一种速凝液态土及其制备方法与流程

1.本技术涉及建材领域，更具体地说，它涉及一种速凝液态土及其制备方法。


背景技术：

2.随着近代建筑工程的迅猛发展，岩土加固技术作为一种能解决众多工程难题的技术在工程领域得到了广泛应用，在建造铁路、隧道、桥梁、公路各个方面，都必须应用到岩土加固技术，它帮助工程师们成功的解决了许多地下水害难题，对加固工程有着不可替代的作用。
3.将混凝土替换成待加固土体，虽能能够达到岩土加固施工过程的强度需要，但是造价成本高，施工周期长；液态土，又称水泥土，是以当地土为主要原料，加入少量水泥、微量的外加剂和适当的水搅拌均匀得到的一种具有一定强度的建筑材料。使用液态土替换待加固土体也是一种比较常用的提高岩土加固施工强度的方法，液态土中土与水泥的质量比例一般为(3-8):1，由于液态土中土的含量要远远高于水泥的含量，所以液态土的强度难以满足施工的强度需要，增加水泥的含量虽然可以增加液态土的强度，但是会延长施工周期。


技术实现要素：

4.为了提高液态土的强度，本技术提供一种速凝液态土及其制备方法。
5.本技术提供的一种速凝液态土及其制备方法采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种速凝液态土，采用如下的技术方案：一种速凝液态土，包括以下重量份的原材料：土1000-1200份、水泥90-110份、粉煤灰60-70份、减水剂3-4份、水玻璃10-15份、水500-600份、生石灰20-50份、沸石粉5-10份、三乙醇胺2-5份。
6.通过采用上述技术方案，水泥：提高液态土的强度；粉煤灰：增加拌合物的流动性；水玻璃：缩短液态土的凝结时间；减水剂：减少用水量、缩短液态土凝结时间；水玻璃与粉煤灰中的硅和铝聚合形成铝硅凝胶，再缩聚成为铝硅酸钙等无机聚合物，固化后增加了水泥土的强度。
7.生石灰的主要成分是氧化钙，水化后的生石灰与土壤中的二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁等物质结合，形成了胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，使得土壤胶结，提高了液态土的强度和抗水性，液态土硬化后，土壤颗粒间的附着强度不断增加，另外生石灰增强了混合料的碱性，促进了水泥的水化作用，缩短了水泥土的凝结时间；沸石粉富含丰富的氧化硅和氧化钙，沸石粉能与水泥和生石灰的水化产物氢氧化钙作用，生成胶凝物质，改善液态土拌合物的和易性，提高液态土的强度，三乙醇胺是性能良好的水泥助磨剂，能够增强水泥的强度，缩短液态土的凝结时间，三乙醇胺还能够激发沸石粉的活性，进一步增强水泥土的强度。
8.可选地，所述土为火山灰和黏土的一种或多种。
9.通过采用上述技术方案，火山灰与黏土中含有的活性物质较多，能够更好地与生
石灰和水泥结合，提高液态土的强度。
10.可选地，所述减水剂为聚羧酸类减水剂。
11.通过采用上述技术方案，聚羧酸类的减水剂为高性能的减水剂，具有掺量低、保坍性能好、缩短水泥土凝结时间等优点。
12.可选地，所述生石灰选用一级生石灰。
13.通过采用上述技术方案，一级生石灰含有的氧化钙含量高，能够更好地与土结合，提高液态土硬度。
14.可选地，所述生石灰的重量份数优选为30-50份。
15.通过采用上述技术方案，生石灰过多，在钙化过程中会析出较多的水分，增加液态土的脆性；生石灰过少难以起到增加液态土强度的作用。
16.可选的，所述液态土的原料还包括3-10重量份的秸秆纤维。
17.通过采用上述技术方案，秸秆纤维减少了液态土后期产生裂缝的可能性，增加了液态土的抗拉强度。
18.可选的，所述液态土的原料还包括6-10重量份的聚乙烯醇。
19.通过采用上述技术方案，聚乙烯醇具有良好的粘结性能，但是聚乙烯醇在水中溶解性低，生石灰在水化的过程放出热量，在生石灰水溶液中加入聚乙烯醇，高温的生石灰水有利于聚乙烯醇溶解，再将生石灰和聚乙烯醇的混合液与其他原材料混合，将原材料粘合的更紧，从而提高液态土的强度。
20.第二方面，本技术提供一种速凝液态土的制备方法，采用如下的技术方案：一种速凝液态土的制备方法，将土、水泥、粉煤灰、减水剂、水玻璃、水、生石灰、沸石粉和三乙醇胺拌合均匀，得到成品液态土。
