阅读说明：本技术 一种新型地下工程固化材料 (Novel underground engineering curing material ) 是由 虞佰先 曹伟男 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型地下工程固化材料,包括固化剂,固化剂为粉末物理混合体,固化剂成分包括超细颗粒材料EWEC材料、粉煤灰、矿渣、脱硫渣、纤维材料；固化剂通过加水搅拌与细颗粒软土混合后能形成高效结晶水化物。该固化剂可以广泛用于基坑软弱土体加固、止水帷幕、路基换填、复合地基项目中,通过利用工业矿渣、粉煤灰等废料,降低材料成本,减少环境污染。(The invention discloses a novel underground engineering curing material, which comprises a curing agent, wherein the curing agent is a powder physical mixture, and the curing agent comprises an ultrafine particle material EWEC material, fly ash, slag, desulfurization slag and a fiber material; the curing agent is mixed with fine-particle soft soil by adding water and stirring to form high-efficiency crystalline hydrate. The curing agent can be widely applied to projects of foundation pit soft soil body reinforcement, waterproof curtains, roadbed replacement and filling and composite foundation, and reduces material cost and environmental pollution by utilizing waste materials such as industrial slag, fly ash and the like.)

一种新型地下工程固化材料

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体来说是一种新型地下工程固化材料。

背景技术

在很多软土地基、路基、隧道及地下工程中，采用土体固化剂对原有地基进行相应处理， 以满足工程要求，如路基工程和多层建筑中，原有地基承载力无法满足要求，一般通过固化 剂形成复合地基或拌和换填等方法进行加固处理，提高地基承载力以满足工程设计要求；在 基坑工程中，利用土体固化剂与原位土体搅拌形成止水帷幕、重力式挡墙，加固坑内软弱土 体等，土体固化剂在现代工程建设中发挥重要作用，使用领域越发广泛。

自20世纪以来，一些经济发达国家已经在市政工程、港口等领域，采用土体加固技术对 土体进行改良，取得良好工程及经济效益。通过多年技术发展，美、日、德等国家的土体改 良技术已经由“单一的石灰、水泥、粉煤灰等原料”发展到深层次的新材料-土体固化剂，如 ISS固化剂、奇极土体固化剂、Aught-set、帕尔玛土体固化酶等，这些材料广泛应用于道路、 土木工程、环境保护等领域。而我国在20世纪90年代才引进土体固化剂，在消化吸收国外 经验基础上，研发了一些土体固化剂产品，丰富了我国地下工程材料领域技术，为地基土换 填、盐渍土处理、基坑回填等施工提供技术保障。

土体固化剂大致分为三类：电离子类土壤固化剂、生物酶类固化剂、水化类固化剂。水 化类固化剂在我国工程项目应用的较为广泛，一般采用石灰、水泥、水泥-粉煤灰、石灰-粉煤 灰等材料作为土体固化剂，应用于地基土换填、施工垫层、固化地面、道路基层、基坑回填 等项目。但是，普通水泥、石灰和粉煤灰等形成的加固存在如下一些弱点：

搅拌不均，水化产物的量少、不连续分布，这是水泥类固化剂在黏土中加固效果不理想 的主因；

1)加固体强度不高，特别在淤泥质土体中，一般只能达到0.2～0.5MPa，往往需要提高掺 量；

2)抗裂性能差，很容易发生裂缝、断裂；

3)早期强度上升缓慢，特别是淤泥质土体中尤为突出；

4)如遇粘性土，很难搅拌均匀，止水效果不理想；

5)经济性不一定合理。

针对上述水化类固化剂存在的一些弱点，本项目主要目的是研究一种新型的地下工程材 料，并结合软黏土、淤泥质土特点，研发出一种早期强度高、抗拉性能好、抗渗性能高的经 济型固化剂

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种新型地下工程 固化材料。

为达到上述目的，本专利采用的技术方案是：

一种新型地下工程固化材料，包括固化剂，固化剂为粉末物理混合体，固化剂成分包括 超细颗粒材料EWEC材料、粉煤灰、矿渣、脱硫渣、纤维材料；固化剂通过加水搅拌与细颗 粒软土混合后能形成高效结晶水化物。

