CN104449746A - 一种土壤固化剂及其使用方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉40％～80％，累托石粉20％～60％。另外，本发明还公开了该土壤固化剂的使用方法和应用。本发明的土壤固化剂充分利用了海泡石和累托石具有较好吸水性的优点，将二者协同固化土壤，不仅能够提高强度，减小收缩性，还能有效的提高土壤的最佳含水量，克服土壤在用作道路底基层和路基填料时压实困难的缺点，开辟了海泡石和累托石在土壤固化剂领域的应用，通过固化土壤用于道路填料，降低了道路建设成本，还有利于保护环境，同时可用于淤泥固化处理。

Description

一种土壤固化剂及其使用方法和应用
技术领域
本发明属于道路软土固化材料领域，具体涉及一种土壤固化剂及其使用方法和应用。
背景技术
在工程实际中，很多天然地基并不能满足施工要求，施工中会遇到很多软土地基，这类地基具有承载力低，强度增长缓慢，加荷后易变形且不均匀，变形速率大且稳定时间长，具有渗透性小、触变性及流变性大的特点。如果处理不当将会严重影响道路性能，主要表现为，路基不均匀沉陷导致路面结构破坏，因此软土地基的处理一直是困扰工程建设的一个难题。
目前国内大规模处理软土地基的办法是土壤固化处理。这种方法可以将高含水量、低强度的土壤作为工程用土使用，固化处理后的土壤具有高强度、低渗透性的优点。在我国的公路建设中，普遍采用石灰稳定土壤质土、水泥稳定土壤质土或各种综合稳定土壤质土类底基层、路基等传统的土壤加固方法固化软弱地基土壤。但这类固化剂的固化效果依赖于土壤的颗粒度和含水量，当遇到含水量高且富含有机质的土壤时，采用水泥等传统固化剂往往导致土壤固化后的强度偏低，施工时难以压实。固化剂用于固化土壤应用效果较好的研究成果有：水泥10％～30％，石灰10％～20％，粉煤灰50％～80％，但是该成果对最佳含水率要求高，在道路填料施工时，较难满足压实要求。石灰、石膏、粘沙土、铝矾土和荧石等烧结而成的土壤固化剂，将其用于固化土壤，抗水性较好，倘若用于高等级公路，强度难以满足要求。水泥熟料20～80，矿渣10～70，石膏1～20，石灰1～50，此配比的固化剂用于固化土壤，强度易满足规范的要求，然而其抗冻融性能、抗水害能力均较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种土壤固化剂。该土壤固化剂充分利用了海泡石和累托石具有较好吸水性的优点，将二者协同固化土壤，不仅能够提高强度，减小收缩性，还能有效的提高土壤的最佳含水量，克服土壤在用作道路底基层和路基填料时压实困难的缺点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种土壤固化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉40％～80％，累托石粉20％～60％。
上述的一种土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉50％～70％，累托石粉30％～50％。
上述的一种土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉60％，累托石粉40％。
另外，本发明还提供了上述土壤固化剂的使用方法，其特征在于，该方法为：将土壤固化剂加入含水率不大于25％的土壤中，搅拌均匀，土壤固化剂的质量为土壤质量的10％～20％。
进一步的，本发明还提供了上述土壤固化剂在软土路基处理中的应用。
更进一步的，本发明还提供了上述土壤固化剂在淤泥固化处理中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的土壤固化剂充分利用了海泡石和累托石具有较好吸水性的优点，将二者协同固化土壤，不仅能够提高强度，减小收缩性，还能有效的提高土壤的最佳含水量，克服土壤在用作道路底基层和路基填料时压实困难的缺点。
2、本发明的土壤固化剂可有效提高土壤的最佳含水率，使土壤在较高的含水率下压实施工后能够达到较高的CBR值和回弹模量，固化后的土壤在用作道路填料时满足压实的规定，路用性能满足《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)的要求。
3、本发明的土壤固化剂中的海泡石和累托石可以发挥其较强的吸水效果，另外，海泡石和累托石为层状硅酸盐矿物，两者的相互作用有利于发挥粘土矿物的特性，促使固化后的土壤具有较好的抗冲刷和抗冻融性能。
4、本发明的土壤固化剂开辟了海泡石和累托石在土壤固化剂领域的应用，通过固化土壤用于道路填料，降低了道路建设成本，还有利于保护环境，同时可用于淤泥固化处理。
下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉50％，累托石粉50％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法为：按照本实施例的配比，分别称取海泡石粉和累托石粉，将二者拌和均匀，即得到本实施例的土壤固化剂。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法为：首先采取翻晒等降水处治措施将所用土壤含水率降至25％以下；然后将土壤固化剂加入土壤中搅拌均匀，即可进行道路填料的铺筑施工，土壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的13％。
实施例2
