一种自结晶膨胀型地基加固料及地基加固方法与流程

1.本发明涉及地基处理材料技术领域，具体是一种自结晶膨胀型地基加固料及地基加固方法。


背景技术：

2.在道路、地基以及岩土工程建设中，需要对地基、路基以及岩体等进行填充加固，以满足工程建设的质量要求。
3.目前，常规的填充注浆材料中主要包含水泥、高聚合物等，水泥注浆虽然可以提高土体强度和刚度，但存在耐久性差、养护周期长、不结晶、凝固收缩、后期强度低、使用寿命短等缺陷；高聚合物注浆虽然具有化学反应速度快，强度增加快、养生时间短、膨胀率高等优点，但存在后期塑性变形、疲劳变形大、单价太高等致命缺点，且水泥、高聚合物的生产、使用伴随高能耗、高二氧化碳排放等缺点，与绿色环保、可持续发展的理念不符。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种自结晶膨胀型地基加固料及地基加固方法，该自结晶胀膨型地基加固料在与水混合后，所形成的浆液流动性好，密度高，抗压强度大，凝固时间短，且凝固所形成的结晶体强度高、水稳定性好，具有高抗渗性、高抗冲刷性以及优良的耐久性能。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.一方面，提供了一种自结晶膨胀型地基加固料，按重量份计，其包括：
7.高铝水泥400-500份
8.石英粉200-300份
9.金刚砂200-300份
10.膨胀剂10-30份
11.增稠剂11-25份
12.分散剂15-30份
13.促硬剂10-30份
14.缓凝剂15-25份。
15.优选的，所述高铝水泥细度模数为800-1000目，其作为碱激发剂，具有早期强度高、抗盐侵蚀性能强、水稳定性好等特点。
16.优选的，所述石英粉细度模数为1000-1200目，用于提高浆液活性。
17.优选的，所述金刚砂细度模数为1000-1200目，其作为主要填充材料，具有提高浆液密度，提高排水、挤泥浆的效果。
18.优选的，所述膨胀剂包括uea膨胀剂、aea膨胀剂、hea膨胀剂中的一种或几种，其作用作用在于抑制浆料收缩，避免浆料收缩过大引起体积变化，导致地基开裂，且保证界面黏结效果，从而改善地基加固效果。
19.优选的，所述增稠剂包括第一增稠剂和第二增稠剂，且按重量份数计，所述第一增稠剂有10-20份，第二增稠剂有1-5份；
20.其中，所述第一增稠剂包括聚氨酯增稠剂，第二增稠剂包括生石膏、乙氧基化烷基硫化钠、十二烷基磺酸钠、减水剂中的至少两种，可通过增稠剂改善地聚合物浆液的和易性，防止离析，提高工效。
21.优选的，所述分散剂包括醋酸乙烯酯与乙烯共聚物、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚物中的一种或两种物。
22.优选的，所述促硬剂包括lico3。
23.优选的，所述缓凝剂包括柠檬酸钠。
24.另一方面，还提供一种利用上述自结晶胀膨型地基加固料实施的地基加固方法，其包括如下步骤：
25.s1、施工准备：
26.根据探地雷达检测数据，确定地基待加固区域x的纵横向范围及竖向深度，按安全作业要求对待加固区域进行临时封闭；
27.s2、孔位布置：
28.根据病害分布，采用“之”字型、放射型或梅花桩型进行注浆孔孔位布置，且标示注浆孔的点位p，点位间距可根据病害特点设定，如点位间距可为0.5-1m 或2.0～2.5m；
29.s3、钻孔及清孔：
30.采用高效电锤钻，在已被标识的点位p上进行钻孔作业，且钻孔时钻机保持与作业面垂直，避免左右晃动；
31.钻孔深度到达设计深度后将钻杆上下抽动若干次，以将钻孔内的废杂粉末、松散泥土和杂质排出，以得到孔径为1cm注浆孔p1，1cm注浆孔较2-5cm注浆孔而言，钻孔效率更高、人力物力成本更低，同时可更有效控制、减少浆液冒出；并且用清扫工具将注浆孔p1孔内以及周围的灰尘杂物清扫干净；