21.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、水泥：提高液态土的强度；粉煤灰：增加拌合物的流动性；水玻璃：缩短液态土的凝结时间；减水剂：减少用水量、缩短液态土凝结时间；水玻璃与粉煤灰中的硅和铝聚合形成铝硅凝胶，再缩聚成为铝硅酸钙等无机聚合物，固化后增加了水泥土的强度；生石灰的主要成分是氧化钙，水化后的生石灰与土壤中的二氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁等物质结合，形成了胶结体的硅酸钙、铝酸钙以及铁酸钙，使得土壤胶结，提高了液态土的强度和抗水性，液态土硬化后，土壤颗粒间的附着强度不断增加，另外生石灰增强了混合料的碱性，促进了水泥的水化作用，缩短了水泥土的凝结时间；沸石粉富含丰富的氧化硅和氧化钙，沸石粉能与水泥和生石灰的水化产物氢氧化钙作用，生成胶凝物质，改善液态土拌合物的和易性，提高液态土的强度，三乙醇胺是性能良好的水泥助磨剂，能够增强水泥的强度，缩短液态土的凝结时间，三乙醇胺还能够激发沸石粉的活性，进一步增强水泥土的强度。
22.2、聚乙烯醇具有良好的粘结性能，但是聚乙烯醇在水中溶解性低，生石灰在水化的过程放出热量，在生石灰水溶液中加入聚乙烯醇，高温的生石灰水有利于聚乙烯醇溶解，再将生石灰和聚乙烯醇的混合液与其他原材料混合，将原材料粘合的更紧，从而提高液态土的强度。
具体实施方式
23.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
24.原料水泥：生产厂家为河南鸣升建材有限公司；粉煤灰：生产厂家为河北蔚然建材科技有限公司；生石灰：生产厂家为长兴青盛钙业有限公司，一级生石灰；黏土：生产厂家为灵寿县鹏硕矿产品加工厂；火山灰：生产厂家为灵寿县诚宇矿产品加工厂；聚丙烯酸：来自常州市润洋化工有限公司，型号gy-303；水玻璃：来自济南鑫森源化工有限公司；秸秆纤维：来自济宁富讯农产品有限公司，稻草纤维，长度3-5cm；聚乙烯醇：来自山东鑫鸿越化工有限公司；沸石粉：来自灵寿县土运矿产品加工厂；三乙醇胺：来自济南硕昌化工有限公司。实施例
25.实施例1-5一种速凝液态土，包括以下原材料：黏土、水泥、粉煤灰、聚丙烯酸减水剂、水玻璃、水、生石灰、秸秆纤维、聚乙烯醇、沸石粉和三乙醇胺。
26.一种速凝液态土的制备方法：将水、生石灰、聚乙烯醇、黏土、水泥、粉煤灰、聚丙烯酸减水剂、水玻璃、秸秆纤维、沸石粉和三乙醇胺混合均匀，得到成品液态土。
27.其中，土为黏土，减水剂为聚丙烯酸，石灰有一级生石灰。
28.表1实施例1-5的原料及各原料用量(kg) 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5土10001050110011501200水泥90100115110120水600580560530500减水剂34343生石灰3030303030聚乙烯醇66666粉煤灰6062646870水玻璃1011121315秸秆纤维357910沸石粉55555三乙醇胺22222实施例6一种速凝液态土的制备方法，与实施例3的不同之处在于，土为火山灰，其余步骤与实施例3相同；实施例7一种速凝液态土的制备方法，与实施例6的不同之处在于，减水剂为三聚氰胺，其余步骤与实施例6相同实施例8
一种速凝液态土的制备方法，与实施例6的不同之处在于，生石灰的量为20kg，其余步骤与实施例6相同；实施例9一种速凝液态土的制备方法，与实施例8的不同之处在于，生石灰的量为50kg，其余步骤与实施例8相同；实施例10一种速凝液态土的制备方法，与实施例9的不同之处在于，聚丙烯醇的量为8kg，其余步骤与实施例9相同；实施例11一种速凝液态土的制备方法，与实施例10的不同之处在于，聚丙烯醇的量为10kg，其余步骤与实施例10相同；实施例12一种速凝液态土的制备方法，与实施例11的不同之处在于，沸石粉的量为7kg，其余步骤与实施例11相同；实施例13一种速凝液态土的制备方法，与实施例12的不同之处在于，沸石粉的量为10kg，其余步骤与实施例12相同；实施例14一种速凝液态土的制备方法，与实施例13的不同之处在于，三乙醇胺的量为4kg，其余步骤与实施例13相同；实施例15一种速凝液态土的制