静钻根植桩用高强吸水性注浆材料及其配制方法与应用技术

本发明专利技术提供一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，包括以下重量份数的组分：胶凝材料组分：1份，吸水组分：0.15～0.45份，外加剂：0～0.004份，水：0.70～1.80份，其中，胶凝材料组分包括矿渣粉和水泥，矿渣粉为0.6～0.9份，水泥为0.1～0.4份，吸水组分为可溶性石膏；与现有技术相比，本发明专利技术的静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，材料组成简单，成本低、增强效果好，能有效提高过度区土体强度，确保土体有机融合韧度和刚度，充分发挥静钻根植桩承载力；本发明专利技术还提供一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料的配制方法，将胶凝材料组分、吸水组分、外加剂和水按相应配比搅拌均匀即可，具有更好的固结土强度增强效果；本发明专利技术还提供一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料的应用。用高强吸水性注浆材料的应用。用高强吸水性注浆材料的应用。

【技术实现步骤摘要】
静钻根植桩用高强吸水性注浆材料及其配制方法与应用


[0001]本专利技术涉及桩基工程
，具体而言，静钻根植桩用高强吸水性注浆材料及其配制方法与应用。

技术介绍

[0002]桩基础是工程建设中常用的基础型式，它是通过桩与土协同作用为上部结构提供承载力，桩土融合对整个桩基承载力有至关重要的影响。预制桩是桩基础常用的混凝土构件，静钻根植桩是单轴钻机进行钻孔、扩底，注入桩端和桩周水泥浆，然后将预制桩植入已成孔，从而形成基桩。静钻根植桩主要通过预制桩
‑
水泥土
‑
土三者协调作用进行荷载传递(如图1所示)，形成芯桩
→
水泥土
→
周围土体的双层应力扩散模式，因此在静钻根植桩受力体系中，水泥土发挥着重要作用，可充分发挥桩基承载性能。在施工过程中主要通过桩端、桩周注浆工艺形成水泥土，与现有注浆工艺一样，目前静钻根植桩施工过程中采用的注浆材料主要是水泥。然而静钻根植桩在钻孔过程产生泥浆含有大量的水，同时注浆工艺由于泵送要求注浆材料的水灰比也较大，大量水的存在严重影响水泥等水硬性胶凝材料水化进程，同时硬化后的固结体中产生大量孔隙结构，导致固结土强度较低；尤其是遇到高有机质含量、高含水率的软土地质条件时，土体中有机质自身结构松软，一些腐殖酸表面带有的羧基、酚羟基易解离，而氨基易质子化，从而使土壤呈酸性，同时有机质土易吸附钙离子或石灰，降低了Ca
2+
的浓度，阻碍了水泥水化过程中胶凝物质的生成，不利于土壤中硅和铝的溶解，对水泥土的水化作用有着有害影响。因此，采用水泥作为主要注浆材料，难以有效固结高含水量、高有机质含量的土体，静钻根植桩承载效果受到严峻考验。
[0003]尽管专利号为CN201710438693.6、CN201310103961.0的现有技术对注浆材料提出了改进，但它们的注浆材料仍以水泥为主要原材料，注浆材料的固化效果未得到有效改善。专利号为CN99108678.3、CN98113594.3的现有技术也进行相关改进，但这两种技术均是以矿渣为主要成分，弱化水泥水化发的作用，其中，专利号为CN98113594.3的技术方案，其同龄期土体强度仅提高1倍，仍难以满足静钻根植桩技术需求；专利号为CN99108678.3的技术方案，虽然固化体强度得到显著改善，但该技术中材料种类繁多、材料技术要求高，尤其是石膏，必须采用无水石膏，且其实施例显示，该地基水泥在使用过程中需采用0.45的水灰比才能达到2～3.5倍的强度增长效果，采用此水灰比，不仅难以泵送，且材料成本高，性价比低，无法适用于静钻根植桩注浆工艺。
[0004]因此，迫切需要一种材料成分简单、生产成本低、加固土体强度高，适用于高含水量、高有机质含量土体条件的静钻根植桩用注浆材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了克服现有技术的缺陷，提供一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，材料组成简单，成本低、增强效果好，能有效提高过度区土体强度，确保土体有机融合韧度和刚度，充分发挥静钻根植桩承载力。
[0006]本专利技术提供了一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
[0007]胶凝材料组分：1份；
[0008]吸水组分：0.15～0.45份；
[0009]外加剂：0～0.004份；
[0010]水：0.70～1.80份；
