一种免夯挤密桩用预拌流态固化土及其制备方法和应用与流程

本技术涉及地基处理领域，更具体地说，它涉及一种免夯挤密桩用预拌流态固化土及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在我国湿陷性黄土、杂填土和素填土等场地的建(构)筑物建设中广泛采用挤密法处理地基。目前常规的施工方法为利用钻孔法、挤土法成孔，然后在桩孔内部夯填如素土或由水泥(石灰)与土等混合而成的材料，即先成孔后夯填。

2、而成桩夯填施工过程中，夯填施工参数如分层回填高度、夯锤提升高度以及夯击次数，以及地基土、回填材料的含水率都影响最终挤密法的成功和失败，而上述因素又受人为或外部因素影响较大，使得挤密桩施工质量难以得到有效控制，造成许多建筑物产生了较大的不均一沉降、结构开裂等工程质量问题。因此，研究一种新的免夯材料进行挤密桩施工，克服上述因素影响，且节能高效、绿色环保，对于地基处理具有重要意义。

技术实现思路

1、为了提供一种新材料用于挤密桩施工，使其不受夯填施工参数以及地基土含水率影响，本技术提供一种免夯挤密桩用预拌流态固化土及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种免夯挤密桩用预拌流态固化土，采用如下的技术方案：一种免夯挤密桩用预拌流态固化土，包括以下重量份原料：

3、水泥40-60份、粉煤灰90-110份、矿粉40-60份、骨料900-1100份、水430-550份以及固化外加剂3-7份；

4、其中，骨料选用建筑或工业废固物和黄土的混合物，所述预拌流态固化土的坍落度为24-30cm，扩展度为500-600mm。

5、通过采用上述技术方案，本技术中提供特定扩展度和坍落度的预拌流态固化土用于挤密桩施工，其具有良好的和易性和流动性，使其用于挤密桩施工时，可以采用泵送至桩孔中后续固结，做到成孔、泵送一次成桩，避免受气象条件、地基土含水率、夯填质量、填料的均匀性等因素对施工质量影响，且施工更加便捷，同时，预拌流态固化土拌制还可消纳建筑或工业废固物，符合国家环保和节约资源的政策。

6、本技术中通过对原料配比、骨料原料和专用固化外加剂的选择，得到满足泵送灌注要求的预拌流态固化土，尤其是骨料选用建筑或工业废固物和黄土的混合物，建筑或工业废固物添加后可以继续发生水化反应，从而提高制得预拌流态固化土的强度，未添加碎石和砂等传统骨料，在降低成本的同时，还可消纳固体废弃物。

7、另外，本技术中制得预拌流态固化土经过一定压力的泵送到孔内，预拌流态固化土填料能够迅速填充桩孔，并与地基土形成紧密结合，增强桩体与周围地基土的相互作用，而且带压灌注有助于推动填料进入地基土的微小孔隙中，从而加强桩孔与地基土的连接，进一步增强桩体与地基土的咬合效果，而且固化土填料中的活性成分进入地基土孔隙中与地基土中的水分和矿物质发生反应，生成胶结物质，进一步增加桩体与地基土的粘结力，相较于普通混凝土中添加有碎石较大粒径的粗骨料，本技术中选用建筑或工业废固物和黄土作为骨料，更容易进入地基土的孔隙中与地基土形成物理咬合与化学结合，两者结合更好，最终提高桩体的稳定性，且绿色环保。

8、可选的，所述固化外加剂包括质量比为1：(2-3)：(6-7)的聚丙烯酸盐、多元醇和乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚聚合物。

9、通过采用上述技术方案，乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚聚合物通过减少预拌流态固化土填料内部的水泥颗粒间的吸附力，使得预拌流态固化土填料的流动性得到提高，这也有助于改善其和易性。流动性更好的预拌流态固化土填料满足挤密桩带压灌注的施工方法要求，而且更容易填满桩孔，并在桩孔中与地基土形成更好的粘结作用，减少空洞和缺陷现象的产生。

10、多元醇可以与水分子形成氢键，从而改善预拌流态固化土填料的流动性和自密实性，提高预拌流态固化土填料的和易性，这有助于预拌流态固化土填料在搅拌、运输和灌注过程中更加均匀和流畅，减少阻力和堵塞的风险。聚丙烯酸盐具有一定的粘结性和固化性能，有助于增强桩体材料之间、桩体材料与地基土之间的粘结力，提高挤密桩的稳定性，而且其具有一定的增稠作用，配合乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚聚合物两者对预拌流态固化土的和易性进行调节，以实现带压灌注并固化成型。

11、可选的，所述多元醇选用丙三醇、乙二醇、聚乙二醇中的一种或多种。

12、通过采用上述技术方案，选用上述多元醇的时候，能够起到促进固化和增强粘结性以及改善流动性的作用。

13、可选的，所述骨料选用质量比为1：(1-3)的黄土和建筑或工业废固物。

14、通过采用上述技术方案，选用上述配比的骨料时，制得的预拌流态固化土的28d抗压强度大于0.6mpa，满足桩体强度要求的同时，与地基土的粘结力更好。

15、可选的，所述建筑或工业废固物的细数模度为2.0-2.1。

16、可选的，所述建筑或工业废固物的颗粒级配为：

17、 方孔筛尺寸 4.75mm 2.36mm 1.18mm 0.60mm 0.30mm 0.15mm 0.075mm 筛底 累计筛余 0 4.9％ 12.2％ 25.7％ 22.8％ 14.5％ 9.2％ 10.7％

