CN102649906B - 一种土体稳定剂及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种土体稳定剂，它由以下重量份的组分组成：木质素15，元明粉1.5，三乙醇胺2.5，硅粉5，精萘3，对氨基苯磺酸钠10-20，水泥熟料20，石膏3和高炉矿渣50。本发明所述的土体稳定剂具有掺量少、土体固结强度高、稳定性好等特点。本发明还提供所述的土体稳定剂的制备方法和在路基、海涂、河、湖或水库基层的防渗处理中的应用。

Description

一种土体稳定剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种用于土体处理的化学产品，具体涉及一种土体稳定剂，及其制备方法和应用。

背景技术

为提高淤泥土的承载力，一般采用回填石渣强夯法(或碾压法)、沙井预压法、基坑排水法等方法处理，后来发展到航道疏浚与围垦海涂相结合，建立泥泵站，吹填淤泥，使洼地的标高迅速提高，使闲置的土地能提前使用。到上世纪50年代，又发展到矽化法，改变淤泥性质，提高土的承载力等。

随着我国改革开放的逐步深入，国家发展迅速，交通和城市建设突飞猛进，以上这些办法已经远远适应不了国家建设发展的需要。例如，大量公路建设以及城市水道清淤工程越来越多，我国大中城市每年清淤产生的淤泥数量近千亿立方米。这些淤泥的处理一般采用定点排放和陆地堆放方式，但这些方式存在重大环保问题难以解决，遂改为垃圾填埋、固化造路或制造建材，淤泥固结后可使淤泥中的重金属、有机污染物和病菌所造成的二次污染大幅度降低。现阶段国内外普遍采用的方式是将水泥、石灰等材料与淤泥一起搅拌，然后进行摊铺。但是水泥、石灰用于海涂、淤泥固化时添加量较大，固结后的海涂、淤泥强度低，再加上材料来源紧张、运输量大、费用高等原因，这种方式难以推广。另一种矽化法的费用非常昂贵，更无法推广使用。

真空预压处理海涂、淤泥用于造地和建设是目前提高淤泥土承载力的又一种较普遍的施工方法。此法是用大气压力来减少淤泥含水量。因此法施工周期长，推广使用受到限制，一般施工周期在6-10个月，处理的淤泥强度也只能达到0.05-0.08MPa(无侧限)，而国内一般要求是在0.08～0.2MPa。通过淤泥中掺加土体稳定剂的方式，利用物理与化学相互作用提高承载力和稳定性，费用较低，还可大大缩短施工周期，这是目前国内外提高土体承载力和稳定性的发展方向。

传统的修路方法是首先挖弃不合格的土原，置换大量好的土原和沙石，其主要原因是原土达不到要求的承载力，吸水后强度反而降低。传统修路方法不仅要耗费大量生态资源，支付大量材料费、运输费，还会对环境造成很大的破坏。

为适应航运事业发展的需求，要对逐年淤浅的航道进行疏浚。目前采用航道疏浚与围垦海涂相结合的方式处理。疏浚的淤泥要液化后通过泵站和管道输送到事先筑好的块石围堰及其内的分格堰。这样虽将航道淤积的泥土有效地回填海涂，但筑堰和分格坝需要大量的块石须开山劈岭，这样带来三大问题：①大量开山破坏生态平衡，造成环境污染，山体内还要释放出放射性物质，有害于人类身心健康；②施工难度大，周期长；③块石坝体对今后的建设带来负面影响。

上述几方面的施工中，如果能利用现有的原土，必定会克服目前存在的诸多局限性，并且降低成本。因此，有效地提高海涂、淤泥等土体的承载力和稳定性是解决造路和固化海涂的技术研究方向。

随着国民经济的迅速发展，我们要大力开发和利用广阔的海涂资源。本发明正是在上述技术背景下，提出一种能够有效提高软弱土体的承载力和稳定性的土体稳定剂，使其能够得到充分利用。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种掺量少、土体固结强度高、稳定性好的土体稳定剂，以解决现有土体固化技术存在的固结体强度低、外加材料掺量比重大等问题。

本发明的另一个目的在于：提供所述土体稳定剂的制备方法，及其在路基、海涂、河、湖或水库的基层和防渗处理中的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种土体稳定剂，它由以下重量份的组分组成：

木质素15      元明粉1.5     三乙醇胺2.5

硅粉5         精萘3         对氨基苯磺酸钠10-20

水泥熟料20    石膏3高       炉矿渣50

所述的水泥熟料优选硅酸盐水泥熟料。

所述的高炉矿渣优选钢厂高炉水碎渣。

所述的石膏优选无水石膏。

所述的土体稳定剂中各组分物质的比表面积优选≥350，进一步优选＞400。

本发明所述的土体稳定剂主要通过硅酸盐的水化反应物硅酸二钙和硅酸三钙吸收部分水分子、活性无机材料水渣的火山灰反应以及由它们形成结晶和网架结构形成骨架，有利于固结土的排水，因而增加密度，达到提高强度的目的。