[0011]胶凝材料组分包括矿渣粉和水泥，矿渣粉为0.6～0.9份，水泥为0.1～0.4份，吸水组分为可溶性石膏。
[0012]静钻根植桩在钻孔过程产生泥浆含有大量的水，同时注浆工艺额外带入水，大量水的存在严重影响水泥、矿粉等水硬性胶凝材料水化进程，同时硬化后的固结体中产生大量孔隙结构，导致固结土强度较低。为了解决上述问题，本专利技术的矿渣粉作为胶凝材料组分的主要原材料，主要提供水化反应所需的钙、铝、硅化学物质；胶凝材料组分中的水泥与水反应，主要产生CSH凝胶和Ca(OH)2,CSH凝胶可进一步增加注浆材料的致密性，Ca(OH)2在促进上述反应的同时也为钙矾石的稳定性提供条件，且在透气性较差、温度低的地基土中钙矾石也不会被碳化，更能稳定存在，为固结土提供强度。其次，本专利技术将可溶性石膏作为吸水组分，主要利用石膏的化学吸水功能，其化学反应机理如下式(1)和式(2)：
[0013]3CaO
·
Al2O3+CaSO4+32H2O
→
3CaO
·
Al2O3·
3CaSO4·
32H2O
ꢀꢀꢀ
式(1)；
[0014]从上述反应可看出，3CaO
·
Al2O3和4CaO
·
Al2O3+Fe2O3+6CaSO4+2Ca(OH)2可以通过化学吸附96份H2O，在石膏量充足的条件下，吸收大量水的同时生成大量针状、结晶度较高的钙矾石，从而提高固结土的强度。本专利技术矿渣粉中的CaO和SiO2含量与水泥相当，但Al2O3含量较高，添加石膏吸水成分后，大量吸水留下空隙，为钙矾石的生成提供充分空间，吸水反应生产的钙矾石束缚土颗粒移动，同时还利用自身膨胀性特性挤压松软土体，进而进一步提高整体强度。再者，本专利技术的外加剂为有助于浆体分散的组分，防止浆体分层，确保注浆材料分散均匀，便于注浆。另外，本专利技术的静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，采用上述材料，组成简单，成本低、增强效果好，能有效提高过度区土体强度，确保刚性预制桩和土壤的有机融合，充分发挥静钻根植桩承载力。
[0015]作为优选，可溶性石膏为脱硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一种或多种。
[0016]进一步地，外加剂为羟丙基甲基纤维素和可再分散性乳胶粉中的一种或多种。
[0017]羟丙基甲基纤维素能提高注浆材料的分散性，有效控制浆液中的超细颗粒团聚及絮凝趋势，提高浆液的可注性及扩散距离，确保不易分层离析，提高浆液泵送稳定性，最终保证浆液具有高效的工作性能。
[0018]作为优选，可再分散性乳胶粉为5022L或5010N可再分散性乳胶粉，掺入一定量的可再分散性乳胶粉可提高微膨胀无机注浆材料的粘结性、耐水性、耐磨性、内聚稳定性等。
[0019]进一步地，水与水泥的重量比为0.6～1.2。为满足静钻根植桩注浆工艺要求，浆体中必须含有充足的水，本专利技术采用0.6～1.2的水灰比制成高含水量的浆体可满足静钻根植桩注浆工艺要求。
[0020]本专利技术还提供一种静钻根植桩用高强吸水性注浆材料配制方法，包括以下步骤：
将胶凝材料组分、吸水组分、外加剂和水按相应配比搅拌均匀即可。
[0021]本专利技术利用价格低廉、资源丰富的工业废渣矿渣粉作为主要原材料，并辅以少量水泥，利用可溶性石膏作为吸水组分，配制方法简便，制成的注浆材料不仅材料组分简单，使用简便，满足静钻根植桩注浆工艺要求，且增强效果显著，同条件下，与纯水泥注浆材料形成的水泥土对比，本专利技术经过无数次创造性试验，获得每个组分的配比，注浆材料形成的固结土同龄期强度可提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：胶凝材料组分：1份；吸水组分：0.15～0.45份；外加剂：0～0.004份；水：0.70～1.80份；所述胶凝材料组分包括矿渣粉和水泥，所述矿渣粉为0.6～0.9份，所述水泥为0.1～0.4份，所述吸水组分为可溶性石膏。2.根据权利要求1所述的静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，其特征在于，所述可溶性石膏为脱硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的静钻根植桩用高强吸水性注浆材料，其特征在于，所述外加剂为羟丙基甲基纤维素和可再分散性乳胶粉中的一种或两种。4.根据权利要求3所述的静钻根植桩用高强吸水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：明维，张日红，张芳芳，王婷婷，邱风雷，
申请(专利权)人：宁波中淳高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：