靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料及其配制方法與應用技術

本發明專利技術提供一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，包括以下重量份數的組分：膠凝材料組分：1份，吸水組分：0.15～0.45份，外加劑：0～0.004份，水：0.70～1.80份，其中，膠凝材料組分包括礦渣粉和水泥，礦渣粉為0.6～0.9份，水泥為0.1～0.4份，吸水組分為可溶性石膏；與現有技術相比，本發明專利技術的靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，材料組成簡單，成本低、增強效果好，能有效提高過度區土體強度，確保土體有機融合韌度和剛度，充分發揮靜鉆根植樁承載力；本發明專利技術還提供一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料的配制方法，將膠凝材料組分、吸水組分、外加劑和水按相應配比攪拌均勻即可，具有更好的固結土強度增強效果；本發明專利技術還提供一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料的應用。用高強吸水性注漿材料的應用。用高強吸水性注漿材料的應用。

【技術實現步驟摘要】
靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料及其配制方法與應用


[0001]本專利技術涉及樁基工程
，具體而言，靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料及其配制方法與應用。

技術介紹

[0002]樁基礎是工程建設中常用的基礎型式，它是通過樁與土協同作用為上部結構提供承載力，樁土融合對整個樁基承載力有至關重要的影響。預制樁是樁基礎常用的混凝土構件，靜鉆根植樁是單軸鉆機進行鉆孔、擴底，注入樁端和樁周水泥漿，然后將預制樁植入已成孔，從而形成基樁。靜鉆根植樁主要通過預制樁
?
水泥土
?
土三者協調作用進行荷載傳遞(如圖1所示)，形成芯樁
→
水泥土
→
周圍土體的雙層應力擴散模式，因此在靜鉆根植樁受力體系中，水泥土發揮著重要作用，可充分發揮樁基承載性能。在施工過程中主要通過樁端、樁周注漿工藝形成水泥土，與現有注漿工藝一樣，目前靜鉆根植樁施工過程中采用的注漿材料主要是水泥。然而靜鉆根植樁在鉆孔過程產生泥漿含有大量的水，同時注漿工藝由于泵送要求注漿材料的水灰比也較大，大量水的存在嚴重影響水泥等水硬性膠凝材料水化進程，同時硬化后的固結體中產生大量孔隙結構，導致固結土強度較低；尤其是遇到高有機質含量、高含水率的軟土地質條件時，土體中有機質自身結構松軟，一些腐殖酸表面帶有的羧基、酚羥基易解離，而氨基易質子化，從而使土壤呈酸性，同時有機質土易吸附鈣離子或石灰，降低了Ca
2+
的濃度，阻礙了水泥水化過程中膠凝物質的生成，不利于土壤中硅和鋁的溶解，對水泥土的水化作用有著有害影響。因此，采用水泥作為主要注漿材料，難以有效固結高含水量、高有機質含量的土體，靜鉆根植樁承載效果受到嚴峻考驗。
[0003]盡管專利號為CN201710438693.6、CN201310103961.0的現有技術對注漿材料提出了改進，但它們的注漿材料仍以水泥為主要原材料，注漿材料的固化效果未得到有效改善。專利號為CN99108678.3、CN98113594.3的現有技術也進行相關改進，但這兩種技術均是以礦渣為主要成分，弱化水泥水化發的作用，其中，專利號為CN98113594.3的技術方案，其同齡期土體強度僅提高1倍，仍難以滿足靜鉆根植樁技術需求；專利號為CN99108678.3的技術方案，雖然固化體強度得到顯著改善，但該技術中材料種類繁多、材料技術要求高，尤其是石膏，必須采用無水石膏，且其實施例顯示，該地基水泥在使用過程中需采用0.45的水灰比才能達到2～3.5倍的強度增長效果，采用此水灰比，不僅難以泵送，且材料成本高，性價比低，無法適用于靜鉆根植樁注漿工藝。
[0004]因此，迫切需要一種材料成分簡單、生產成本低、加固土體強度高，適用于高含水量、高有機質含量土體條件的靜鉆根植樁用注漿材料。

