本案用于深层地基处理的轻质水泥土中泡沫的添加能够在轻质水泥土内部引入大量孔隙，从而使轻质水泥土的密度降低至1.05-1.15g/cm3，相比传统水泥土降低了38％左右；十二烷基硫酸钠的掺入能够减少泡沫的破裂，提高泡沫稳定性，通过掺入十二烷基硫酸钠，能够将轻质水泥土的容重减小约14％，并使轻质水泥土材料能够应用于深层地基处理；偏高岭土和硅粉能够使轻质水泥土的28d无侧限抗压强度达到2MPa左右；聚羧酸的添加能够使轻质水泥土的流动度显著提高，满足施工要求。将泡沫、偏高岭土、硅粉、聚羧酸和十二烷基硫酸钠联合使用，能够使轻质水泥土满足密度、强度和流动性的要求，具有巨大的推广价值。附图说明图1为本专利技术实施例2中轻质水泥土流动度与减水剂掺量关系的曲线图；图2为本专利技术实施例2中轻质水泥土容重与泡沫掺量关系的曲线图；图3为本专利技术实施例2中不同份量的稳泡剂掺入后轻质水泥土实测容重图；图4为本专利技术实施例2中无侧限抗压强度与硅粉掺量、养护龄期的关系图。具体实施方式以下将结合附图和实施例，对本专利技术进行较为详细的说明。实施例1一种用于深层地基处理的轻质水泥土的制备方法，包括以下步骤：(1)将表面活性剂类发泡剂，辅助加入纤维素类稳泡剂，兑水稀释80倍，加入十二烷基硫酸钠并缓慢搅拌20s以上，所述稳泡剂的掺入量为1％-2％，所述十二烷基硫酸钠的掺入量为0.1％-0.2％；(2)将步骤(1)后的混合溶液加入发泡机内，将发泡机的进水管管口放入发泡剂液面以下，并将回流管管口一同放入，然后调整发泡机的发泡压力调整旋钮至合适位置，一手拿稳发泡机出泡口，并将发泡口对准泡沫盛放容器，另一只手打开发泡机开关，开始发泡，通过表面活性剂类发泡剂引入的大量泡沫能够增加固化土体内的孔隙，显著降低容重，且孔隙能够稳定存在；适量十二烷基硫酸钠的掺入能够显著提高轻质水泥土中泡沫的稳定性，减少施工和轻质水泥土强度形成过程中的泡沫破碎，提高轻质水泥土性能的稳定性，同时使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于深层地基处理的轻质水泥土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将表面活性剂类发泡剂兑水稀释80倍，加入十二烷基硫酸钠并缓慢搅拌20s以上；(2)将步骤(1)后的混合溶液加入发泡机内，调整发泡机内发泡压力开始发泡，得到泡沫；(3)将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，一边搅拌，一边逐一将粉料加入搅拌机内，所述粉料包括干土、水泥、偏高岭土、硅粉、聚羧酸，每种粉料加入搅拌机的顺序无要求，但须逐一加入，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；(4)将步骤(2)发好的泡沫按照泡沫浆液97.8％、泡沫2.2％的配比加入搅拌机中，泡沫添加过程中避免泡沫随搅拌叶片飞出搅拌锅，且分批次添加，待泡沫全部加入搅拌锅后，继续搅拌5‑7分钟，直至泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，搅拌锅内不可见白色未搅拌均匀的泡沫，停止搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种用于深层地基处理的轻质水泥土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将表面活性剂类发泡剂兑水稀释80倍，加入十二烷基硫酸钠并缓慢搅拌20s以上；(2)将步骤(1)后的混合溶液加入发泡机内，调整发泡机内发泡压力开始发泡，得到泡沫；(3)将水倒入强制式搅拌机开始搅拌，一边搅拌，一边逐一将粉料加入搅拌机内，所述粉料包括干土、水泥、偏高岭土、硅粉、聚羧酸，每种粉料加入搅拌机的顺序无要求，但须逐一加入，当搅拌至浆液均匀且粘稠时，停止搅拌；(4)将步骤(2)发好的泡沫按照泡沫浆液97.8％、泡沫2.2％的配比加入搅拌机中，泡沫添加过程中避免泡沫随搅拌叶片飞出搅拌锅，且分批次添加，待泡沫全部加入搅拌锅后，继续搅拌5-7分钟，直至泡沫与复合水泥浆液搅拌均匀，搅拌锅内不可见白色未搅拌均匀的泡沫，停止搅拌。2.如权利要求1所述的一种用于深层地基处理的轻质水泥土的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中表...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永锋，江乃平，赵振平，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32