备方法，与实施例14的不同之处在于，三乙醇胺的量为5kg，其余步骤与实施例14相同；对比例1一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入生石灰，其余步骤与实施例1相同；对比例2一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入聚乙烯醇，其余步骤与实施例1相同；对比例3一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入粉煤灰，其余步骤与实施例1相同；对比例4一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入水玻璃，其余步骤与实施例1相同；对比例5一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入秸秆纤维，其余步骤与实施例1相同；对比例6
一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入沸石粉，其余步骤与实施例1相同；对比例7一种速凝液态土的制备方法，与实施例1的不同之处在于未加入三乙醇胺，其余步骤与实施例1相同。
29.性能检测试验检测方法强度测试：将液态土制成70.7mm
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70.7mm
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70.7mm的立方体，液态土干透后对液态土立方体进行无侧限抗压强度测试。
30.凝结时间测试：根据gb/t1346-2001测试液态土的初凝时间以及终凝时间。
31.表2实施例1-15以及对比例1-7的检测数据
从表2的数据可以看出，本技术制备的速凝液态土，通过在速凝液态土的制备过程中加入减水剂、生石灰、聚乙烯醇、粉煤灰、水玻璃、秸秆纤维、沸石粉和三乙醇胺，提高了速凝液态土的抗压强度，其中，减水剂、生石灰和三乙醇胺的添加，还提高了速凝液态土的凝结速度。
32.结合实施例3和实施例6的检测数据可以看出，当液态速凝土的原料土为火山灰时，相较于黏土，液态速凝土的抗压强度增加；结合实施例6和实施例7的检测数据可以看出，聚羧酸类减水剂能够有效缩短液态土的凝结速度；结合实施例6、实施例8-9以及对比例1的检测数据可以看出，将生石灰添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度，缩短液态土的凝结时间，并且随着生石灰的质量增加，液态土的强度提高，液态土的凝结时间缩短；结合实施例9-11以及对比例2的检测数据可以看出，将聚乙烯醇添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度，并且随着聚乙烯醇质量增加，液态土的强度提高，凝结时间缩短；结合实施例13-15以及对比例7的检测数据可以看出，将三乙醇胺添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度，并且随着三乙醇胺质量增加，液态土的强度提高，当生石灰、沸石粉和三乙醇胺其中一个添加量为0时，最终测得的强度均比同时添加生石灰生石灰、沸石粉和三乙醇胺测得的强度小，说明石生石灰、沸石粉和三乙醇胺之间具有协同作用；结合实施例1和对比例5的检测数据可以看出，将秸秆纤维添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度。
33.结合实施例11-13以及对比例3的检测数据可以看出，将粉煤灰添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度，并且随着粉煤灰质量增加，液态土的强度提高；结合实施例1和对比例4的检测数据可以看出，将水玻璃添加到液态土中，能够有效提高液态土的强度，当水玻璃和粉煤灰其中一个添加量为0时，最终测得的强度均比同时添加水玻璃和粉煤灰测得的强度小，说明水玻璃和粉煤灰之间具有协同作用；本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。