一种预碳化改性复合桩的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种预碳化改性复合桩，在设定桩位上打桩孔；启动搅拌桩机至提升状态，并在螺旋钻头提升的同时喷固化剂；搅拌桩机反复下钻和提钻，使土体和固化剂搅拌均匀形成混合土体；钻头撤出桩孔，封闭桩孔并向桩孔内通入温度高于50℃的CO

A preparation method of pre carbonization modified composite pile

【技术实现步骤摘要】
一种预碳化改性复合桩的制备方法
本专利技术涉及软土层桩基础领域，尤其涉及一种预碳化改性复合桩的制备方法。
技术介绍
软土层是天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑-流塑状态的黏性土层。在现有的土木建筑工程中，经常需要在软土层进行桩基础的建设。常用的桩基础有水泥搅拌桩和钢筋混凝土桩等，软土的土体含水量高、强度低，形成的搅拌桩桩身强度交底，再加上软土层的承载力低、抗剪强度很低等特点，使搅拌桩的强度很难满足大工程的需要；钢筋混凝土桩虽然强度高，但造价也很高，而且，在桩体受力时，桩周围的软土层容易先发送破坏，使桩身强度不能充分发挥。
技术实现思路
本专利技术提供一种预碳化改性复合桩的制备方法，可以在软土层制备高强度的桩基础，而且成本较低。一种预碳化改性复合桩的制备方法，包括以下步骤：S1：在设定桩位上启动搅拌桩机至贯入状态，直至螺旋钻头旋压贯入至设定深度；S2：启动搅拌桩机至提升状态，并在螺旋钻头提升的同时喷固化剂；S3：搅拌桩机反复下钻和提钻，使土体和固化剂搅拌均匀形成混合土体；S4：钻头撤出桩孔，封闭桩孔并向桩孔内通入温度高于50℃的CO2气体；S5：使混合土体预碳化改性获得改性土；S6：将改性土取出，在桩孔外破碎，并掺入固化剂、调整含水率获得混合改性土；S7：将混合改性土分层填入桩孔并夯实；S8：在夯实的改性土桩中打孔，并钻入透气钢管；S9：将桩孔封闭，通过透气钢管向桩孔内注入CO2；S10：混合改性土碳化后，在透气钢管内做碎石桩，碎石桩与碳化后的混合改性土复合成桩。进一步地，S4中CO2气体温度为70℃-80℃，并维持桩孔内气体压力0.4MPa。进一步地，所述固化剂包括钢渣微粉85-95份、水泥1-10份和碳化增强剂1-5份，其中钢渣微粉的比表面积为250m2/kg-350m2/kg，碳化增强剂为碱土金属氧化物。进一步地，CO2气体纯度大于95％，进一步地，S5中预碳化时间为2h-6h。进一步地，S9中注入CO2使管内气压稳定在0.1MPa-0.3MPa之间并持续6h-10h。进一步地，S2中当原位土体的含水率大于20％时，则喷洒固化剂粉体，原位土体的含水率小于10％时，则喷洒固化剂浆体，原位土体的含水率介于10％-20％之间时，固化剂粉体和浆体同时喷出。进一步地，S6中调整含水率至8％-12％。本专利技术提供的一种预碳化改性复合桩的制备方法，通过对软土层土体预碳化改性处理，提高土体工程性能，大幅提高桩体强度，而且成桩速度快，强度高，工程造价低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中预碳化改性复合桩的制备方法示意图；图2为本专利技术实施例中预碳化改性复合桩的成桩结构示意图。图中：1、软土层；2、预碳化改性复合桩；3、透气钢管；4、密封罩；5、CO2气罐；6、气体加热装置。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1、图2所示，一种预碳化改性复合桩的制备方法，步骤如下：场地平整，搅拌桩机就位，将桩机的螺旋钻头垂直对准设定的桩孔位置，启动搅拌桩机至贯入状态，螺旋钻头转动切削软土层1的土体，搅拌叶片破碎并搅拌桩孔内土体并不断深入，直至螺旋钻头旋压贯入至设定深度；启动搅拌桩机至提升状态，并在螺旋钻头提升的同时喷固化剂；固化剂的状态根据原位土体含水率而定，土体含水率大于20％时，则喷洒固化剂粉体，土体含水率小于10％时，则喷洒固化剂浆体，土体含水率介于10％-20％之间时，固化剂粉体和浆体同时喷出。螺旋钻头旋转搅拌的同时喷洒粉体或浆体为现有技术，此处不再赘述。固化剂包括钢渣微粉85-95份、水泥1-10份和碳化增强剂1-5份(份为重量份)，其中钢渣微粉的比表面积为250m2/kg-350m2/kg，碳化增强剂为碱土金属氧化物。比表面积为250m2/kg-350m2/kg的钢渣微分可以具有较好的反应活性，同时价格适中，适合工程广泛使用。碳化增强剂为碱土金属氧化物，如氧化镁、氧化钙等，碳化增强剂可以增强碳化反应的进行。钢渣是伴随炼钢过程中排放的一种固体废弃物，约占粗钢产量的10％-15％，与水泥矿物组成相似，但水化活性低，且含有大量的导致安定性不良的游离CaO和游离MgO，但也因此使钢渣具有很高的碳化潜力。钢渣微粉具有较高的水化活性，钢渣中的钙容易溶出发生碳化反应，而且价格适中，成本可控。碳化反应为自发热反应，反应迅速，无需外部热源，主要的反应方程式为：Cx-S-Hy+xCO2→SiO2·yH2O+xCaCO33CaO·SiO2+3CO2+nH2O→SiO2·nH2O+3CaCO32CaO·SiO2+2CO2+nH2O→SiO2·nH2O+2CaCO3CH/MH+CO2→Ca/MgCO3+H2O反应生成的碳酸盐晶体、凝胶态二氧化硅可以起到很好的孔隙填充作用，强度发展迅速，碳化数小时内强度便可超过养护28d的水泥土。且其结构致密，耐久性和对粘粒的封存效果优异。钢渣的施用不仅可以大体量消纳工业固废，相比其他水泥基固化剂在大规模淤泥固化项目中的施用，更有经济性。搅拌桩机反复下钻和提钻，使土体和固化剂搅拌均匀形成混合土体；将固化剂与土体充分混合后，将钻头撤出桩孔，并使用密封罩将顶部封闭，密封罩主体材质为不锈钢，密封罩内设有保温层，密封罩一部分插入涂层中，插入的高度不小于400mm，用于保证密封罩的密封性。密封罩上设有温度传感器和压力传感器，用于检测密封罩内的温度和气压，密封罩上设有通气孔，通过通气孔向桩孔内通入温度高于50℃的CO2气体，CO2气体的纯度大于95％，保持气体压力为0.4MPa，使混合土体进行预碳化，预碳化时间为6h-8h；向孔内通入较高温度的CO2气体，并将CO2气体封闭在桩孔内，使混合土体发生碳化，优选地，CO2气体的温度为70℃-80℃，CO2气体热稳定性高，高温CO2气体使碳化反应更容易发生。混合土体预碳化改性后获得改性土。软土层土体含水量大，粘度高，直接碳化强度低。通过预碳化，将土体中的粘粒预先包裹，使土体改性，使土体具备高强度碳化的条件。将改性土取出，在桩孔外破碎磨细，过5mm筛，并掺入固化剂、调整含水率至8％-12％获得混合改性土；将混合改性土分层填入桩孔并夯实，压实系数不低于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预碳化改性复合桩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：在设定桩位上启动搅拌桩机至贯入状态，直至螺旋钻头旋压贯入至设定深度；/nS2：启动搅拌桩机至提升状态，并在螺旋钻头提升的同时喷固化剂；/nS3：搅拌桩机反复下钻和提钻，使土体和固化剂搅拌均匀形成混合土体；/nS4：钻头撤出桩孔，封闭桩孔并向桩孔内通入温度高于50℃的CO