32.s4、埋设注浆头：
33.在所述注浆孔p1内埋设外径与注浆孔p1匹配的注浆头，且选择与注浆深度相匹配长度和与注浆头、注浆孔相匹配直径的硬质pvc管用于控制注浆液压力释放点的深度，进而达到“精准注浆”的目的；
34.s5、管口周围密封：
35.埋入注浆管后，调节注浆头膨胀度，并用钢管固定注浆头；
36.s6、浆液拌制：
37.将上述自结晶胀膨型地基加固料与水进行混合搅拌，以得到注浆浆液，且按照质量比计，水：自结晶胀膨型地基加固料＝(0.3-0.4)：1；混合搅拌采用“双缸并联”拌合方式，提高拌合效率进而提高整体注浆效率，同时采用“双缸并联”拌合使得混合料拌合更均匀、更充分。
38.且搅拌时在搅拌罐内做水位标记，搅拌时间45-60s，拌制好的注浆浆液应色泽均匀，无粉团、沉淀、花白粉等，且流动性符合注浆稠度要求；注浆浆液配制后，应立即使用，以免凝固，每天施工完毕，制浆用的搅拌罐应及时清洗干净；
39.s7、注浆：
40.启动注浆设备，调整压力至设计压力1.0～2.0mpa，将所述注浆浆液注入所述注浆孔p1内，注浆浆液的扩散半径r为1-3m；
41.注浆时，若注浆压力上升至超过设计注浆压力时或注浆设备活塞停止15s以上时或路面抬升时立即停止注浆，拔出注浆头，移至下一注浆孔进行注浆；
42.s8、冒浆孔封堵：
43.及时用木塞封闭注浆时的冒浆孔(观察孔)，并用土工布擦洗注浆孔周边溢出的注浆浆液；
44.s9、养护：
45.注浆完毕后，及时用高压水将地面上的浆液冲洗干净；且对待加固区域进行养护，养护时间为0.5-5h，养护完毕后即可开放交通。
46.本发明的有益效果是：
47.本发明中的自结晶膨胀型地基加固料在与水混合后，所形成的浆液流动性好，密度高，抗压强度大，凝固时间短，且凝固所形成的结晶体强度高、水稳定性好，具有高抗渗性、高抗冲刷性以及优良的耐久性能。
附图说明
48.图1为注浆孔的布置示意图；
49.图2为本发明中的注浆浆液经初凝、终凝形成结晶体；
50.图3为本发明中凝固后形成的结晶体与被加固体所形成结构的剖面图；
51.图4为地基未进行加固前的雷达探测结果；
52.图5为通过本发明的地基加固方法对地基进行加固后的雷达探测结果。
具体实施方式
53.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
54.实施例1：
55.本实施例中，1“份”为1g，则按重量份计，本实施例中的自结晶膨胀型地基加固料包括：高铝水泥480g、石英粉200g、金刚砂220g、uea膨胀剂15g、聚氨酯增稠剂20g、生石膏1g、乙氧基化烷基硫化钠2g、醋酸乙烯酯与乙烯共聚物18g、促硬剂28g、缓凝剂17g。
56.实施例2：
57.本实施例与实施例1的不同之处在于，则按重量份计，本实施例中的自结晶膨胀型地基加固料包括：高铝水泥420g、石英粉260g、金刚砂250g、aea膨胀剂+hea膨胀剂共10g、聚氨酯增稠剂15g、生石膏3g、乙氧基化烷基硫化钠 2g、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚物15g、促硬剂10g、缓凝剂18g。
58.其他与实施例1相同，不再赘诉。
59.实施例3：
60.本实施例与实施例1的不同之处在于，则按重量份计，本实施例中的自结晶膨胀型地基加固料包括：高铝水泥400g、石英粉290g、金刚砂200g、hea膨胀剂28g、聚氨酯增稠剂20g、乙氧基化烷基硫化钠2g、十二烷基磺酸钠共3g、醋酸乙烯酯与乙烯共聚物13g、乙烯与
氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚物共15g、促硬剂15g、缓凝剂21g。
61.其他与实施例1相同，不再赘诉。
62.实施例4：
63.本实施例与实施例1的不同之处在于，则按重量份计，本实施例中的自结晶膨胀型地基加固料由以下组分组成：高铝水泥430g、石英粉223g、金刚砂240g、 uea膨胀剂+aea膨胀剂+hea膨胀剂26g、聚氨酯增稠剂16g、生石膏1g、乙氧基化烷基硫化钠1g、十二烷基磺酸2g、减水剂1g、醋酸乙烯酯与乙烯共聚物24g、促硬剂16g、缓凝剂24g。
64.其他与实施例1相同，不再赘诉。
65.实施例5：
66.本实施例与实施例1的不同之处在于，则按重量份计，本实施例中的自结晶膨胀型地基加固料由以下组分组成：高铝水泥448g、石英粉235g、金刚砂208g、 uea膨胀剂+aea膨胀剂共19g、聚氨酯增稠剂14g、生石膏3g、乙氧基化烷基硫化钠1g、十二烷基磺酸钠1g、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚物22g、促硬剂28g、缓凝剂20g。
67.对比例：
68.按质量计算，对比例中采用的地基加固料由以下组分组成：矿渣粉158g，粉煤灰220g，混凝土微粉126g，水玻璃溶液365g，氢氧化钠95g，减水剂13g，膨胀剂11g，缓凝剂7g，消泡剂3.5g，防水剂3.5g。
69.对上述实施例1-5以及对比例中的地基加固料均按照水灰比0.3：1(即质量比水：地基加固料＝0.3：1)进行充分混匀，对所得地基加固料浆液进行性能测试，性能指标如表1所示。
70.表1地基加固料浆液性能指标
[0071][0072][0073]
从表1中可以看出，本发明的地基加固料流动性明显好于对比例，初凝时间、终凝时间均短于对比例，且密度均在2.5g/cm3左右，由此，当本发明中的地基加固料浆液注入到
地基后，由于浆液密度比水和泥浆密度大很多，由此可以快速下沉，使得注浆孔内的水和泥浆快速上浮排出，加强注浆效果，同时，本发明中的地基加固料浆液在不同时间段的抗压强度均显著由于对比例，说明其具有优异的加固性能。
[0074]
此外，将本发明实施例1中的地基加固料用于实施上述地基加固方法，其相关指标检测如下。
[0075]
如图2所示，本发明中的注浆浆液填充到路基空隙中后，经初凝、终凝形成结晶体，凝固无收缩，且凝固时微膨胀，结晶体强度最高可达70mpa，从而使结晶体与原地基形成均质弹模体。
[0076]
进一步的，如图3所示，凝固后形成的结晶体可与胶结、挤密的被加固体形成体系连续的结晶树，水稳定性≥99，其收缩率及与旧道路基层粘结面弯拉粘结强度均符合道路加固相关技术规范，具有高抗渗性、高抗冲刷性以及优良的耐久性能。
[0077]
此外，本发明还对加固处理后的地基进行雷达探测：
[0078]
从图4中可以看出，在未进行加固处治前，地基水泥板下有脱空、基层松散不密实的现象发生，从图5中可以看出，在通过本发明的地基加固料对地基进行加固后，地基水泥板下无脱空及不密实区域，病害处治效果良好。
[0079]
综上所述，本发明的自结晶膨胀型地基加固料在与水混合后，所形成的浆液流动性好，凝固时间短，且凝固所形成的结晶体强度高、水稳定性好，具有高抗渗性、高抗冲刷性以及优良的耐久性能，由此，本发明自结晶胀膨型地基加固料的推广，将极大降低工程的造价，并在提升路面使用寿命的同时起到保护环境的作用。
[0080]
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0081]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。