本发明的土体稳定剂中，各组分均为市售商品和容易得到的工业尾渣，其中，高炉矿渣和各种火山灰等，在燃烧或工业生产中经过了高温煅烧，具有很高的活性物质，能有效增强土体稳定剂的固结作用。在通过向土体稳定剂中加入了少量激发素(木质素、元明粉、精萘和对氨基苯磺酸钠)，使该土体稳定剂固结效果更佳。

本发明还提供所述土体稳定剂的制备方法，是将所述的各组分原材料按所述比例混合后磨细至比表面积≥350即得到所述的土体稳定剂。

优选的土体稳定剂的制备方法是将所述的各组分原材料按所述比例混合后磨细至比表面积＞400，这样可以使土体稳定剂组分完全包裹比砂更细的土颗粒，从而更充分地发挥土体稳定剂的作用效果。

本发明还提供所述的土体稳定剂在路基、海涂、河、湖或水库基层的防渗处理中的应用。

本发明所述的土体稳定剂在应用中，掺量为土体重量的4-8％。

通过近一年来在海涂上的造路、造地等工程中进行的多次、反复的试验，证明了本发明的土体稳定剂在道路路基、海涂、淤泥造地等方面可以得到成功的应用。本发明的土体稳定剂在土基固结、压实、提高承载力和稳定性等各方面均可发挥较好的作用，其修路成本可降低30％左右。

具体讲，本发明的土体稳定剂相比现有技术具有以下有益效果：

1.成本显著降低。

本发明的土体稳定剂中，减少了水泥熟料的使用量，可比现有技术中的土体稳定剂减少50～70％。由于水泥熟料相对其他组分来讲，价格昂贵，因此，减少了水泥熟料的使用量也就显著降低了土体稳定剂的生产成本。

2.处理后土体性能更佳

本发明的土体稳定剂，通过添加硅粉、精萘等组分，同时去掉石灰成分，在显著降低水泥熟料用量的同时，有效地提高了处理后土体的抗压强度、水稳性能和抗冻融性，处理后的土体不会再发生二次泥化，其各项性能都明显好于现有技术中常规的石灰土和二灰碎石，对比数据可参见下表1：

表1.

用本发明土体稳定剂进行处理的土体，可用于海涂、淤泥造岛、路基、围堰造地、造湖以及作建筑材料之用等，可经长期海水、淡水浸泡而不会二次泥化和污染。

具体实施方式

实施例1.

一种土体稳定剂，它由以下重量份的组分组成：

木质素15            元明粉1.5      三乙醇胺2.5

硅粉5               精萘3          对氨基苯磺酸钠10

硅酸盐水泥熟料20    无水石膏3      钢厂高炉水碎渣50

将上述各组分原材料按所述重量比混合后，一起进入水泥厂尾部工序球磨机研磨至比表面积350-400即得。

实施例2

一种土体稳定剂，它由以下重量份的组分组成：

木质素15           元明粉1.5    三乙醇胺2.5

硅粉5              精萘3        对氨基苯磺酸钠20

硅酸盐水泥熟料20   无水石膏3    钢厂高炉水碎渣50

将上述各组分原材料按所述重量比混合后，一起进入水泥球磨机，调整球、段比例，磨细至比表面积达到400以上，即得。

实施例3

将本发明实施例1制备的土体稳定剂用于路基防渗处理。在路基原土中掺加占原土重量4-8％的实施例1的土体稳定剂，按照常规处理方法处理，处理后得到的土体具有3.2MPa以上的抗压强度，并具有优良的水稳性能和抗冻融性能。

Claims (5)

1.一种土体稳定剂，其特征在于，它由以下重量份的组分组成：

木质素15        元明粉1.5      三乙醇胺2.5

硅粉5           精萘3          对氨基苯磺酸钠10-20

水泥熟料20      石膏3          高炉矿渣50。

2.权利要求1所述的土体稳定剂，其特征在于：所述的水泥熟料为硅酸盐水泥熟料。

3.权利要求1所述的土体稳定剂，其特征在于：所述的高炉矿渣为钢厂高炉水碎渣。

4.权利要求1所述的土体稳定剂，其特征在于：所述的石膏为无水石膏。

5.权利要求1所述的土体稳定剂在路基、海涂、河、湖或水库基层的防渗处理中的应用。