液态固化土及其生产装置的制作方法

1.本技术属于灌注桩技术领域，具体地，本技术涉及一种液态固化土及其生产装置。


背景技术：

2.随着中国的工程建设用地越来越紧张，地下工程越建越深，周边环境越来越复杂，工期越来越紧，水泥、沙子、混凝土等建筑材料的价格越来越高，各种回填、充填的施工质量就越来越难以保证。
3.各种基槽回填施工过程中，往往会遇到基槽回填空间狭窄、回填深度较大、回填土要求质量高等难题，如地下室肥槽、房芯、管廊、管线等，回填一般采用素土、灰土夯实，或砂、级配砂石等回填，施工困难，回填难密实，后期沉降很难避免。近年来地下室的肥槽回填不密实导致的防水失效，漏水现象层出不穷，已成为质量通病，并且回填土不密实造成建筑物散水、管道、入户道路等部位沉陷破坏，丧失使用功能的事故时有发生。房芯回填不密实导致的室内地面下沉，墙体开裂，管道脱开等现象越来越多，管线回填不密实导致的路面下沉随处可见，差异沉降过大而导致管节脱开进而爆管的现象层出不穷。采用素土或灰土夯实回填的工艺已远远难以满足实际工程要求，工艺已远远跟不上时代发展，很多项目为确保回填质量只好采用混凝土或泡沫混凝土进行回填。充填工程往往会遇到流动度不够，充填不到位，充填材料贵等难题，特别是狭小曲折的空地下间，比如采空区、溶洞、塌陷空洞、地下空间等，需要充填材料有极强的流动度，并且需要在饱水的环境下保证强度，现有材料符合要求的寥寥无几，符合要求的价格太高，无法大面积应用。


技术实现要素：

4.本技术的一个目的是提供一种液态固化土及其生产装置，能够解决背景技术中的至少一个问题。
5.根据本技术的第一方面，提供了一种液态固化土，该液态固化土包括：基料；无机水硬性胶凝材料，所述无机水硬性胶凝材料与所述基料混合，其中所述无机水硬性胶凝材料能够与水分发生反应生成的水化物和石骨架。
6.根据本技术一个实施例，所述无机水硬性胶凝材料包括第一无机水硬性胶凝材料和第二无机水硬性胶凝材料，其中所述第一无机水硬性胶凝材料的外周未包覆有缓释层，所述第二无机水硬性胶凝材料的外周包覆有缓释层，所述缓释层能够与水反应。
7.根据本技术一个实施例，所述液态固化土还包括：陶粒，所述陶粒混合于所述基料，所述陶粒在所述基料中的密度可调。
8.根据本技术一个实施例，所述陶粒内限定有容纳空间，所述陶粒的外壁面具有与所述容纳空间连通的通道，所述无机水硬性胶凝材料还包括第三无机水硬性胶凝材料，所述第三无机水硬性胶凝材料位于所述容纳空间。
9.根据本技术一个实施例，所述陶粒为偏心结构。
10.根据本技术一个实施例，所述的液态固化土还包括：第一基质，所述第一基质的密
度小于所述基料的密度；第二基质，所述第二基质的密度大于所述基料的密度，所述第二基质与所述石骨架之间具有粘附力。
11.本技术第二方面公开的一种液态固化土的生产装置，包括：混合器，所述混合器内限定有容纳空间，所述混合器具有分别与所述容纳空间连通的进料口和出料口，所述混合器内设置有搅拌叶片，所述搅拌叶片可活动，以用于搅拌液态固化土，所述液态固化土为根据权利要求1-6中任一所述的液态固化土。
12.根据本技术一个实施例，所述的生产装置还包括：第一物料加工装置，所述第一物料加工装置包括第一本体和加压器，所述第一本体内限定有第一腔室，所述加压器能够对所述第一腔室加压。
13.根据本技术一个实施例，所述第一物料加工装置还包括第一烘干器和粉碎器，所述第一烘干器用于对所述第一腔室内的所述无机水硬性胶凝材料进行烘干，所述粉碎器用于对烘干后的所述无机水硬性胶凝材料进行粉碎。
14.根据本技术一个实施例，所述的生产装置还包括：第二物料加工装置，所述第二物料加工装置包括第二本体、涂覆器和第二烘干器，所述第二本体内限定有第二腔室，所述涂覆器用于对所述第二腔室内的无机水硬性胶凝材料的外表面涂覆缓释层，所述烘干器用于加热烘干。
15.根据本公开的一个实施例，通过采用基料和无机水硬性胶凝材料相混合，浇筑得到的超流态固化土灌注桩的28天桩身强度为0.5mpa～10mpa，可根据泥浆性质和设计要求调整配合比，调整组分和含量，以保证其强度及流动性。本技术采用无机水硬性胶凝材料不仅能够跟基料中的水反应，还能够和地下水反应。
