一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法技术

本发明专利技术公开了一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法，软土固化剂原料中各组份的质量百分含量为：碳酸化钢渣35.0％～42.0％，矿渣粉22.0％～27.0％，粉煤灰6.0～10.0％，水泥24.0％～35.0％，石灰、石膏或二者的任意比例混合物2.0～5.0％。软土、水和软土固化剂质量之和按照100％计时，软土固化剂的掺入比为12.0～20.0％；本发明专利技术按照0.45～0.55水灰比掺水，搅拌制成软土固化剂浆液注入到软土地基中。本发明专利技术利用碳酸化钢渣、矿渣粉和粉煤灰代替水泥固化剂，不仅解决工业固废利用率低的问题，且大大降低了软土地基搅拌桩加固成本，也解决了城市发展建设中软土地基的处理问题，满足《软土地基搅拌桩加固法技术规程》(YBJ225

【技术实现步骤摘要】
一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法


[0001]本专利技术涉及一种以工业固体废物为主要原料的软土地基的加固方法，属于软土地基加固


技术介绍

[0002]我国是钢铁生产大国，每年产生大量的钢渣排放。长期以来，我国的钢渣利用率低，但每年仍以数千万吨的排渣量递增，大量钢渣堆积成渣山，占用大量土地。针对大量钢渣被废弃堆积，难以充分利用，重要原因是其组成中含有大量游离氧化物(f
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CaO、f
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MgO)，这些游离氧化物容易与水或水蒸气反应产生体积膨胀(f
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CaO、f
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MgO反应后的膨胀率分别为98％、148％)导致钢渣及钢渣处置后的尾渣难以进行大规模建材化利用,钢渣利用率低(低于20％)、堆存量大、堆放时间长(需陈化约6个月以上)。
[0003]钢铁生产过程也排放大量二氧化碳，也是我国工业固体废弃物造成大气环境污染的一种来源。因此利用钢渣中的钙镁组分与二氧化碳发生碳酸化反应，生产稳定的碳酸盐产品，不仅可以大规模固定CO2，也可以使得钢渣的物化性能得到改变。钢渣碳酸化不仅可就近利用钢厂副产品钢渣固定其副产品废气CO2，还可以显著降低钢渣中的游离氧化物(可将f
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CaO降低到1％以下)，促进钢渣利用，实现以废治废，循环利用，具有重要的社会意义和工程应用研究背景。
[0004]另外，我国是一个人口大国，人口增长速率较快。近年来，我国的基础设施建设发展速度有大幅的提高，对土地的需求量越来越大。全国的耕地数量也在减少。这就使得我们把眼光放在了软弱地基上，充分利用和用好这些软土地基具有深远的意义。软弱土质具有天然含水量大，塑性指数大、天然孔隙比大、重度小、渗透性小等特点。具有高压缩性，强度很差，不能直接用于工程建设，地基处理等。需要采取措施对软土进行处理，提高软土路基的稳定性，以及荷载承载能力。
[0005]软土路基处理方法较多，分类也各有不同，包括：砂垫层法、强夯法、换填法、静力排水固结法、碎石桩法。《基层建设》2019年第33期发表的“浅析软土地基加固处理方法在道路工程中的应用”也介绍了几种常用软土地基处理方法包含：(1)浅层处理；(2)排水固结法处理；(3)粒料桩处理；(4)加固土桩处理；(5)水泥粉煤灰碎石桩(CFG)处理。但概括来说，目前固化软土地基最常用方式是添加水泥进行搅拌，通过使用特制的搅拌机械往软土中喷洒水泥进行搅拌，从而起到加固软土地基的作用。但随着现代会城市发展对环保要求的提升，使用大量水泥作为材料的固化剂已经无法满足社会的需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，而提供一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法，以解决现有软土地基处理中使用大量水泥，无法满足社会需求以及钢铁厂产生的废料难以进行处理的问题。
[0007]本专利技术一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法，采用的软土固化剂原料
中各组份的质量百分含量为：碳酸化钢渣35.0％～42.0％，矿渣粉22.0％～27.0％，粉煤灰6.0～10.0％，水泥24.0％～35.0％，石灰、石膏或二者的任意比例混合物2.0～5.0％；其中工业固废碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰占软土固化剂总量的64.0～74.0％；按照以下工艺实施：
[0008]1)软土固化剂掺入量
[0009]软土、水和软土固化剂质量之和按照100％计时，软土固化剂的掺入比为12.0～22.0％；
[0010]2)施工工艺
[0011](1)软土固化剂浆液的制备：按配比称取碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰、水泥、石灰和/或石膏置于配样桶中，充分混合，然后按照0.45～0.55水灰比掺水，搅拌制成软土固化剂浆液；所述水灰比一般采用0.5为佳。