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉55％，累托石粉45％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：土壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的15％。
实施例3
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉60％，累托石粉40％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的18％。
实施例4
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉65％，累托石粉35％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的20％。
实施例5
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉70％，累托石粉30％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的10％。
实施例6
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉40％，累托石粉60％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的12％。
实施例7
本实施例的土壤固化剂，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉80％，累托石粉20％。
本实施例的土壤固化剂的制备方法与实施例1相同。
本实施例的土壤固化剂作为道路填料固化土壤时的应用方法与实施例1相同，其中不同之处在于：壤固化剂的质量为含水率降至25％以下的土壤质量的17％。
性能测试：
为验证本发明土壤固化剂的土壤固化效果，分别对三个不同地区的土壤进行固化处理，并对固化土壤的整体性能进行评价。三个地区的土壤基本物理指标如表1所示。
表1三个地区淤泥的基本物理指标
以下针对这三种土壤进行各项性能测试：
一、加州承载比试验
采用实施例1、实施例2和实施例3的土壤固化剂对三个地区的土壤进行固化，将固化后的土壤作为道路填料进行模拟施工。采用河北路仪公路仪器有限公司生产的CBR-I型承载比试验仪，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中第T0134-1993条对模拟施工的道路填料进行加州承载比试验，结果如表2、表3和表4所示。
表2①地区固化淤泥的CBR值
表3②地区固化淤泥的CBR值
表4③地区固化淤泥的CBR值
从表2、表3和表4可以看出，三个地区的土壤经本发明土壤固化剂固化后的加州承载比均满足《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)对路床最小强度CBR值大于8％的规定，满足道路填料的应用技术规范。
二、抗压回弹模量试验
采用实施例4至实施例7的土壤固化剂对三个地区的土壤进行固化，将固化后的土壤作为道路填料进行模拟施工。采用河北虹宇仪器设备有限公司研发的YYW-1无侧限压力仪，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG T0808-2009)中无机结合料稳定土的抗压回弹模量试验方法(顶面法)进行，结果如表5所示。
表5三个地区固化淤泥的抗压回弹模量
《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)针对用于道路结构层的稳定土作出规定，土基回弹模量应大于30MPa，重交通、特重交通公路土基回弹模量应大于40MPa。从表5可以看出，采用本发明固化剂固化的土壤试件的抗压回弹模量值较高，在350～750MPa之间，均能满足规范的要求，且处于较好水平。
三、抗冲刷试验
采用实施例1至实施例4的土壤固化剂对三个地区的土壤进行固化，将固化后的土壤作为道路填料进行模拟施工。采用河北虹宇仪器设备有限公司研发的YYW-1无侧限压力仪，按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG)T 0860-2009条对模拟施工的道路填料进行抗冲刷试验，结果如表6所示。
表6三个地区固化淤泥的冲刷质量损失率
从表6可以看出，采用本发明固化剂处理的土壤经冲刷后，质量损失在5％～7％之间，处于较好水平，具有较好的抗冲刷性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种土壤固化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉40％～80％，累托石粉20％～60％。
2.根据权利要求1所述的一种土壤固化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉50％～70％，累托石粉30％～50％。
3.根据权利要求2所述的一种土壤固化剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料混合制成：海泡石粉60％，累托石粉40％。
4.一种如权利要求1至3中任一权利要求所述土壤固化剂的使用方法，其特征在于，该方法为：将土壤固化剂加入含水率不大于25％的土壤中，搅拌均匀，土壤固化剂的质量为土壤质量的10％～20％。
5.一种如权利要求1至3中任一权利要求所述土壤固化剂在软土路基处理中的应用。
6.一种如权利要求1至3中任一权利要求所述土壤固化剂在淤泥固化处理中的应用。
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