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固化土在沿海开发建设工程中的应用

浏览次数:   添加日期:2014/2/21

  沿海滩涂开发中,基础设施建设需要大量的工程土方材料,用于道路路基,港口,码头,堆场,围堰,大坝,建构筑地基,甚至是临时施工便道,场地等等众多建设领域。然而沿海滩涂本身地势偏低,为满足一定的建设工程而需要大量的土方材料,由于软土,淤泥性能不能满足工程要求,长期以来人们普遍采用开采山体石料来填筑。随着现代社会对环境保护意识的不断增强,逐步将山体山脉进行保护不被开采。因而在缺乏土石方材料的情况下,一种淤泥软土固化剂应运而生,这是人们长期以来研究的成果。只需根据淤泥软土的性质,选择不同类型的固化剂材料,并根据工程设计的需要掺定一定比例的固化剂(可粉状,可液状)与淤泥,软土用机械进行充分地混合搅拌,然后堆放反应,待达到一定时间即可进行填筑压实,实践证明是理想的工程土方材料,比之石料,它具有整体性能,具有板性结构,不易出现整体沉降开裂,比之一般天然土它具有压缩性小,抗冻防水性强等诸多优点,且造价低廉,材料来源广泛。

  国内主要固化剂以无机内固化剂为主:即主要利用水泥,石灰,粉煤灰,矿粉经加活性激发剂配制而成。此类固化剂原料来源方便,造价较低,近年来,人们利用大量的工业废弃资源如矿粉,粉煤灰等加入激发材料等成为固化剂主流,大量地减少了工业原料水泥,石灰等,且固化效果明显优于最早的石灰,水泥类固化剂。

  另外,国际上运用的有高聚物类固化剂,电离子类固化剂以及生物类固化剂等,均以造价高昂及施工困难等,目前在国内影响推广使用。

  无机类固化剂的固化机其基本原理为:固化剂通过与淤泥或软土土颗粒间发生多种化学的物理的反应将泥中大量的自由水拆出,剩余的水以结晶水形式固定下来,强化颗粒间结构连结,改善颗粒表界面接触本质,从而根本改变原淤泥软土的性质,产生了从淤泥软土强度低(甚至无承载强度)到能满足工程强度或高强度的固化土。

  淤泥软土变成工程固化土主要是通过以下三种方式实现的:

  1. 水化水解作用:固化剂与淤泥或软土中的水发生各种水化水解反应,首先生成水化硅酸钙,水化铝酸钙及水化硫酸钙等主要胶凝状水化物,逐步渗透土颗粒间并包裹土颗粒,继续转化为纤维链状,形成网状结构,提高了土颗粒间相互结合作用。
  2.  
  3. 离子交换作用:土胶粒吸附层含有Na+,K+等阴离子,而固化剂与水作用后会产生Ca+,Mg2+.Al2+等阳离子,两者可进行离子交换,降低土胶粒电势,减小土胶粒双电层厚度,使土颗粒聚集成团形成团粒化。
  4. 晶化作用:固化剂水化水解后,在中后期会产生针状结晶体,将土中的自由水以结晶水的形式固定下来,有效地填充土团粒间的空隙,使土体致密,增加了土体整体强度。

所以,固化土施工时,早期能延长碾压时间,形成后能较快地产生较高的早期强度,,后期强度增长快,一般养护14天以后可正常使用。固化土还具有憎水性,浸水不泥化,成板性结构,应力传递均匀,压缩性小,弯沉小,承载力高,故能有效地保证土体整体强度不衰减,耐久性可达五十年以上。

淤泥软土固化土的制作:淤泥软土一般含水率较高,较为合适的固化前含水率控制在40-80%之间较为经济,固化剂与淤泥搅拌应采用机械设备搅拌,能达到产量高,质量均匀的保证,目前的搅拌设备国内有连续式搅拌和间歇式搅拌两种设备,固化剂采用变频控制落料和电子秤计量后气压输送两种。一套设备日平均搅拌固化土约800-1000m³,总功率120kw。路面搅拌法可采用挖机,旋耕机,粉碎机等现场摊铺搅拌和粉碎搅拌,但必须控

制淤泥含水率<50%.固化土在冬季施工注意温度不能低于0℃,否则不易产生水化水解反应,影响固化土质量。

无机类固化剂的生产,贮藏:固化剂是几种不同无机料及适量活性激发剂混合而成,其各材质分子越细越好,混合搅拌需充分均匀,各材料配比需正确,混合好的固化剂(粉状)需保持干燥,不得受潮受湿,保存期一般不超过3个月,运输可采用罐车装或袋装。

  无机类固化剂(粉状)目前国内价格在450-550元/吨,(不含运输费)每立方固化土(例如用于城市支路路基,并包括搅拌,施工等费用)约65-75元/m³。与抛石填筑目前价格基本持平,但其各项工程指标均大大地优于抛石路基,并对以后使用返工维修率将大大地减少,总体来讲也就减少了总的工程投资及养护维修费用,值得一提的是,固化土路基,路床对于地下管线的铺设开挖维修回填修复等是抛石路基无法比拟的,它可以基本不需放坡便可开挖而不至于塌方,开挖出来的土可再回填使用,只需要重新破碎,适量加水,然后回填压实,其性质不变,并仍能与原路基保持整体性。

  所以,固化土在土石方资源紧缺而淤泥废弃物丰富的沿海开发地区的利用是极其必要的,也是社会发展的必然之路,沿海有大量的海洋淤泥固体废弃物,利用淤

泥转化为有效的工程建设土方,能很好地保护不可再生资源山体和耕地,而且海洋疏浚对净化海水,提高航道能力,保护生态环境,节能减排,循环经济等均具有积极和深远的社会意义。

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