18、通过采用上述技术方案，选用上述细数模度的建筑或工业废固物的时候，最终制得预拌流态固化土的强度和与地基土填充粘结的综合性能更优。

19、可选的，所述水泥选用p.o42.5水泥，所述粉煤灰为f类i级粉煤灰。

20、可选的，所述建筑或工业废固物经过改性后制得：具体操作为：

21、将建筑或工业废固物添加至改性溶液中，然后加入引发剂，在超声辅助条件下浸渍1-2h，浸渍温度为60-75℃，改性溶液没过建筑或工业废固物，然后烘干，其中，所述改性溶液由全氟烷基乙基丙烯酸酯、叔丁基乙烯基醚和乙酸乙酯混合制得，且全氟烷基乙基丙烯酸酯、叔丁基乙烯基醚的添加质量比为1：(1.2-1.5)，乙酸乙酯是全氟烷基乙基丙烯酸酯添加量的6-8质量倍数，过氧化物引发剂添加量是改性溶液的1-3wt％。

22、通过采用上述技术方案，如利用黄土为骨料，存在吸水率大的问题，导致填料流动性变差，影响后续灌注桩孔，而且黄土吸水后导致预拌流态固化土在制备过程中，易结块，粘结搅拌设备仓壁，影响了液态固化土的强度与质量。

23、本技术将建筑或工业废固物与黄土混合物为骨料添加至以全氟烷基乙基丙烯酸酯和叔丁基乙烯基醚为单体、乙酸乙酯为溶剂的改性溶液中浸渍，然后加入过氧化物引发剂进行浸渍，在温度和超声条件下，全氟烷基乙基丙烯酸酯和叔丁基乙烯基醚发生聚合在建筑或工业废固物表面形成聚合物薄膜，实现对建筑或工业废固物的改性，全氟烷基乙基丙烯酸酯含有活性双键与叔丁基乙烯基醚中的双键共聚，叔丁基乙烯基醚中含有叔碳酸基团，还含有双键和醚键，端基中叔碳酸基团具有极高的空间位阻，从而提高粘粒的疏水性，而醚键可以提高聚合物的极性，进一步提高疏水性，最终降低粘粒的吸水率，解决了制备过程中黄土的结块性，从而改善桩体的强度以及与地基土之间的结合强度。

24、第二方面，本技术提供一种免夯挤密桩用预拌流态固化土的制备方法，采用如下的技术方案：

25、一种免夯挤密桩用预拌流态固化土的制备方法，包括以下步骤：

26、将水泥、粉煤灰、矿粉和骨料混合，然后加入水和固化外加剂混合，搅拌，制得预拌流态固化土。

27、通过采用上述技术方案，本技术中将流态固化土采用集中搅拌制得后，直接用来灌注在挤密桩孔内，操作更加简单方便，易于大规模生产应用。

28、第三方面，本技术提供一种免夯挤密桩用预拌流态固化土的应用，采用如下的技术方案：

29、一种免夯挤密桩用预拌流态固化土的应用，将其泵送至挤密桩孔内，泵送压力≥2mpa，更优选为2-4mpa。

30、通过采用上述技术方案，常规挤密桩施工过程中，需要成孔、夯填两道工序，桩孔中回填材料含水量、成孔过程中缩径、施工参数的控制是目前影响施工质量的主要因素，而本技术中制备流态固化土为流态且可固结材料，将其通过泵送，可以在桩孔内形成带压环境，使流态材料充分填充并对孔壁形成高压，从而避免缩径对施工质量的影响以及夯填过程中对环境影响，而且大大降低现场施工机械投入数量，且施工高效、绿色环保，并对巨厚层湿陷性黄土地基处理具有深远意义。

31、综上所述，本技术具有以下有益效果：

32、1、本技术中提供特定扩展度和坍落度的预拌流态固化土用于挤密桩施工，其具有一定流动性，使得用于挤密桩施工的时候，可以采用泵送直接灌注至桩孔中，后续水泥水化固化，使得灌注在挤密桩内的材料为可固结材料，从而减少夯填工序，成孔、压灌一次成桩，避免受气象因素、人为操作、回填土体、地基土含水率等因素对施工质量影响，具有较高的拓展前景。

33、2、本技术中通过固化外加剂中乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚聚合物通过减少预拌流态固化土填料内部的水泥颗粒间的吸附力，使得预拌流态固化土填料的流动性得到提高，这也有助于改善其和易性。流动性更好的预拌流态固化土填料满足挤密桩泵送灌注的施工方法要求，而且更容易填满桩孔，并于桩孔中与地基土形成更好的粘结作用，减少空洞和缺陷的形成；

34、多元醇可以与水分子形成氢键，从而改善预拌流态固化土填料的流动性和自密实性，提高预拌流态固化土填料的和易性，这有助于预拌流态固化土填料在搅拌、运输和灌注过程中更加均匀和流畅，减少阻力和堵塞的风险。聚丙烯酸盐具有一定的粘结性和固化性能，有助于增强桩体材料之间、桩体材料与地基土之间的粘结力，提高挤密桩的稳定性，而且其具有一定的增稠作用，配合乙二醇单乙烯基聚乙二醇醚聚合物两者对预拌流态固化土的和易性进行调节，以实现高压灌注并固化成型；

35、3、常规挤密桩施工过程中，需要成孔、夯填两道工序，桩孔中回填材料含水量、成孔过程中缩径、施工参数的控制是目前影响施工质量的主要因素，而本技术中制备流态固化土为流态且可固结材料，将其通过高压压灌，可以在桩孔内形成高压环境，使流态材料充分填充并压实孔壁，从而避免缩径对施工质量的影响，本技术中得到的流态固化土为流态且可固结材料，高压灌注后固结，无夯填工序，无需投入大量夯填机械设备，不仅避免了夯填施工中振动对周边环境影响，施工高效节能；固废利用，绿色环保。