16.通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
17.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
18.图1是本技术提供的一个实施例的陶粒的横截面示意图；
19.图2是本技术提供的一个实施例的混合器的内部结构示意图。
20.附图标记
21.陶粒10；容纳空间11；通道12；
22.混合器20；容纳腔21；进料口22；出料口23；搅拌叶片24。
具体实施方式
23.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
24.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
25.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适
36.硅酸二钙(2cao
·
sio2)水化反应可以生成水化硅酸钙和氢氧化钙，主要形成固化土的后期强度：
37.2(2cao
·
sio2) 4h2o——3cao
·
2sio2·
3h2o 3ca(oh)238.铝酸三钙(3cao
·
al2o3)水化反应生成水化铝酸钙，其水化速度最快，能促进早凝：
39.3cao
·
al2o3 6h2o——3cao
·
al2o3·
6h2o
40.铁铝酸四钙(4cao
·
al2o3·
fe2o3)水化反应生成水化铝酸钙和水化铁酸钙，能促进加固土的早期强度：
41.4cao
·
al2o3·
fe2o3 2ca(oh)2 10h2o——3cao
·
al2o3·
6h2o 2cao
·
fe2o3·
6h2o。
42.由此，根据本技术实施例的液态固化土，通过采用基料和无机水硬性胶凝材料相混合，浇筑得到的超流态固化土灌注桩的28天桩身强度为0.5mpa～10mpa，可根据泥浆性质和设计要求调整配合比，调整组分和含量，以保证其强度及流动性。本技术采用无机水硬性胶凝材料不仅能够跟基料中的水反应，还能够和地下水反应。
43.本技术的液态固化土是一种新型回填料，基料为废弃工程泥浆或废弃渣土，基料为泥浆时，直接加入固化剂，固化剂为本技术的无机水硬性胶凝材料。基料为渣土时，先加水搅拌成泥浆再掺入固化剂，固化剂为本技术的无机水硬性胶凝材料，最后通过特制机械拌合成液态，形成可用泥浆泵输送的自流平、自密实、浇筑型、水下上强度的回填加固材料。可用于各类基槽、房芯、管廊、管线等的回填，采空区、溶洞、塌陷空洞、地下空间等的充填，也可广泛用于道路垫层和路基、表层硬化、地基加强体等领域。拌合均匀后的液态固化土成液态，与泥浆稠度相当，流动性极强，硬化后强度为0.5mpa～5mpa。可根据渣土、淤泥和泥浆的固体颗粒不同，调整固化剂配方，可满足早强，以及不同的强度和流动性。
44.本技术的液态固化土具有早强、强度高、抗渗防水、液态输送、水下有强度，经济环保等优点，可现场搅拌也可集中量产，施工速度快，适用范围广，环境友好，是一种既处理了废弃渣土和泥浆，又解决了现有难题的好材料。
45.根据本技术的一个实施例，无机水硬性胶凝材料包括第一无机水硬性胶凝材料和第二无机水硬性胶凝材料，其中第一无机水硬性胶凝材料的外周未包覆有缓释层，第二无机水硬性胶凝材料的外周包覆有缓释层，缓释层能够与水反应。
46.也就是说，无机水硬性胶凝材料包括第一无机水硬性胶凝材料和第二无机水硬性胶凝材料，其中第一无机水硬性胶凝材料的外周未包覆有缓释层，第二无机水硬性胶凝材料的外周包覆有缓释层，缓释层能够与水反应，缓释层可以为现有的能够与水反应的缓释材料，在此不作赘述。也就是说，在基料中混合有足量的第二无机水硬性胶凝材料，第一无机水硬性胶凝材料和第二无机水硬性胶凝材料均能够和水分进行反应，相比于第一无机水硬性胶凝材料，第二无机水硬性胶凝材料的外表面包覆有缓释层。在浇筑时，首先，在基料与无机水硬性胶凝材料混合过程中，基料中的第一无机水硬性胶凝材料和第二无机水硬性胶凝材料均能够与基料中的水分反应。在混合物进入地下后，在地下存在地下水时，由于第二无机水硬性胶凝材料的外表面具有缓释层，因此，需要先去除缓释层，才能够进入内部反应，此时第一无机水硬性胶凝材料与第二无机水硬性胶凝材料存在反应速度差的区别，存在时间差。由此，在与地下水反应的过程中，会保留一部分的无机水硬性胶凝材料与基料反应，不会导致与基料反应的无机水硬性胶凝材料的数量少。在不存在地下水时，或者地下水消耗完毕后，以及基料中的水分消耗完毕后，会在基料中保留一部分的第二无机水硬性胶