[0012](2)场地平整、放样：根据可靠的水准点及控制桩点位，进行场地平整及放样。
[0013](3)钻孔、喷浆：桩机应按设计桩位准确定位；所述的桩机采用搅拌钻机，启动搅拌钻机，搅拌钻机的钻头下钻至设计深度后，再反向旋转提升钻头，边提升边通过软土固化剂浆液发送装置向钻孔中喷软土固化剂浆液，搅拌钻机的钻头提升速度不宜大于0.8m/min；搅拌钻机的钻头提升至桩顶高程时，关闭软土固化剂浆液发送装置，再循环一次“下钻－提升、喷浆”直至完成该桩的施工，之后进行下一根桩的施工；搅拌钻机的钻头钻入0.5米后开动空压机，喷压缩空气。
[0014]所述设计深度必须进入持力层≥0.5m。软土固化剂浆液发送装置为现有技术中的水泥发送装置，其转速不小于50转/分。
[0015]需要注意的是，软土固化剂浆液在发送前应严格过滤，一般采用两道过滤工序。制备好的浆液不得离析，不得停置过长(不超过2h)，以免浆液内结块，损坏泵体。泵送浆液前，管路应保持潮湿，以利输浆。
[0016](4)清洗、移位：桩机移位前，应向桩机的集料斗中注人适量清水，开启浆泵，清洗全部管路中残存的浆液，直至管体干净，并将搅拌钻机的钻头清洗干净后，方可移位；
[0017](5)取样、检测：对钻芯进行取样、检测，检测桩身无侧限抗压强度是否满足《软土地基搅拌桩加固法技术规程》(YBJ225
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91)要求，即要求其上中、下、部28d无侧限抗压强度的平均值不小0.8MPa，最小值不小于设计强度的1/3。
[0018]所述的软土固化剂原料中各组份的质量百分含量优选为：碳酸化钢渣36.0％～41.0％，矿渣粉23.0％～26.0％，粉煤灰7.0～9.0％，水泥24.0％～31.0％，石灰、石膏或二者的任意比例混合物3.0～4.0％；其中工业固废碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰占软土固化剂总量的66.0～73.0％。
[0019]所述的碳酸化钢渣需控制粒径，粒径在2mm以下为宜，且越细效果越好，一般控制为1mm以下粒级质量占比80％以上。
[0020]进一步地，所述的碳酸化钢渣中，粒径≤1mm的物料质量占比≥80％为佳；所述的水泥为≥42.5级普通硅酸盐水泥。
[0021]更进一步地，步骤(3)中，搅拌钻机的钻头至少下钻至持力层0.5m，软土固化剂浆液发送装置的转速不小于50转/分。
[0022]本专利技术一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法采用以上技术方案后，具
有以下有益效果：
[0023](1)用碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰等工业固体废物代替水泥，不仅解决冶金工业固废利用率低的问题，而且大大降低了软土地基搅拌桩加固成本；
[0024](2)首次将碳酸化钢渣用于软土地基加固，碳酸化钢渣为稳定的碳酸盐产品，游离氧化物含量低、安定性好；
[0025](3)提高了软土地基的承载能力，桩身无侧限抗压强度时均满足《软土地基搅拌桩加固法技术规程》(YBJ225
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91)要求；
[0026](4)本专利技术在施工过程中无振动、无噪音，对环境无污染；
[0027](5)对土体无侧向挤压，相对于传统水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以工业固废为主要原料加固软土地基的方法，其特征在于所述的软土固化剂原料中各组份的质量百分含量为：碳酸化钢渣35.0％～42.0％，矿渣粉22.0％～27.0％，粉煤灰6.0～10.0％，水泥24.0％～35.0％，石灰、石膏或二者的任意比例混合物2.0～5.0％；其中工业固废碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰占软土固化剂总量的64.0～74.0％；按照以下工艺实施：1)软土固化剂掺入量软土、水和软土固化剂质量之和按照100％计时，软土固化剂的掺入比为12.0～22.0％；2)施工工艺(1)软土固化剂浆液的制备：按配比称取碳酸化钢渣、矿渣粉、粉煤灰、水泥、石灰和/或石膏置于配样桶中，充分混合，然后按照0.45～0.55水灰比掺水，搅拌制成软土固化剂浆液；(2)场地平整、放样：根据可靠的水准点及控制桩点位，进行场地平整及放样；(3)钻孔、喷浆：桩机应按设计桩位准确定位；所述的桩机采用搅拌钻机，启动搅拌钻机，搅拌钻机的钻头下钻至设计深度后，再反向旋转提升钻头，边提升边通过软土固化剂浆液发送装置向钻孔中喷软土固化剂浆液，搅拌钻机的钻头提升速度不宜大于0.8m/min；搅拌钻机的钻头提升至桩顶高程时，关闭软土固化剂浆液发送装置，再循环一次“下钻－提升、喷浆”直至完成该桩的施工，之后进行下一根桩的施工；(4)清洗、移位：桩机移位前，应向桩机的集料斗中注人适量清水，开启浆泵，清洗全部管路中残存的浆液，直至管体干净，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯宜峰，吴小刚，谢胜华，秦柯，代永新，朱君星，唐恺，赵蒙生，曾学敏，周玉新，赵骏，
申请(专利权)人：华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有限公司中钢集团马鞍山矿院工程勘察设计有限公司，
类型：发明
国别省市：