一种提高水泥土搅拌桩强度的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高水泥土搅拌桩强度的方法，该方法包括如下步骤：取一定质量的原状土，并根据所述原状土的质量确定水泥的掺入用量；根据水泥的掺入用量，确定粉煤灰的用量，并掺入一定量的钠基膨润土，并且将水泥、粉煤灰和钠基膨润土搅拌合成加固材料水泥浆液；通过搅拌桩机和加压设备将水泥浆液注入到所述原状土中，并将原状土和水泥浆液搅拌均匀，并倒入抗压和剪切试验模具中，形成一定强度的水泥土搅拌桩。粉煤灰和钠基膨润土比单纯掺入水泥的水泥土强度提高了3.8～4.9倍，并且该放大操作步骤简单、操作成本低廉、工作效率高、加固效果好。
【专利说明】
一种提高水泥土搅拌桩强度的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，具体是地下室基坑施工中水泥土 搅拌粧止水与加固等提高水泥土搅拌粧强度的方法，属于岩土工程施工技术领域。
【背景技术】
[0002] -般而言，水泥土搅拌粧是一种既不同于打(振、压)入式挤土粧，又不同于钻(冲、 挖)孔式置换粧的新粧种。具体地说，它采用特制的钻杆或钻头钻入地基至一定深度，喷出 水泥浆或水泥粉，并且边喷、边搅、边上提，从而使水泥浆或水泥粉沿着钻孔深度与地基土 强行拌和，待结硬后形成完整的粧体。水泥搅拌粧止水和加固效果明显，且施工过程中无振 动、无污染，对周围环境及建筑物无不良影响，经济廉价，施工简便等优点。所以我们很有必 要对它的相关性能进行研究。
[0003] 目前最常见的就是在搅拌粧中只掺入水泥，自然养护后形成具有一定强度的水泥 土，但是这种搅拌粧因为水泥成本的过高而导致搅拌粧整体成本过高，增加了工程造价成 本。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种提高水泥土搅拌粧强度的方法， 通过在水泥土中掺入粉煤灰和钠基膨润土，进而降低水泥土原料成本，提高水泥土强度。
[0005] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种提高水泥土搅拌粧强度的方法， 其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0006] 1)取一定质量的原状土，并根据所述原状土的质量确定水泥的掺入用量；
[0007] 2)根据水泥的掺入用量，确定粉煤灰的用量，并掺入一定量的钠基膨润土，并且将 水泥、粉煤灰和钠基膨润土搅拌合成加固材料水泥浆液；
[0008] 3)通过搅拌粧机和加压设备将水泥浆液注入到所述原状土中，并将原状土和水泥 浆液搅拌均匀，并倒入抗压和剪切试验模具中，形成一定强度的水泥土搅拌粧。
[0009] 进一步，所述水泥的掺入量为所述原状土质量的15%。
[0010] 进一步，所述水泥与粉煤灰的质量比为1:0.5。
[0011] 进一步，所述钠基膨润土按照所述原状土总体积的比例掺取为llkg/m3。
[0012] 进一步，所述钠基膨润土按照所述原状土总体积的比例掺取为7kg/m3。
[0013] 本发明的有益效果是：1)水泥材料成本高，该方法中添加的粉煤灰和钠基膨润土 价格均低于水泥价格，能够降低工程造价成本；
[0014] 2)由于钠基膨润土有着良好的吸水性、稳定性、膨胀性、粘结性、防渗性，粉煤灰能 降低水泥土的水化热。通过钠基膨润土和粉煤灰的结合，能在一定程度上提高水泥土搅拌 粧的抗压强度；
[0015] 3)粉煤灰和钠基膨润土比单纯掺入水泥的水泥土强度提高了3.8~4.9倍，、并且 该放大操作步骤简单、操作成本低廉、工作效率高、加固效果好。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明实施例示意图之一；
[0017] 图2为本发明实施例示意图之二；
[0018]图3为本发明实施例示意图之三。
【具体实施方式】
[0019] 下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
[0020] 一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0021] 1)取一定质量的原状土，并根据所述原状土的质量确定水泥的掺入用量；
[0022] 2)根据水泥的掺入用量，确定粉煤灰的用量，并掺入一定量的钠基膨润土，并且将 水泥、粉煤灰和钠基膨润土搅拌合成加固材料水泥浆液；
[0023] 3)通过搅拌粧机和加压设备将水泥浆液注入到所述原状土中，并将原状土和水泥 浆液搅拌均匀，并倒入抗压和剪切试验模具中，形成一定强度的水泥土搅拌粧。
[0024]所述水泥的掺入量为所述原状土质量的15%。所述水泥与粉煤灰的质量比为1: 0.5〇
[0025] 实施例
[0026] 步骤A:取一定质量的原状土，掺入水泥（原状土质量的15% )，这一步确定了确定 水泥的掺入用量；
[0027]步骤B:根据水泥、粉煤灰、钠基膨润土掺量和水灰比（水泥与粉煤灰比例）等条件 拌合成加固材料水泥浆液。具体为取钠基膨润土掺量、粉煤灰掺量两个因素，按照水灰比1: 0.5,其中钠基膨润土按体积掺量取0kg/m 3、5kg/m3、7kg/m3、9kg/m3、llkg/m 3五个水平，粉煤 灰掺量按替代水泥的掺量取〇、10 %、20 %、30 %、40 %五个水平，设计并计算出对应水泥土 的配合比，