凝材料，从而能够在浇筑完毕后即使遇到水侵蚀，也能够通过第二无机水硬性胶凝材料与水反应而实现自修复。
47.如图1所示，在本技术的一些具体实施方式中，液态固化土还包括陶粒10，陶粒10混合于基料，陶粒10在基料中的密度可调，通过采用陶粒10能够增大混凝土的强度和密实度。
48.根据本技术的一个实施例，陶粒10内限定有容纳空间11，陶粒10的外壁面具有与容纳空间11连通的通道12，无机水硬性胶凝材料还包括第三无机水硬性胶凝材料，第三无机水硬性胶凝材料位于容纳空间11。在制作时，第三无机水硬性胶凝材料可以通过通道12进入容纳空间11内部。地下水或者基料中的水分可以通过通道12进入容纳空间11内与第三无机水硬性胶凝材料反应。由于第二无机水硬性胶凝材料外具有缓释层，第三无机水硬性胶凝材料位于陶粒10内部，因此第一无机水硬性胶凝材料的反应速度大于第二无机水硬性胶凝材料和第三无机水硬性胶凝材料，而第二无机水硬性胶凝材料的反应速度与第三无机水硬性胶凝材料的反应速度可以根据需要进行调节，例如控制缓释层的成分、通道12的尺寸等。
49.在本技术的一些具体实施方式中，陶粒10为偏心结构，也就是说，陶粒10内部的容纳空间11并非在陶粒10内均匀分布，从而使陶粒10在浇筑过程中具有趋于统一形态的作用，有利于控制通道12的朝向，进而控制第三无机水硬性胶凝材料与水分的反应过程。例如，陶粒10的下部为重心，通道12偏离重心，导致浇筑过程中以及浇筑后，通道12朝向外界地下水位置或者朝向基料内部。
50.根据本技术的一个实施例，液态固化土还包括第一基质和第二基质，第一基质的密度小于基料的密度，第二基质的密度大于基料的密度，第二基质与石骨架之间具有粘附力。第一基质和第二基质可以为粉料，第一基质的密度小于基料的密度，第二基质的密度大于基料的密度，在形成一截灌注桩时，由于第一基质的密度小于基料的密度，第一基质可以向上逐渐运动，部分第一基质会上浮到该截桩体的上表面，增大该截桩体的上表面的粗糙度，从而在继续向上灌注形成下一截桩体时，提高上下两截桩体之间的结合力。由于第二基质的密度大于基料的密度，因此在形成一截灌注时，一方面，该截桩体的第二基质会逐渐向下运动，增大该截桩体的下表面的粗糙度，从而使其与该截桩体下方的桩体之间的结合力增强；又一方面，第二基质与石骨架之间具有粘附力，例如具有键合力、范德华力等，在第二基质向下运动的过程能够带动一部分石骨架同样向下活动，使重心较为下沉，增大结构稳定性。
51.下面对本技术的液态固化土的应用场景举例说明。
52.(1)回填
53.本技术的液态固化土可代替传统回填料回填基槽、房芯、管廊、管线等。
①
液态固化土近似于液态，固化剂分子和土颗粒在纳米纬度互相胶凝，防水抗渗性功能高于抗渗混凝土，回填料相当于一道永久的高防水抗渗防线，也可做成坝体、挡水墙和防水坡面等。
②
液态固化土全机械施工，搅拌均匀，质量稳定，早期强度较高，固化时间短，这种特性可保证回填的连续进行。
③
施工机械灵活机动，所需工作面较小，可多段同时施工，工艺环节少，工期可控。
④
施工时不用采用夯实和碾压设备，排除了人为和空间因素的干扰。
⑤
固化剂主要成为来源于各种固废，施工时采用密封搅拌，现场浇筑时材料为液态不会产生扬尘污染，绿
色环保。
54.(2)充填
55.本技术的液态固化土可代替传统昂贵的充填料充填采空区、溶洞、塌陷空洞、地下空间等。液态固化土由于具有自流平、自密实、水下上强度和媲美泥浆的超流动特性，可作为灌浆材料充填各类矿坑、孔洞、地下采空区、溶洞、油井、砂卵石地层等需要灌浆浇筑加固的地方。特别适合地下空间曲折狭小空间的充填，自流距离可控制在50-100米，充填到位，密实，强度可高可低。
56.(3)换填
