成果名称：	固废基胶凝材料在海相软土地区工程应用技术研究
登记日期：	2024-01-31
完成单位：	中国铁建港航局集团有限公司,中南大学
完成人员：	刘齐辉,周清,黄腾,夏凯峰,刘鹏,许小泉,商武锋,成诗冰,乔明,陶明,陈光,杨海,康滔滔,杨超,张叶,陈佳康,夏冰,裴志亮,童亨,张志业,付莉,赵恩
研究起止日期：	2020-03-01至2023-03-31
主要应用行业：	建筑业
高新技术领域：	新材料
评价单位：	中国公路学会
评价日期：	2023-11-07
成果简介：	1. 立项背景
我国沿海地区和内陆平原或山区都广泛分布着海相、三角洲相、湖相和河相沉积的饱和软土。珠江三角洲软土主要由西江、北江、东江在珠江口受到内海岸浪流及潮汐水动力作用逐渐淤积而成，属第四纪沉积物，土层多为含水丰富的淤泥、淤泥质粘土及粉细砂。由于其独特的地质、地理成因而形成的明显的区域性特性，使得该地区海相淤泥成为罕见的超软弱软土，通过与我国沿海、沿江其它地区软土的物理力学指标对比，得出该地区软土具有高含水量、高压缩性、高粘粒含量、低强度、低透水性的“三高两低”超软弱软土结论，其软土特性与土质形成历史有关，主要是以极细的粘土胶状物质为主，在静水或非常缓慢的流水环境中沉积，并伴有微生物作用的一种具有结构性的特殊土。
在软土地基上直接建造建筑物或进行道路建设时，地基将会由于固结和剪切变形产生很大的沉降和沉降差，而且沉降的延续时间很长，影响建筑物的正常使用，严重的会造成工程事故，危害人民的生命财产安全。随着社会的发展和进步，国家大规模的组织基础设施的开发建设，掀起了市政基础设施建设的新高潮。建设用地日趋紧张，直接可利用的天然地基越来越少，不少构筑物只能建造在松软地基上，而在土建工程中，软土地基往往不能满足工程建设的要求。对于地处软弱土区域的路基，需要通过对软弱土路基进行处理，提高软弱土的性能，以达到市政道路路基的要求。
固体废弃物的种类繁多，成分复杂，数量巨大， 其环境危害程度不亚于水污染和大气污染。对固体废弃物的治理通常采用处理、处置和开展综合利用相结合的治理策略，而我国的相关防治对策起步晚，还有很大的研究空间。建筑垃圾(混凝土块、瓷砖、碎砖、水泥块等)，作为常见固体废弃物的一种普遍具有足够的强度和耐久性，置入地基中可以不受外界影响，不会产生风化而变成酥松体，因而能长久地起到骨料作用，可用作建筑渣土桩填料以加固软土地基。工业固体废弃物如钢铁渣，脱硫石膏，焦炭等，经过添加一定比例的细砂、水泥，充分研磨搅拌，可以与土体发生化学反应，形成胶凝性水化物，并胶结土团粒，同时可以降低土-水界面张力，提高水化物生成过程的协调性。以固废料为原料经过筛选、分类、研磨、煅烧与配比得到的新型固废水硬性胶凝材料具有很好的胶凝效果与经济效益，能有效地减少固废排放与堆积，缓解环境压力，在现场施工中具有广阔的应用前景。
目前对于软土固结技术大多使用传统材料，但是有遇水不稳定性，强度发展缓慢等问题，本课题依托洪湾物流园新建道路及既有道路景观提升工程（一期），通过实验室制备和现场试验，研究建筑固废回收并应用于海相软土层加固处理的新型工法。并通过现场施工及方案优化，解决在本工程软基处理施工过程中存在问题。
2. 研究内容
(1)研究以建筑废料及场地垃圾配合水泥，脱硫石膏等固废基础材料为主研发的土体固结材料对软土地基各项工程技术指标的改良作用，通过试验找到最佳配比，并提出对不同软弱基础条件的针对性改良方案。
(2)新型固废基高强度软土地基处理技术在依托工程进行全套施工工艺应用研究。进行土体固结和泡沫轻质土的场地试验，通过比较，评估此新技术的安全性和经济性；通过计算为固废基处理软土基础技术在软基加固处理应用的可行性和制订各项现场施工环保处理措施提供数据支撑。
(3)结合桩体、土体、垫层等各个影响因素，优化复合地基管桩二次固结技术的具体施工参数，使其达到符合工程要求的承载力效果，提高工程质量，并总结出一套完善的施工工艺，保障高效安全生产。充分利用建筑废料，减轻环境污染，节约材料，节省投资，扩大管桩的应用范围。
(4)针对本地区水泥土搅拌桩存在的问题，利用固废基胶凝材料结合高效减水剂进行化学固结工艺来改善水泥土的强度和缩短凝固时间，同时通过优化水泥土中水泥、固废的材料组成结构来提高水泥土搅拌桩耐海洋腐蚀的性能。