一、流態(tài)固化土是什么?
流態(tài)固化土是什么?是土還是混凝土,是流態(tài)的還是固態(tài)的?其實,流態(tài)固化土既不是土,也不是混凝土,而是類似水泥土的巖土工程材料?!傲鲬B(tài)”指的是流態(tài)固化土在攪拌和澆筑過程中,具有良好的流動性,可以像水一樣流動,方便施工;“固化” 指的是流態(tài)固化土在澆筑完成后,經過一定時間的物理化學反應,會逐漸硬化,形成具有一定強度的固體材料。對于名字,國內并沒有統(tǒng)一,也有叫做液態(tài)固化土、泥態(tài)固化土、預拌固化土、聚合土等等,但流態(tài)固化土是叫法最廣的,已經趨向統(tǒng)一。
用于抗壓試驗的流態(tài)固化土試塊
結合相關規(guī)程、標準的定義:流態(tài)固化土是指通過將土料、固化劑、水及添加劑按一定比例混合,通過特定的攪拌機拌和均勻后,具有一定流動性,經澆筑、養(yǎng)護后凝固成具有一定強度、水穩(wěn)定性、低滲透性的巖土工程材料的技術。
土料優(yōu)先采用現(xiàn)場開挖土、工程渣土或建筑垃圾再生料,不能采用膨脹土、污染土、鹽漬土。開挖土料包括素填土、黏性土、粉土、砂土或混合土,土顆粒的最大粒徑以不影響攪拌機攪拌工作和泵送為準,目前土顆粒的最大粒徑不宜超過5cm。為保證固化土的質量穩(wěn)定性,土中有機質的含量不得超過5%,否則影響其耐久性。
固化劑的主要成分是以CaO、活性AlSiO為主要成分的無機水硬性膠凝材料。固化劑可單獨使用水泥,也可摻人粉煤灰、工業(yè)礦渣粉以及激發(fā)劑、晶化誘導劑、分散劑、表面活性劑、吸附劑、微膨脹劑中的一種或數(shù)種材料,以改善拌合物的顆粒級配,激發(fā)水化反應,提高強度,但其物理和工藝指標等應滿足相關標準和工程的要求。
拌合用水可參考混凝土用水的規(guī)定。
流態(tài)固化土用于基坑肥槽回填
二、流態(tài)固化土的特性
(1)早期強度較高,固化時間短
流態(tài)固化土終凝時間一般不超過12個小時,只需12小時即可達到進行下一步施工的強度。這種特性可保證施工的連續(xù)性。
(2)強流動性和自密實性
類似自流平混凝土,坍落度可達180-250mm,強流動性可以將狹窄空間和異形結構空間的所有空隙填實;自密性的特點,施工時不需采用大型夯實和碾壓設備。
(3)抗?jié)B性
固化土是利用固化劑對土顆粒進行填充固結等機理,因此固化土具有抗?jié)B性,其滲透系數(shù)可達10-5cm/s~510-7cm/s,該特性既可防止地下水對固化土本身的破壞。
(4)環(huán)保節(jié)能
利用廢棄土和工業(yè)固廢(如粉煤灰、鋼渣)替代傳統(tǒng)砂石,減少資源消耗。
(5)成本低
原材料來源廣泛,價格低廉,施工效率高,適用范圍廣,可有效降低成本。
(6)施工快
具有良好的流動性,可采用泵送或溜槽施工,自流平自密實無需振搗碾壓,效率高,工期短。
三、流態(tài)固化土的發(fā)展歷史
早期探索:上世紀70年代,美、日國家為了工程建設的需要,開始研究土壤改良加固技術,上世紀80年代,我國引進土壤改良技術,取得了一系列研究和應用成果。因最初用于土壤壓實改良,但因效果不穩(wěn)定逐漸轉向流態(tài)化工藝,實現(xiàn)質量可控。
規(guī)?;瘧茫?016年,北京城市副中心管廊工程首次大規(guī)模應用(填筑量約20萬立方米),成為國內標志性案例。
行業(yè)爆發(fā):2022年中國流態(tài)固化土產量超1500萬立方米,政策推動固廢利用和綠色基建,市場持續(xù)增長。
四、流態(tài)固化土的作用機理
流態(tài)固化土的固化過程是一個復雜的物理化學變化過程,主要涉及以下幾個方面:
(1)物理作用:固化劑中的活性成分(如水泥、石灰、粉煤灰等)具有較大的比表面積和表面能,能夠吸附在土顆粒表面,形成一層致密的包裹層。這層包裹層可以有效地填充土顆粒之間的孔隙,提高土體的密實度和強度。
(2)化學作用:固化劑中的活性成分(如粉煤灰、礦渣等)與土顆粒中的活性AlSiO在堿性環(huán)境下發(fā)生火山灰反應,生成水化硅酸鈣(C-S-H)和水化鋁酸鈣(C-A-H)等膠凝物質。這些膠凝物質具有較高的強度,能夠有效地填充土顆粒之間的孔隙,提高土體的強度和穩(wěn)定性。
(3)水化作用:固化劑中的水泥等成分與水發(fā)生水化反應,生成水化硅酸鈣(C-S-H)、水化鋁酸鈣(C-A-H)、氫氧化鈣(Ca(OH)?)等水化產物。這些水化產物具有較高的強度,能夠有效地填充土顆粒之間的孔隙,提高土體的強度和穩(wěn)定性。
上述作用使土顆粒表面和顆粒間接觸點形成了不可逆的凝結硬化,并以新生水化物為界面形成了類同相接觸,改善了土體的穩(wěn)定性,增強了土體內部結構聯(lián)結和抗變形摩擦力,從而提高了土體的強度和耐久性。流態(tài)固化土的強度一般為0.2MPa~15MPa,強度可調范圍較大,一般根據(jù)工程需要確定。
流態(tài)固化土的強度和流動性,可根據(jù)調整材料的配合比,經試驗后確定。因不同土料的特性差異,需考慮工程需求、材料特性及經濟性,通過調整土壤、固化劑、水及外加劑的比例,實現(xiàn)目標強度、流動性和耐久性。而固化劑的摻入比(固化劑質量與土料干質量的比值),對流態(tài)固化土的強度和流動性起著決定性的作用。強度可調范圍較大,一般根據(jù)工程需要確定。流態(tài)固化土的強度和流動性,可根據(jù)調整材料的配合比,經試驗后確定。因不同土料的特性差異,需考慮工程需求、材料特性及經濟性,通過調整土壤、固化劑、水及外加劑的比例,實現(xiàn)目標強度、流動性和耐久性。
五、流態(tài)固化土的施工工藝流程
