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摘要：地基加固或改良工程是指在土体中加入地基处理材料并与地基发生一系列复杂的物理、化学反应，从而使地基固化或改良的工程。地基处理材料广泛应用于此类地基加固或改良工程。本文涉及软弱地基、漏水地基等的地基处理组合物及其施工方法；具体而言，是一种主要由高炉灰、钢渣组成的地基组合物材料，以及利用该地基组合物材料的地基注入施工方法。
关键词：软弱地基；漏水地基；地基处理组合物材料
背景技术
地基加固或改良工程是指在土体中加入地基处理材料并与地基发生一系列复杂的物理、化学反应，从而使地基固化或改良的工程。地基处理材料广泛应用于此类地基加固或改良工程。目前，地基处理材料在国外发展较快，在美、俄、日、澳、德、加以及南非等国的大中型工程，例如铁路、机场、高速公路、港口、市政建设等工程中均已经得到大量的运用，并且业已形成相当的产业规模，取得了良好的经济和生态效益。
目前国内主要适用的地基处理材料主要是沿用水泥、石灰、粉煤灰或者这些材料的简单混合物。此类传统的地基处理材料一般都存在早期强度不高、强度调节范围小、水稳定性差等缺点。国内对地基处理材料的开发目前尚处于初级阶段，难以处理诸如我国东南沿海、沿江地区的软土地基。
近年来国外相关领域的地基处理主要是带有水泥的灌浆材料，用来加强地基和截水效果。然而当地基为细砂、淤泥或者粘土时，存在渗透性小、灌浆困难等问题。另外一种在水泥和膨润土中添加高吸水性树脂的地基处理材料，但是高吸水性树脂材料价格昂贵，另外应用该材料使得灌浆施工也受到影响。
为了解决上述技术问题，经大量的实验和实施，开发应用了一种价格相对便宜、性能良好并且适用于我国沿海以及沿江软土质地基、特别是淤泥、砂土质地基适用的地基处理材料。该地基处理处理材料的主要成分是钢渣和粉煤灰等炼钢等的工业副产品和废弃物。
主要内容在地基中注入相应材料。有钢渣、粉煤灰、生石灰、硅灰、水玻璃、铝酸钙、石膏、二乙醇胺，各组分的含量依次分别标记为A、B、C、D、E、F、G、H，并且各组分的重量份数分别为：
钢渣A=25-75
粉煤灰B=15-65
生石灰C=A×0.05+B×（0.05—0.1）
硅灰D=A×（0.05—0.15）+B×（0.05—0.1）
水玻璃E=1-3
铝酸钙F=（A+B）×（0.02—0.1）
石膏G=（A+B）×（0.02—0.1）
二乙醇胺H=（A+B）×（0.02—0.05）。
另外根据需要还可以分别添加占地基处理组合物总质量为0.02-0.25wt%分散剂、表面活性剂、抗冻剂、减水剂等组分。
地基处理组合物渗透性以及耐久性优良、强度适中，因此能够广泛应用于柔软地基的处理工程中。
具体来说，钢渣是指炼钢时产生的废渣，其主要成分是金属炉料中各元素被氧化后生成的氧化物、被侵蚀的炉衬料、补炉材料、金属炉料带入的杂质和为调整钢渣性质而特意加入的造渣材料，如石灰石、白云石、铁矿石、硅石等。按炼钢工艺钢渣可分为：转炉渣和电炉渣。本文所述的钢渣优选为转炉钢渣。
粉煤灰是指煤粉燃烧后由烟气自锅炉中带出的粉状残留物。本文所述粉煤灰优选为火电厂的煤粉燃烧后形成的粉煤灰。粉煤灰的最大粒径优选为50um以下，平均粒径优选3-10um。
此外还含有氧化钙，添加适量的氧化钙可以有效消除和减弱钢渣微粉、粉煤灰的成分波动对地基处理组合物材料渗透性和耐久性的影响。本文中所述的氧化钙可以通过碳酸钙加热分解得到，也可以使用市售的商品。氧化钙的最大粒径优选为50um以下，平均粒径优选1-10um。