【技术特征摘要】
1.一种预碳化改性复合桩的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在设定桩位上启动搅拌桩机至贯入状态，直至螺旋钻头旋压贯入至设定深度；
S2：启动搅拌桩机至提升状态，并在螺旋钻头提升的同时喷固化剂；
S3：搅拌桩机反复下钻和提钻，使土体和固化剂搅拌均匀形成混合土体；
S4：钻头撤出桩孔，封闭桩孔并向桩孔内通入温度高于50℃的CO2气体；
S5：使混合土体预碳化改性获得改性土；
S6：将改性土取出，在桩孔外破碎，并掺入固化剂、调整含水率获得混合改性土；
S7：将混合改性土分层填入桩孔并夯实；
S8：在夯实的改性土桩中打孔，并钻入透气钢管；
S9：将桩孔封闭，通过透气钢管向桩孔内注入CO2；
S10：混合改性土碳化后，在透气钢管内做碎石桩，碎石桩与碳化后的混合改性土复合成桩。


2.根据权利要求1所述的一种预碳化改性复合桩的制备方法，其特征在于，S4中CO2气体温度为70℃-80℃，并维持桩孔内气体压力0.4MPa。


3.根据权利要求1所述的一种预碳化改性复合桩的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔春义，于春阳，易南概，赵九野，辛宇，梁志孟，王本龙，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21