(1)前期準備:現(xiàn)場勘察與設計,分析土壤成分,進行配合比設計;進行方案編制,場地清理。
(2)材料制備:土壤處理,固化劑配制,輔料準備。
(3)混合攪拌:設備選擇,按設計比例投料、攪拌。
(4)運輸:采用攪拌罐車運輸,泵或溜槽澆筑。
(5)澆筑施工:分層澆筑,接縫處理。
(6)養(yǎng)護管理:澆筑后覆蓋塑料薄膜或土工布保濕,養(yǎng)護7-14天。
(7)質量檢測:現(xiàn)場檢測流動度(坍落度筒法)、濕密度,無側限抗壓強度試驗(試塊或現(xiàn)場取芯),浸出物毒性檢測。
(8)后續(xù)處理:清理設備,廢料處理
工藝流程圖
六、流態(tài)固化土的應用場景
(1)建筑工程:流態(tài)固化土可用于地基處理、地下室回填、溶洞處理、邊坡?lián)鯄χёo等,具有強度高、耐久性好、施工速度快等優(yōu)點。
(2)市政工程:流態(tài)固化土可用于管道回填、基坑回填、地下結構回填等,具有流動性好、密實度高、抗?jié)B性強等優(yōu)點。
(3)道路工程:流態(tài)固化土可用于道路路基、路面基層、邊坡防護等,具有強度高、穩(wěn)定性好、施工方便等優(yōu)點。
(4)環(huán)境治理: 流態(tài)固化土可用于河道清淤、礦山修復、垃圾填埋場封場等,具有環(huán)保、經濟、可持續(xù)等優(yōu)點。
流態(tài)固化土用于管溝回填
流態(tài)固化土用于基坑肥槽回填
流態(tài)固化土技術作為一種綠色環(huán)保、性能優(yōu)異的新型建筑材料,讓“廢土”變“寶土”,具有廣闊的應用前景。隨著技術的不斷發(fā)展和完善,流態(tài)固化土技術將在多個行業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用,為構建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會貢獻力量!
【標準規(guī)范】
《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規(guī)程》CECS
《不燃級金屬面板保溫裝飾一體板應用技術規(guī)程》 團標
【會議培訓】
2025全國混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術交流大會
第十屆全國建筑固廢和尾礦泥漿處理及資源化利用大會暨中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會年會
2025第二十一屆全國商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國商品混凝土年會
【 咨詢服務】
預拌混凝土質量追溯研究
高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢
課題研究
研發(fā)中心建設
[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等
【建材“雙碳”業(yè)務】
低碳膠凝材料研發(fā)與制備
復合摻合料和再生復合摻合料研發(fā)與制備
建筑垃圾處置與資源化利用
建筑垃圾再生砂粉應用技術
建筑垃圾再生輕粗骨料技術
碳化再生骨料制備技術
【期刊著作】
《新技術在混凝土中的應用》圖書
《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書
《預拌混凝土企業(yè)標準化試驗室建設指南》圖書
混凝土技術發(fā)展中心(以下簡稱“中心”)隸屬建筑材料工業(yè)技術情報研究所,主要職能是跟蹤分析和研究國內外混凝土行業(yè)科技前沿動態(tài),為全國混凝土行業(yè)開展技術服務工作,包括出版技術期刊、研究制定標準、開展技術咨詢、舉辦技術會議、承擔行業(yè)培訓、從事認證評價和開發(fā)研究等,中心是建材情報所主要業(yè)務部門之一。中心擁有員工10人,其中博士3人,正高職稱3人,副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會分支機構包括中國散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會混凝土專業(yè)委員會、中國散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會預制建筑產業(yè)專業(yè)委員會、中國砂石協(xié)會建筑固廢利用分會、建筑材料工業(yè)技術情報研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺有預拌混凝土質量追溯公共服務平臺、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務平臺、中國商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(擁有200余名行業(yè)一線專家)、北京砼享未來工程技術研究院(會員制技術和管理服務)。
中心每年參與多個混凝土技術咨詢和技術服務項目,包括雄安新區(qū)混凝土項目咨詢、河北省多個高速公路高性能混凝土技術咨詢、固廢基膠凝材料和再生復合摻合料研發(fā)和制備技術,以及數(shù)十個混凝土企業(yè)的技術服務工作。開展預拌混凝土綠色產品認證和科技成果評價工作。
咨詢電話:孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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