一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土及其制备方法

摘要

本发明公开了一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土及其制备方法，该抗腐蚀的水泥土以物理加工后的水泥为添加剂，并配水泥和土，均匀混合后加水进行搅拌而成；当添加剂和水泥的总质量为土质量的15％时，添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％；当添加剂和水泥的总质量为土质量的20％时，添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％；所述水的质量与添加剂和水泥的总质量之比为0.5。本发明可广泛应用于泥炭土环境下的高速公路、码头、地基加固、基坑支护等水泥土应用工程领域，对环境无污染，抗腐蚀性能好，可有效提高建筑工程的安全性和耐久性。

说明书

技术领域

本发明涉及地下建筑材料技术领域，具体涉及一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土及其制备方法。

背景技术

泥炭土属于特殊的软土，其有机质含量高、天然重度小、含水率高、孔隙比大、压缩性高、承载力低等特点对工程产生诸多不良影响。在工程建设中，往往需要对这类特殊软土进行加固处理以满足工程建设的要求。腐殖酸约占泥炭土有机物质的20％-70％，腐殖酸是结构复杂的有机高分子混合物，其中包含大量以胡敏酸、胡敏素、富里酸为主的组成成分，由于腐殖酸含有多种酸性活性含氧官能团，如羧基、酚羟基、甲氧基等，使得泥炭土通常表现为酸性环境。现有研究表明，长期处于该类腐蚀环境中的水泥土加固体，会不可避免地出现强度降低、渗透性增大的劣化现象，因此，寻求增强其抗腐蚀能力，提高水泥土耐久性的方法成为了工程中极为关注的问题。

鉴于上述情况，有必要研究一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土及其制备方法以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土及其制备方法，可有效提高泥炭土环境下水泥土的抗腐蚀能力，从而改善水泥土的抗渗性和耐久性，同时对地下水土环境没有附加污染。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提出了一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土，所述抗腐蚀的水泥土以物理加工后的水泥为添加剂，并配水泥和土，均匀混合后加水进行搅拌而成；当添加剂和水泥的总质量为土质量的15％时，添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％；当添加剂和水泥的总质量为土质量的20％时，添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％；所述水的质量与添加剂和水泥的总质量之比为0.5。

优选地，所述添加剂的物理加工为将水泥进行破碎、研磨。

优选地，所述添加剂的比表面积大于8000cm

优选地，所述水泥为P.O42.5。

优选地，所述土优选为冲洪积黏性土。

本发明的第二个方面在于提出了一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将水泥进行破碎，将破碎后的水泥过0.25mm筛后装袋备用；

(2)将步骤(1)中所述过筛后的水泥放入球磨机中进行粉磨，得加工后的水泥添加剂；

(3)将步骤(2)中所述添加剂掺入水泥中均匀混合，获得水泥和添加剂的混合物；

(4)将步骤(3)中所述混合物中掺入土料并均匀混合，经搅拌均匀后，按水灰比0.5喷水搅拌，即制成高抗腐蚀水泥土。

优选地，步骤(2)中所述球磨机优选为行星式球磨机，所述行星式球磨机转速为600r/min。

优选地，步骤(2)中所述加工后的水泥添加剂中，大球、中球、小球的直径分别为5mm、3mm、1mm，所述大球、中球、小球数量比为1：5：6，球料比为1：2。

综上所述，相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1、本发明的添加剂使用普通硅酸盐水泥作为基础材料，普通硅酸盐水泥经过物理加工后粒径小，水化活性高，水化充分，水泥发生水化反应时无额外的化学反应的特点，使得大量水化产物填充于水泥土孔隙中，使水泥土内部结构更为紧密，可有效提高泥炭土环境下水泥土的抗腐蚀能力，从而改善水泥土的抗渗性和耐久性。