另外还添加有适量的硅灰。本文所述的硅灰是指从冶炼硅金属的高炉烟道中收集得到粒径极细的粉尘。其主要成份是玻璃态的二氧化硅，它的加入有利于提高地基处理的早期强度、渗透性。
作为固化组分本发明设计了一种由铝酸钙、石膏和二乙醇胺的复合固化组分。
石膏可选择无水石膏、熟石膏或二水石膏等。其中，从固化促进和强度表现性的角度出发，更好为无水石膏。
二乙醇胺又称为2，2’-二羟基二乙胺、双羟乙基胺，2，2’-亚氨基双乙醇，其本身可作为固化剂使用，另外二乙醇胺的加入能够与作为碱激发组分的铝酸钙、石膏产生协同作用，缩短固化时间，此外能够有效抑制地基中空隙的形成，有利于提高地基处理的强度。
另外为了提高组合物的粘结性，组合物中还添加有水玻璃，即硅酸钠的水溶液。因为水玻璃为强碱性物质，为了防止对环境的负面影响其含量应该严格控制。
地基处理材料的施工方法，从混合性良好以及增粘的角度考虑，优选将由钢渣、粉煤灰、生石灰、硅灰及水混合而成的A液与含有铝酸钙、石膏、二乙醇胺、水玻璃、水组成的B液（乳浊液或者悬浮液）分别注入混合的方法，这样可以使粘度急剧上升，提高短期强度；而同时也方便了施工，避免使用前固化，造成灌浆注入困难。
B液中作为溶剂的水的用量没有特别的限定，但优选为铝酸钙、石膏、二乙醇胺、水玻璃固体成分重量的3～20倍的水稀释。水的量如果少于上述范围，则有时粘性增高混合性变差，而如果水的量过多则该稀释水的稀释效果过大，水中不分离性变差。A液中作为溶剂的水的用量优选为其中固体成分重量的3～5倍的。优选分别同时压送A液和B液，在地基中混合并且固化。
以下，通过实施例进行详细的说明。
实施例1
混合钢渣微粉、粉煤灰、石膏和硅灰制备的地基处理组合物，相对于100重量份数的地基处理组合物，加300份水进行搅拌，制备地基处理材料，对该地基处理组合物的渗透性及固化后地基的耐久性进行了实验。另外，为了进行比较，使用高炉灰替代本发明的地基处理材料进行同样的实验。
测试方法
渗透性：在直径5cm×高30cm的管中填充硅砂至高20cm，在乙烯管的底面开0.5mm左右的孔后，从上面投入地基处理材料250cc，1天后测定渗透深度。
耐久性：观察渗透性试验所得的固化体直至100天，测定离浆水进行评价。离浆水是测定从管底面的开孔流出的水的重量，以相对于地基处理材料250cc的体积％表示。
实施例2
将50重量份钢渣微粉1、40份重量粉煤灰1、5重量份生石灰、5重量份硅灰，加入300重量份水形成A液；另外使用铝酸钙（12CaO?7Al2O3）、石膏（无水石膏）和二乙醇胺、水玻璃（重量份数见表2）加入100重量份数的水形成B液，测定该地基处理材料的固化时间、渗透性和早期强度。
渗透性：在直径5cm×高30cm的管中填充硅砂至高20cm，从上面分别投入地基处理材料400cc，1天后测定渗透深度。
固化时间：使装有上述A+B混合液的杯子倾斜30度，该混合液也不流动的时间。
强度：分别测试材料在第2天和第10天的早期强度。
工业实用性
本文地基处理组合物材料由于良好的渗透性、优异耐久优良，因而能够广泛利用于地基，特别是软弱地基的改良工程或截水工程中的地基填充或加固材料。另外，用上述地基处理组合物材料形成的灌浆材料由于向地基的渗透性优良、注入性高、强度表现性优良，因此能够注入到以往难以应用的地质的地基中，能够实现作为工业副产物的钢渣微粉、粉煤灰的高效、经济的利用。
参考文献
[1]陈仲颐，叶书麟主编，基础工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，1990
[2]龚晓南等编，地基处理手册。中国建筑工业出版社，2000
[3]叶观宝.地基加固新技术（第一、第二版）[M].北京：机械工业出版社，1998