EWEC材料主要成分为石灰石、粘土、铁矿粉，并添加胡马酸、碳酸钠、氟化钠、氢氧化钠、硫酸铝钾、三乙醇胺、胺基磺酸盐无机化合物。

固化剂成分配比如下：20-70％的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、5-10％的EWEC 和1-15％的激发剂和纤维。

该固化剂加水搅拌制成浆液，水灰比为1：0.5～2.0，浆液与土体搅拌，EWEC水化生成的 凝胶粒子的比表面积比原水泥颗粒大10万倍，形成加固土体渗透系数是同掺量水泥土固结体 的1.5倍。

有益效果：该固化剂可以广泛用于基坑软弱土体加固、止水帷幕、路基换填、复合地基 项目中，通过利用工业矿渣、粉煤灰等废料，降低材料成本，减少环境污染。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步 阐述本发明。

为了克服现有技术中存在的加固体早期强度上升慢、整体强度低、抗裂性差等问题，提 供一种适用于软土地区的土体硬化剂，研究出材料最佳配比。基于软土固化的机理，该土体 固化剂是一种粉末混合体，由超细颗粒材料“EWEC”(发挥类似水泥的作用)、粉煤灰、矿渣、 脱硫渣为主材组成，辅助加入纤维材料，通过加水搅拌与细颗粒软土混合后能形成高效结晶 水化物，提高早期强度及抗裂性，使得加固体强度达到2Mpa以上，渗透系数达到10-8cm/s 量级。

主要方案如下：

(1)原材选择：采用“EWEC”代替水泥(“EWEC”主要成分为石灰石、粘土、铁矿 粉，添加胡马酸、碳酸钠、氟化钠、氢氧化钠、硫酸铝钾、三乙醇胺、胺基磺酸盐无机化合 物，比水泥具有更高的耐水性和亲土性，早期强度高)、矿渣、粉煤灰等工业废料，纤维材料；

(2)固化剂配比：为探索出最佳配合比例，选取三种配比进行试验，并设置一组以水泥 质固化剂做参考。

第一种配比：采用20-70％的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、2-5％的“EWEC” 和1-15％的激发剂、纤维；

第二种配比：采用20-70％的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、5-10％的“EWEC” 和1-15％的激发剂、纤维；

第三种配比：采用20-70％的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、10-20％的“EWEC” 和1-15％的激发剂、纤维；

参照配比：采用20-70％的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、5-10％的水泥和1-15％ 的激发剂；

(3)室内试验：将不同配比固化剂材料与标准土样混合，分别进行击实试验、无限测压 试验、渗透试验、抗拉试验，记录加固体强度-时间曲线；

(4)现场试验：根据室内试验的出最佳固化剂配合比，进行现场搅拌桩试验，验证固化 剂配合比、工程性能；

(5)研究结论：通过室内试验、现场试验，研究出最佳的固化剂材料配合比：采用20-70％ 的矿渣、5-30％的脱硫渣、5-20％的粉煤灰、5-10％的“EWEC”和1-15％的激发剂、纤维。该 固化剂通过将“EWEC”、矿渣、粉煤灰物理混合，加水搅拌制成浆液(水灰比为1：0.5～2.0) 与土体搅拌，由于一系列离子交换、胶凝硬化、碳化等化学物理反应作用，加固体单轴抗压 强度是同掺入量水泥土的1.5倍以上，EWEC水化生成的凝胶粒子的比表面积约比原水泥颗 粒大10万倍,形成加固土体渗透系数是同掺量水泥土固结体的1.5倍以上，抗拉纤维的加入使 得加固体抗拉能力显著提高，工业矿渣、粉煤灰代替原有水泥掺量，可以节约工程造价。

采用本发明方法处理的建筑地基承载力高、变形小、渗透性极低，利用废料，工程造价 低，绿色环保。

本实施例研发的地下工程固化剂，通过与原位土体搅拌混合成加固体，加固体28天强度 可达2MPa,渗透系数达到10-8cm/s量级，抗拉强度大于0.8MPa,其各项指标远远高于现有水 泥质固化剂材料，由于新材料中“EWEC”掺量的减少和粉煤灰、工业废料的加入，其较同指 标水泥质固化剂降低20％造价左右。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应 该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都 落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。