1.宁建国 2.李学慧
(1.山东科技大学资源与环境工程学院,山东青岛266510;2.山东科技大学机械电子工程学院,山东青岛266510)
摘要：选取水化能生成胶凝性水化物、膨胀性水化物或碱性物质的工业废渣作为固化剂组分,按照固化土结构模 型调整固化土中工业废渣配比,对比工业废渣固化土与水泥固化土抗压强度,考察用工业废渣配制软土固化剂的 技术优势。试验结果表明:与水泥相比,用工业废渣作为固化剂组分可提高固化土碱度,生成膨胀性水化物,调整 固化土中胶凝性水化物与膨胀性水化物生成速率,并且工业废渣固化土抗压强度显著高于水泥固化土。
关键词：工业废渣;软土;固化剂;膨胀型水化物
中图分类号：TU472.5 文献标志码:A 文章编号:1672-3767(2008)05-0047-05
深层搅拌法、高压旋喷法和水泥拌合土法等一些软土加固方法的加固原理是将固化剂与软土充分拌和, 利用固化剂与软土之间发生的一系列物理、物理化学、化学反应,使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定 强度的固化土[1]。软土加固方法因具有技术经济效益高、对环境无不良影响、施工简便等优点,在我国软土 地区发展迅速,广泛应用于工业与民用建筑地基加固、道路路基加固、江河堤坝防渗、抗渗加固和深基坑开挖 围护工程,并正在向港口建设、近海工程的海底软土和疏浚泥土加固等方面发展[2-4]。
目前工程中多用水泥作为软土固化剂,远不能满足实际工程的需要:其一,水泥价格较高且货源也比较 紧张;其二,对于不同土质,同量水泥的加固效果有很大差别,在有些土质中,单用水泥作为固化剂,则得不到 满意的强度或失去了其技术经济效益,如在某些沿海、沿江、沿湖和暗浜较多的软土地区,土体的天然含水量 很高,应用普通水泥加固土体,强度偏低,加固土体的效果并不理想[5]。研究开发部分材料为工业废渣的固 化剂不仅可以降低固化剂的成本,在很多场合还可以取得比单纯用水泥更好的技术效果[5]。此外,利用工业 废渣对于环境保护、节约废渣堆砌用地都具有积极的意义。
文献[6]中提出加固粘性土的固化剂需产生胶凝性水化物、膨胀性水化物和碱性物质,本文根据该固化 土结构形成模型,选取了不同种类的工业废渣作为固化剂组分,考察用工业废渣配制软土固化剂的技术优势。
1 试验材料及固化剂配比
1.1 试验材料
北京强力水泥厂生产的奥达牌32·5矿渣硅酸盐水泥、首钢磨细高炉矿渣、山东淄博磷肥厂生产的磷石 膏粉、山东淄博洗涤剂厂的废碱液(主要成分为NaOH,浓度为28%)、北京(BT)的天然土样。矿渣硅酸盐 水泥的物理和化学性质指标见表1和表2,北京土(BT)的物理和化学性质指标见表3和表4,土样颗粒粒径 级配分布曲线(d表示土颗粒粒径,p表示各粒径土颗粒占土样总质量的百分比)见图1。矿渣的化学成分与 物理性质见表5,磷石膏的化学成分见表6。
1.2 固化剂配比
在土样BT中分别掺加由水泥、水泥+碱 液、水泥+高炉矿渣+碱液和水泥+高炉矿渣+ 磷石膏粉+碱液构成的四种固化剂,固化剂配 比如表7所示,水灰比为0·5(将碱液的水溶液 计算入固化剂水灰比中),固化剂中各组分掺量 均为占湿土样的质量百分比。令土样BT在水 泥作用下形成的固化土称为BS-X固化土;土 样BT在水泥+碱液作用下形成的固化土称为 BJ-X固化土;土样BT在水泥+高炉矿渣+碱 液作用下形成的固化土称为BK-X固化土;土 样BT在水泥+高炉矿渣+石膏粉+碱液作用下形成的固化土称为BKG-X固化土(X表示固化土中水泥含量)。30d龄期在不同固化剂配比作用下固化土抗压强度如表7所示。