[发明专利]一种可快速检测水泥固化土拌和均匀性的方法

说明书

本发明将水泥中的特定元素作为水泥及水化产物的示踪物，通过X荧光光谱仪(XRF)快速测量固化土中示踪元素的浓度及其分布，并利用该元素浓度的统计学指标评价水泥固化土的拌和均匀性。本发明提出的检测方法，可以快速地评估水泥固化土拌和均匀性，进而指导现场施工，保证水泥固化土的拌和质量。

技术领域

本发明涉及一种建筑工程领域，尤其涉及一种可快速评估水泥固化土拌和均匀性的方法。

背景技术

近年来为了保持河道的通航、防洪能力并改善民众的居住环境，国家加强河道以及湖泊的治理。清淤是河道首选的治理方式，但是淤泥的含水率高、强度低、呈流态。在处理淤泥时，存在方量大、堆放难、外运难等问题。同时，在我国东部地区，施工时经常遇到池塘、泥洼地、暗塘、深厚软基等，显著增加施工难度以及施工造价。针对上述不良地基，通常采用高压喷浆、就地固化和水泥土搅拌桩等加固方式处理，以达到增强土体强度，提高地基承载力的目的。

很多学者研究发现，由于现场拌和均匀性差、养护条件差等因素，现场固化土的强度仅为室内固化土强度的30％-50％。此外，在水泥土搅拌桩和就地固化工程中，固化土拌和不均匀导致水泥桩断桩、桩身不连续；水泥固化土中存在水泥富集块、未反应的水泥灰或者软弱土夹层等质量问题，导致地基承载力不足，严重时甚至会引起工程事故。

目前，工程中采用强度作为水泥固化土质量的评价指标，但是强度地发展需要一定的养护龄期，难以及时发现固化土拌和质量，该指标结果具有滞后性。若7天或者28天龄期后，水泥固化土强度不满足工程要求，难以返工且浪费大量的人力物力资源。

因此，在水泥固化土搅拌结束后，亟需一种可快速检测固化土拌和均匀性的检测方法及控制指标。如果水泥固化土未达到预期拌和效果，可以及时对水泥固化土进行复搅或者补搅，有效控制固化土的拌和质量。

发明内容

为实现上述目的，本发明提出一种可快速检测水泥固化法拌和均匀性的方法。选用钙元素作为水泥及其水化产物的示踪元素，采用固化土中钙元素浓度分布的统计学指标(变异系数)定量评价固化剂的拌和均匀性。本发明提出的检测方法具有操作方便、快速测量、实用性强等优势。对某一区域的软弱土加固结束后，使用X荧光光谱仪可以快速地得到钙元素浓度及分布，通过计算即可得到钙元素浓度的变异系数。变异系数的值越小，说明各点钙元素浓度的分布越均匀，水泥固化土的拌和均匀性好；变异系数的值越大，说明各点钙元素浓度对浓度均值的离散度越大，固化土的拌和均匀性越差。对变异系数不满足要求的区域，可立即组织现场搅拌机械进行复搅，保证固化土的拌和质量。

本发明采用手持式X荧光光谱仪(XRF)测量钙元素浓度。X荧光光谱仪在射线管产生X射线，经被检测样本反射后产生X荧光，根据X荧光对各元素的行分析，该仪器可以精确测量各元素的浓度，如钙、锌、汞、锰、铜、铁等元素。

本发明选用钙元素作为水泥固化土中水泥拌和均匀性的标志性元素。因为当水泥与软土拌和后，水泥中的氧化钙、氧化硅等氧化物与软土中的水迅速发生水化反应，生成水化硅酸钙、水化硫铝酸钙和氢氧化钙等水化产物，所产生的水化产物是固化土强度增长的主要原因。钙元素在水泥的水化反应过程中发挥至关重要的作用。

在水泥固化土中，水泥及其水化产物中的钙元素浓度是随空间位置变化的，具有随机性。如果检测水泥固化土中的多个点的钙元素浓度即可得到钙元素浓度在固化土中的空间分布特征。为了得到固化土中的钙元素浓度分布，本发明对水泥固化土试样随机取样，并采用统计学的方法对水泥固化土中的钙元素分布进行统计分析后，发现钙元素浓度分布符合正态分布。

当钙元素浓度均匀分布时，在正态分布中单位体积水泥土中钙元素的含量相等，该状态可以作为水泥固化土拌和均匀的微观体现。在不同的搅拌状态下，对试样钙元素浓度进行统计分析，采用变异系数定量评估水泥固化土的拌和均匀性，衡量总体钙元素随机分布变量与数学期望间的偏移程度。

本发明具体步骤如下：

1、制备固化土样