[0028]步骤C:通过搅拌粧机和加压设备将水泥浆液注入到土中，并且将土和水泥浆液搅 拌均匀，倒入抗压和剪切试验试模，最终形成具有一定强度的水泥土试块，然后进行养护， 待7天、28天、90天后完成抗压和抗剪试验；
[0029] 步骤D:完成7天、28天、90天水泥土试件的抗压强度试验、抗剪强度试验，记录并分 析数据，分析研究粉煤灰、钠基膨润土对不同龄期水泥土性能的影响。
[0030] 表一:各参数比例含量正交表
[0032]如表一所示:采取正交试验设计方法。正交实验法是利用排列整齐的表一来对试 验进行整体设计。将粉煤灰和钠基膨润土作为两个影响因子。综合比较、统计分析，实现通 过少数的实验次数找到较好的生产条件，以达到最高生产工艺效果，这种试验设计法是从 大量的试验点中挑选适量的具有代表性的点，利用表一来安排试验并进行数据分析的方
法。
[0033] 如图1所示:该图为表一的1-25组在7天、28天、90天抗压强度折线示意图；如图2所 示:该图为表一的1 -25组在7天、28天、90天粘聚力系数值变化图；如图3所示:该图为表一的 1-25组在7天、28天、90天内摩擦角变化折线图。
[0034]由图1、图2和图3可知:粉煤灰对于7天抗压强度有减弱作用，由于粉煤灰水化速度 小于水泥熟料，故掺入粉煤灰后，早期强度普遍降低，并且存在粉煤灰掺量越高，其早期抗 压强度越低的特性。当钠基膨润土掺量大于7kg/m 3以上时，其抗压强度得到提高。由于钠基 膨润土遇水膨胀的特性，能有效减少水泥土内部孔隙，对于维护其结构稳定性有一定帮助。 由上述试验数据可知，当粉煤灰掺量为10%，钠基膨润土掺量为llkg/m3,其7天抗压强度为 最佳值。其早期抗剪强度最佳值为当粉煤灰掺量为20%，钠基膨润土掺量为llkg/m3时，其7 天抗剪强度达到最佳值。
[0035]粉煤灰中Si02、Al2〇3对粉煤灰的火山灰性质贡献很大。Al 2〇3对降低粉煤灰的熔点 有利，使其易于形成玻璃微珠，均为资源化的有益部分。其结合态的CaO含量越高，越能提高 其自硬性。故其28天强度相较于7天强度有着明显提高。钠基膨润土参与之间的作用是由于 其有效填补其内部孔隙，帮助稳固其内部结构，加强其结构稳定性，其28天抗压强度最佳的 一组为当粉煤灰掺量为20 %，钠基膨润土掺量为1 lkg/m3;其28天抗剪强度最佳值为当粉煤 灰掺量为40 %，钠基膨润土掺量为9kg/m3时。
[0036]水泥土抗压的后期强度主要影响因素是粉煤灰的掺量，粉煤灰对于水泥颗粒起到 物理分散作用，使得水泥水化更加完全。当水泥土水胶比较低时，水化慢的粉煤灰可提供水 分，使得水化反应更加充分。粉煤灰对附集在骨料颗粒周围的氢氧化钙结晶发生火山灰反 应，不仅仅产生胶凝性质的产物，并且加强了薄弱的过度区，对改善其各项性能有显著作 用，其90天抗压强度最佳值为当粉煤灰掺量为30%，钠基膨润土掺量为7kg/m 3时。其90天抗 剪强度最佳值为当粉煤灰掺量为30%，钠基膨润土掺量为llkg/m3时。
[0037]当固化剂水泥掺入量为15 %时，加入粉煤灰和钠基膨润土，比单纯采用水泥而不 加入粉煤灰和钠基膨润土形成的水泥土强度大约提高3-5倍。
[0038]以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发 明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技 术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且 未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
【主权项】
1. 一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤： 1) 取一定质量的原状土，并根据所述原状土的质量确定水泥的掺入用量； 2) 根据水泥的掺入用量，确定粉煤灰的用量，并掺入一定量的钠基膨润土，并且将水 泥、粉煤灰和钠基膨润土搅拌合成加固材料水泥浆液； 3) 通过搅拌粧机和加压设备将水泥浆液注入到所述原状土中，并将原状土和水泥浆液 搅拌均匀，并倒入抗压和剪切试验模具中，形成一定强度的水泥土搅拌粧。2. 根据权利要求1所述的一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于:所述水泥的 掺入量为所述原状土质量的15%。3. 根据权利要求1或2所述的一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于:所述水 泥与粉煤灰的质量比为1:0.5。4. 根据权利要求3所述的一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于:所述钠基膨 润土按照所述原状土总体积的比例掺取为llkg/m 3。5. 根据权利要求3所述的一种提高水泥土搅拌粧强度的方法，其特征在于:所述钠基膨 润土按照所述原状土总体积的比例掺取为7kg/m 3。
【文档编号】E02D5/46GK106088009SQ201610427059
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】胡福洪, 閤超, 陈锋, 易智宏, 钟明, 曾纪文, 王润甜, 龚艳霞
【申请人】武汉地质勘察基础工程有限公司