[发明专利]基于防渗用途的水泥土复合添加剂

说明书

技术领域

本发明是一种基坑支护中防渗墙、水泥土防渗垫层或者防渗帷幕的复合添加剂，属于交通运输工程和土木工程中的技术领域。

背景技术

在大型基坑支护工程中需要打设防渗墙用于止水和防渗功能，其中支护桩一般采用钻孔灌注桩等，而防渗墙一般采用搅拌桩。为了保证搅拌桩的防渗性能，施工中搅拌桩具有较高的强度，如0.8-1.0MPa，该强度使得搅拌桩的刚度较大，当支护体系局部（两桩间接触部位）有缺陷时，搅拌桩可能会发生较大的变形，此时搅拌桩容易在局部发生这段或开裂等破损，进而影响防渗墙整体的防渗性能。

在一些工程中水泥土被用于防渗垫层或者防渗帷幕，如一些堤防防渗结构、坝基防渗墙和垃圾填埋场，为了保证水泥土具有很好的防渗性能和较低的渗透性，水泥土的强度和刚度相应较大，此时破坏应变很小，一般小于1%。当受到水平力作用时，防渗垫层或者帷幕在剪切力和弯矩的共同作用下，易发生剪切破坏、拉断破坏或者损伤，进而产生渗流通道，削弱防渗的功能。

针对基坑支护中水泥土防渗墙、以及水泥土防渗垫层和防渗帷幕的要求：（1）低渗透性；（2）防渗结构具有较大的韧性，即破坏时的应变较大；（3）水泥土本身具有一定的强度，传统的单一水泥掺入材料形成水泥土很难同时满足上述三个要求。

随着化学工业的发展，高性能的高分子材料逐渐使用到土木工程领域中。聚丙烯酰胺（PAM）是一种水溶性高分子聚合物，不溶于大多数有机溶剂，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的磨擦阻力，按离子特性分可分为非离子、阴离子、阳离子和两性型四种类型，主要有以下4个用途：（1）在造纸过程中作助留剂，补强剂；（2）水处理中作助凝剂、絮凝剂、污泥脱水剂；（3）石油钻采中作降水剂，驱油剂；（4）还广泛应用于增稠、稳定胶体、减阻、粘结、成膜、生物医学材料等方面。

发明内容

技术问题：本发明针对水泥土搅拌桩防渗墙、水泥土防渗垫层和防渗帷幕的工程实践中存在传统单一水泥掺入形成的水泥土在满足防渗体系具有较低渗透性的同时，强度和刚度较大，破坏应变较小，当该类结构在剪应力和弯矩的共同作用下容易发生损伤和破坏，削弱防渗效果这一现状，提出了水泥与阴性聚丙烯酰胺共同作为添加剂形成水泥土，达到低渗透性、大破坏应变和具有一定强度的要求。

技术方案： 本发明的基于防渗用途的水泥土复合添加剂由水泥和聚丙烯酰胺组成，以被拌合土质量计的组成为：

掺加水泥质量：被拌合土质量为3-7%，掺加的聚丙烯酰胺质量：被拌合土质量为0.1%-0.3%。

所述的水泥为普通硅酸盐水泥。

所述的聚丙烯酰胺为阴性聚丙烯酰胺。

有益效果：聚丙烯酰胺和水泥与饱和地基土搅拌形成水泥土的破坏应变在2%-6.0%之间，比常规水泥土的破坏应变大2-6倍；渗透系数约为10^-9 cm/s，与常规水泥土渗透系数相当，但比地基土小2个数量级；强度随水泥掺量的增加而增大，聚丙烯酰胺的增加而减小，通过配比的调整能达到工程所需要的强度。综上所述，聚丙烯酰胺水泥土的能够大大改变传统水泥土的破坏特性，而同时能保证水泥土很低的渗透性和强度要求，进而满足防渗要求的防渗墙、垫层和帷幕的工程要求。

具体实施方式

本发明采用阴性聚丙烯酰胺和水泥作为添加剂，制成满足上述要求的防渗用途的水泥土复合添加剂，对防渗型水泥土搅拌桩的推广应用、以及水泥土用途的拓展具有重要的理论意义和工程价值。

本发明所述的防渗用途的水泥土复合添加剂以普通硅酸盐水泥与阴性的聚丙烯酰胺组成，其中水泥掺入比（掺加水泥质量/被拌合土质量）为3-7%，聚丙烯酰胺的掺入比（掺加的聚丙烯酰胺质量/被拌合土质量）为0.1%-0.3%。

1）将传统防渗用途的水泥土的添加剂由水泥扩充为水泥和聚丙烯酰胺二者组成的复合添加剂；

2）复合添加剂中聚丙烯酰胺的掺量为0.1%-0.3%即可，水泥的掺量在3%-7%之间时，水泥土的强度、破坏应变和渗透系数能够得到较好的控制；

3）由复合添加剂与饱和地基土搅拌而成的水泥土，具有破坏应变大，强度可控和渗透系数小的特点；

4）由于聚丙烯酰胺具有很强的吸水性能和絮凝特性，该复合添加剂宜采用干法施工同时在饱和地基土中效果更好；

将聚丙烯酰胺引入到水泥土的添加剂中，通过聚丙烯酰胺的吸水、絮凝、粘结和成膜等机理，提高了水泥土的破坏应变，降低了水泥土的渗透特性，达到防渗墙、防渗垫层和防渗帷幕的工程要求。