2、本发明的添加剂与水泥发生水化反应时无额外的化学反应，对地下水土环境没有附加污染。

3、本发明通过在水泥中添加物理加工后的水泥添加剂，使得水泥土试样受腐蚀的影响被削弱，水泥土整体性提高，耐久性增强，从而进一步反应了本发明具有良好的抗腐蚀性能。

4、本发明通过物理加工改变水泥的物理力学性能、流变性能和水化反应性能，进而能显著提高泥炭(质)土环境下水泥土的抗腐蚀性能。

5、本发明可广泛应用于泥炭土环境下的高速公路、码头、地基加固、基坑支护等水泥土应用工程领域，对环境无污染，抗腐蚀性能好，可有效提高建筑工程的安全性和耐久性。

附图说明

图1为本发明实施例1添加剂和水泥的总质量为冲洪积黏性土质量的15％，胡敏酸掺入量0％，图中的a、b、c、d、e、f分别为添加剂质量为添加剂和水泥总质量的0％、10％、20％、30％、40％、50％的水泥土试样。

图2为本发明实施例1添加剂和水泥的总质量为冲洪积黏性土质量的15％，胡敏酸掺入量15％，图中的a、b、c、d、e、f分别为添加剂质量为添加剂和水泥总质量的0％、10％、20％、30％、40％、50％水泥土试样。

具体实施方式

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，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下面以具体实施例对本发明做进一步说明，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

实施例1

本实施例提供的一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土，具体地，抗腐蚀水泥土以物理加工后的水泥为添加剂，并配水泥P.O42.5和冲洪积黏性土，均匀混合后加水进行搅拌制成抗腐蚀水泥土；经过物理加工后普通水泥P.O42.5比表面积大于8000cm

具体的，一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将水泥进行破碎，将破碎后的水泥过0.25mm筛后装袋备用；

(2)将步骤(1)中所述过筛后的水泥放入600r/min的行星式球磨机中进行粉磨，得加工后的水泥添加剂；水泥添加剂中，大球、中球、小球的直径分别为5mm、3mm、1mm，所述大球、中球、小球数量比为1：5：6，球料比为1：2；

(3)将步骤(2)中所述添加剂掺入水泥中均匀混合，获得水泥和添加剂的混合物；

(4)将步骤(3)中所述混合物中掺入冲洪积黏性土并均匀混合，经搅拌均匀后，按水灰比0.5喷水搅拌，即制成抗腐蚀水泥土。

将制成的抗腐蚀水泥土进行室内试验，具体试验过程为：

1.1固定添加剂和水泥的总质量为冲洪积黏性土质量的15％，添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的0％、10％、20％、30％、40％或50％，按照比例制备成六种水泥土试样。

1.2将1.1中的六种水泥土试样中分别掺入胡敏酸，制成含有胡敏酸的六种水泥土试样；胡敏酸的掺入量为冲洪积黏性土质量的15％，掺入的胡敏酸用来模拟泥炭(质)土环境。

1.3将1.1中的六种水泥土试样及1.2中含有15％胡敏酸的六种水泥土试样用保鲜膜包裹后置于湿度95±2％、温度为20±2℃的条件下养护14d后，浸泡于pH＝4的富里酸溶液中，分别浸泡28d，90d。

1.4观察浸泡28d，90d后的六种水泥土试样及含有15％胡敏酸的六种水泥土试样的受腐蚀情况。

六种水泥土试样(未掺胡敏酸)试验结果如图1所示；掺15％胡敏酸六种水泥土试样试验结果如图2所示。

由图1可看出，随着添加剂掺量的增加，水泥土试样的受腐蚀程度逐渐降低，完整性逐渐提高。由图2可看出，在胡敏酸掺入量为15％的情况下，未添加添加剂的水泥土试样上表面松散软化，裂缝向四周发展，破坏形式呈喇叭状，受腐蚀现象明显，但随着水泥土添加剂掺量的逐渐增加，水泥土试样由腐蚀严重到外观整体完整，且添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％时，效果最佳。

实施例2

本实施例提供的一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土，具体地，抗腐蚀水泥土以物理加工后的水泥为添加剂，并配水泥P.O42.5和冲洪积黏性土，均匀混合后加水进行搅拌制成抗腐蚀水泥土；经过物理加工后普通水泥P.O42.5比表面积大于8000cm