57.本技术的液态固化土具有自流平、自密实、强度高的特性，还有类似混凝土的工作性能，可以作为施工垫层材料，用于道路垫层，地基换填，临时道路，地面硬化等，不但把渣土和淤泥资源化，其自密实特性还大大简化了施工流程，节省了碾压的机械和人工成本，简化了质量控制过程。
58.(4)桩体
59.本技术的液态固化土液态拌合，拌制均匀、固化剂利用率高、强度高，可以作为各种压灌桩的桩身材料，形成液态固化土压灌桩，可作为复合地基增强体或劲性复合桩的m桩。
60.例如，将本技术的液态固化土用于某地，该地占地面积约59.6万；总建筑面积约121.8万平方米，其中地上建筑面积74.3万平方米，地下建筑面积47.5万平方米。阳台、空调板及悬挑门厅构件下方因施工提出无法使用机械回填碾压，经论证在该位置采用本技术的液态固化土回填至设计标高，总计约2万方。
61.本技术还公开了一种液态固化土的生产装置，包括混合器20，混合器20内限定有容纳腔21，混合器20具有分别与容纳腔21连通的进料口22和出料口23，混合器20内设置有搅拌叶片24，搅拌叶片24可活动，以用于搅拌液态固化土，液态固化土为上述任一实施例的液态固化土。也就是说，物料可以通过进料口22进入混合器20内混合，物料可以包括基料和无机水硬性胶凝材料，通过混合器20能够实现基料和无机水硬性胶凝材料之间的混合程度。
62.在将基料与无机水硬性胶凝材料等混合前，可以对基料进行预处理。例如，在基料是工程废弃泥浆时，通过泥浆预处理，过滤掉较大的建筑垃圾或其他块状物，再进行减水处理使泥浆比重到1.5以上。在混合时，可以通过本技术的混合器20，将固化剂和预处理过的泥浆进行强力混合，以使固化剂均匀分布在泥浆中与土颗粒发生充分反应。在泵送时，把搅拌好的液态固化料用泥浆泵进行泵送、浇筑或充填。在养护时，液态固化土的上部应覆水或进行苫盖，保持表面湿润。
63.其中，基料是工程渣土时，在进行渣土过滤时，把渣土通过振动筛，筛掉大于2cm的建筑垃圾或土块。在进行强力搅拌时，利用本技术的混合器20把渣土、水和固化剂进行强力混合，以使固化剂均匀分布在泥浆中与土颗粒发生充分反应。在泵送时，通过把搅拌好的液态固化料用泥浆泵进行泵送、浇筑或充填。在养护时，液态固化土的上部应覆水或进行苫盖，保持表面湿润。
64.根据本技术的一个实施例，生产装置还包括第一物料加工装置，第一物料加工装置包括第一本体和加压器，第一本体内限定有第一腔室，加压器能够对第一腔室加压。在使
用时，可以将陶粒10和第三无机水硬性胶凝材料进行装配，具体地，可以先将陶粒10以及第三无机水硬性胶凝材料放置在第一腔室内部，然后通过加压器对第一腔室加压，利用压强差，使第三无机水硬性胶凝材料通过通道12进入第一腔室内。
65.在本技术的一些具体实施方式中，第一物料加工装置还包括第一烘干器和粉碎器，第一烘干器用于对第一腔室内的无机水硬性胶凝材料进行烘干，粉碎器用于对烘干后的无机水硬性胶凝材料进行粉碎，通过形成粉碎性粉末，有利于无机水硬性胶凝材料通过通道12进入第一腔室内部。
66.根据本技术的一个实施例，生产装置还包括第二物料加工装置，第二物料加工装置包括第二本体、涂覆器和第二烘干器，第二本体内限定有第二腔室，涂覆器用于对第二腔室内的无机水硬性胶凝材料的外表面涂覆缓释层，烘干器用于加热烘干，通过涂覆器和第二烘干器能够实现在第二无机水硬性胶凝材料的外表面设置缓释层。
67.总而言之，根据本技术实施例的生产装置，能够制备得到液态固化土，通过液态固化土浇筑得到的超流态固化土灌注桩的28天桩身强度为0.5mpa～10mpa，可根据泥浆性质和设计要求调整配合比，调整组分和含量，以保证其强度及流动性。本技术采用无机水硬性胶凝材料不仅能够跟基料中的水反应，还能够和地下水反应。
68.虽然已经通过例子对本技术的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本技术的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本技术的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本技术的范围由所附权利要求来限定。