技術實現思路

[0005]本專利技術為了克服現有技術的缺陷，提供一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，材料組成簡單，成本低、增強效果好，能有效提高過度區土體強度，確保土體有機融合韌度和剛度，充分發揮靜鉆根植樁承載力。
[0006]本專利技術提供了一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，其特征在于，包括以下重量份數的組分：
[0007]膠凝材料組分：1份；
[0008]吸水組分：0.15～0.45份；
[0009]外加劑：0～0.004份；
[0010]水：0.70～1.80份；
[0011]膠凝材料組分包括礦渣粉和水泥，礦渣粉為0.6～0.9份，水泥為0.1～0.4份，吸水組分為可溶性石膏。
[0012]靜鉆根植樁在鉆孔過程產生泥漿含有大量的水，同時注漿工藝額外帶入水，大量水的存在嚴重影響水泥、礦粉等水硬性膠凝材料水化進程，同時硬化后的固結體中產生大量孔隙結構，導致固結土強度較低。為了解決上述問題，本專利技術的礦渣粉作為膠凝材料組分的主要原材料，主要提供水化反應所需的鈣、鋁、硅化學物質；膠凝材料組分中的水泥與水反應，主要產生CSH凝膠和Ca(OH)2,CSH凝膠可進一步增加注漿材料的致密性，Ca(OH)2在促進上述反應的同時也為鈣礬石的穩定性提供條件，且在透氣性較差、溫度低的地基土中鈣礬石也不會被碳化，更能穩定存在，為固結土提供強度。其次，本專利技術將可溶性石膏作為吸水組分，主要利用石膏的化學吸水功能，其化學反應機理如下式(1)和式(2)：
[0013]3CaO
·
Al2O3+CaSO4+32H2O
→
3CaO
·
Al2O3·
3CaSO4·
32H2O
???
式(1)；
[0014]從上述反應可看出，3CaO
·
Al2O3和4CaO
·
Al2O3+Fe2O3+6CaSO4+2Ca(OH)2可以通過化學吸附96份H2O，在石膏量充足的條件下，吸收大量水的同時生成大量針狀、結晶度較高的鈣礬石，從而提高固結土的強度。本專利技術礦渣粉中的CaO和SiO2含量與水泥相當，但Al2O3含量較高，添加石膏吸水成分后，大量吸水留下空隙，為鈣礬石的生成提供充分空間，吸水反應生產的鈣礬石束縛土顆粒移動，同時還利用自身膨脹性特性擠壓松軟土體，進而進一步提高整體強度。再者，本專利技術的外加劑為有助于漿體分散的組分，防止漿體分層，確保注漿材料分散均勻，便于注漿。另外，本專利技術的靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，采用上述材料，組成簡單，成本低、增強效果好，能有效提高過度區土體強度，確保剛性預制樁和土壤的有機融合，充分發揮靜鉆根植樁承載力。
[0015]作為優選，可溶性石膏為脫硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一種或多種。
[0016]進一步地，外加劑為羥丙基甲基纖維素和可再分散性乳膠粉中的一種或多種。
[0017]羥丙基甲基纖維素能提高注漿材料的分散性，有效控制漿液中的超細顆粒團聚及絮凝趨勢，提高漿液的可注性及擴散距離，確保不易分層離析，提高漿液泵送穩定性，最終保證漿液具有高效的工作性能。
[0018]作為優選，可再分散性乳膠粉為5022L或5010N可再分散性乳膠粉，摻入一定量的可再分散性乳膠粉可提高微膨脹無機注漿材料的粘結性、耐水性、耐磨性、內聚穩定性等。
[0019]進一步地，水與水泥的重量比為0.6～1.2。為滿足靜鉆根植樁注漿工藝要求，漿體中必須含有充足的水，本專利技術采用0.6～1.2的水灰比制成高含水量的漿體可滿足靜鉆根植樁注漿工藝要求。
[0020]本專利技術還提供一種靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料配制方法，包括以下步驟：
將膠凝材料組分、吸水組分、外加劑和水按相應配比攪拌均勻即可。
[0021]本專利技術利用價格低廉、資源豐富的工業廢渣礦渣粉作為主要原材料，并輔以少量水泥，利用可溶性石膏作為吸水組分，配制方法簡便，制成的注漿材料不僅材料組分簡單，使用簡便，滿足靜鉆根植樁注漿工藝要求，且增強效果顯著，同條件下，與純水泥注漿材料形成的水泥土對比，本專利技術經過無數次創造性試驗，獲得每個組分的配比，注漿材料形成的固結土同齡期強度可提本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，其特征在于，包括以下重量份數的組分：膠凝材料組分：1份；吸水組分：0.15～0.45份；外加劑：0～0.004份；水：0.70～1.80份；所述膠凝材料組分包括礦渣粉和水泥，所述礦渣粉為0.6～0.9份，所述水泥為0.1～0.4份，所述吸水組分為可溶性石膏。2.根據權利要求1所述的靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，其特征在于，所述可溶性石膏為脫硫石膏、磷石膏、天然石膏中的一種或多種。3.根據權利要求1所述的靜鉆根植樁用高強吸水性注漿材料，其特征在于，所述外加劑為羥丙基甲基纖維素和可再分散性乳膠粉中的一種或兩種。4.根據權利要求3所述的靜鉆根植樁用高強吸水性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：明維，張日紅，張芳芳，王婷婷，邱風雷，
申請(專利權)人：寧波中淳高科股份有限公司，
類型：發明
國別省市：