具体的，一种用于泥炭土的抗腐蚀水泥土的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将水泥进行破碎，将破碎后的水泥过0.25mm筛后装袋备用；

(2)将步骤(1)中所述过筛后的水泥放入600r/min的行星式球磨机中进行粉磨，得加工后的水泥添加剂；水泥添加剂中，大球、中球、小球的直径分别为5mm、3mm、1mm，所述大球、中球、小球数量比为1：5：6，球料比为1：2；

(3)将步骤(2)中所述添加剂掺入水泥中均匀混合，获得水泥和添加剂的混合物；

(4)将步骤(3)中所述混合物中掺入冲洪积黏性土并均匀混合，经搅拌均匀后，按水灰比0.5喷水搅拌，即制成抗腐蚀水泥土。

将制成的抗腐蚀水泥土进行室内试验，具体试验过程为：

2.1固定添加剂和水泥的总质量为冲洪积黏性土质量的20％，选取最优的添加剂的质量为添加剂和水泥总质量的30％、40％或50％，按照比例制备成三种水泥土试样。

2.2将2.1中的三种水泥土试样中分别掺入胡敏酸，制成含有胡敏酸的三种水泥土试样；胡敏酸的掺入量为冲洪积黏性土质量的30％，掺入的胡敏酸用来模拟泥炭(质)土环境。

2.3将2.1中的三种水泥土试样及2.2中含有30％胡敏酸的三种水泥土试样用保鲜膜包裹后置于湿度95±2％、温度为20±2℃的条件下养护14d后，浸泡于pH＝4的富里酸溶液中，分别浸泡28d，90d。

2.4将浸泡28d，90d后的三种水泥土试样及含有30％胡敏酸的三种水泥土试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果如表1所示。

表1

由表1中的试验结果可知：

(1)当浸泡龄期相同时，随着添加剂掺量的逐渐增加，水泥土试样的无侧限抗压强度呈上升趋势：浸泡龄期为28d时，相较于添加剂掺量为30％的试样，添加剂掺量为40％、50％的试样的无侧限抗压强度分别提高0.13Mpa和0.16Mpa，强度增长率分别为10.59％和13.11％；浸泡龄期为90d时，相较于添加剂掺量为30％的试样，添加剂掺量为40％、50％的试样的无侧限抗压强度分别提高0.29Mpa和0.42Mpa，强度增长率分别为13.62％和19.72％。由于添加剂颗粒的粒径很小，具有很好的填充性，均匀分布在水泥土孔隙内，进而改善水泥土内部结构形态，且通过其活性效应产生的胶凝物增强了结构的密实性，使得其强度和抗腐蚀性得到提升。

(2)在添加剂掺量不变的情况下，随着浸泡龄期的增长，试样的无侧限抗压强度呈上升趋势：添加剂掺量为30％，浸泡龄期从28d增加到90d时，无侧限抗压强度提高了0.92Mpa，强度增长率为75.41％；添加剂掺量为40％，浸泡龄期从28d增加到90d时，无侧限抗压强度提高了1.08Mpa，强度增长率为80.00％；添加剂掺量为50％，浸泡龄期从28d增加到90d时，无侧限抗压强度提高了1.18Mpa，强度增长率为85.51％。

从强度增长率可以得出，随着浸泡龄期的增长，强度最高提升85.51％，这表明，水泥土试样在泥炭土环境下的不利影响被削弱，这是由于添加剂的填充作用、胶结作用、火山灰效应使得水泥土结构的大颗粒减少，细化了孔隙，提高了水泥土的抗渗性，从而密实界面区结构来有效防止酸类物质的侵蚀，最终使得水泥土的耐久性得到提升。

基于上述分析可以得出，在水泥掺入比不变的情况下，添加剂能提高泥炭土环境下水泥土的强度和抗腐蚀性；添加剂使得水泥土试样受腐蚀的影响被削弱，水泥土整体性提高，耐久性增强。从而进一步反应了本发明具有良好的抗腐蚀性能。

公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。