CN106190142A - 膨胀土液态固化剂及其施工方法 - Google Patents

膨胀土液态固化剂及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种膨胀土液态固化剂及其施工方法，其特征在于：包括以下重量份数的原料：其中，十八水硫酸铝130～140份、十六烷基三甲基溴化铵15～25份、聚合氯化铝15～25份、聚丙烯酰胺1～3份。本发明的膨胀土液态固化剂具有无毒无害、价格低廉、性能优异、质量稳、施工方法简单等特点。

Description

膨胀土液态固化剂及其施工方法
技术领域
本发明属于调整道路基础的固化剂领域，特别是涉及一种改善膨胀土道路基础的化学性和物理性能的液态固化剂。
背景技术
膨胀土是自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显着胀缩性的地质体，是一种含亲水性物质蒙脱石较多的特殊土，其遇水膨胀易产生裂隙，具有吸水膨胀、失水收缩且反复变形的特性，对工程的危害巨大，对建筑物尤其是轻型建筑、路基、机场、渠道边坡以及堤坝等都有严重的破坏作用，特别是对建筑物所产生的变形破坏作用往往具有长期潜在危险。且在中国地域十分常见，分布面积较广。
膨胀岩土一般分布在二级及二级以上的阶地、山前丘陵和盆地边缘。地形特征在山地表现为低丘缓坡，在平原地带表现为地面龟裂、沟槽、无直立边坡。膨胀岩土在风干时出现大量的微裂隙，具有光滑面挤压擦痕且有滑腻感。呈坚硬、硬塑状态的土体易沿微裂隙面散裂， 当其遇水时则软化。膨胀土一般呈灰白、灰绿、灰黄、棕红、褐黄等颜色。膨胀岩土分布地区易发生浅层滑坡、地裂、新开挖的基槽及路堑边坡坍塌等不良地质现象。
旱季，膨胀土坚硬似“铜”，雨季，膨胀土软弱如“脓”，可吸收水份7～15倍、体积膨胀至30倍。由于胀缩特性，在工程中往往被弃方换土，不仅耗费了巨大的工程费用，而且弃方还占用了大量的土地，不利于环境保护。
目前公知的膨胀土处理技术中最传统的方法是在土壤中加入一定比例石灰和膨胀土混合， 然后进行碾压，这种方法不仅在施工过程中对环境造成严重污染，而且得不到很好效果，另一方法是换土，这会增加大量成本及延长施工时间、破环大量耕地。目前仍未有很好的解决方法。
有关膨胀土处理技术方面的工艺，我们检索到以下文献：
1、中国专利，名称: 膨胀土改良剂，申请（专利）号: CN200910219154.9，公开（公告）号: CN 102079980A，申请（专利权）人: 钟维安 地址: 广东省广州市西华路捶帽街3号北座1006室，发明（设计）人: 张信贵；熊德元；叶上明；钟维安；易念平，摘要:一种膨胀土改良剂，以十二烷基苯磺酸为主要成份的膨胀土稳定剂和以聚乙烯醇为主要成份的膨胀土固化剂，两者配合使用，以改良膨胀土的化学和物理性能。该发明的膨胀土稳定剂对膨胀土成份及分子结构发生调整，从而得到改良膨胀土结构、密实度和胀缩性能，并重新组合膨胀土结构，使用固化剂，以达到固化胀缩性土、降低胀缩性率、增强承载力、减少工程费用达到人、财、物等资源的合理使用，使包括道路工程在内的土木工程达到永久使用的目的，经碾压后，土壤可以被压实到很高的密实度，渗透系数下降，并增加土壤的固结能力，从而减少水对路基破坏和有效地防止路基翻浆现象。
但是，申请人经过试验，发现文献1公开的膨胀土改良剂存在着自由膨胀率以及塑性指数高，无侧限抗压强度不够等缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种无毒无害、价格低廉、性能优异、质量稳、施工方法简单的膨胀土液态固化剂及其施工方法。
本发明是这样实现的：
一种膨胀土液态固化剂，其特征在于，它包括以下重量份数的原料：其中，
十八水硫酸铝130～140份、十六烷基三甲基溴化铵15～25份、聚合氯化铝15～25份、聚丙烯酰胺1～3份。
以上所述的膨胀土液态固化剂包括以下重量份数的原料：其中，十八水硫酸铝130～135份、十六烷基三甲基溴化铵18～20份、聚合氯化铝18～20份、聚丙烯酰胺1份。
所述的膨胀土液态固化剂还包括水溶性聚氨酯3～5份和聚乙烯醇3～5份。
本发明膨胀土液态固化剂的施工方法，其特征在于：所述的的施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量20～30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，喷洒完成后，养护5～10分钟；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺称量后，再加入聚丙烯酰胺重量20～30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
上述组分中，十八水硫酸铝的作用：作为一种强正电荷离子，与膨胀土发生阳离子交换作用，置换出低价的 Na+，K+，Ca2+，从而引起Zeta电位降低，压缩了扩散双电层，促使结合水膜厚度减薄。
上述组分中，十六烷基三甲基溴化铵的作用：是一种表面活性剂，由性质不同的两个部分组成：亲水基和疏水基。当十六烷基三甲基溴化铵与土颗粒完成作用后，随着交换作用的进行，亲水官能团与土颗粒表面作用后，表面活性剂的疏水基团就表现出疏水性，堵塞了土壤中的毛细孔，使之不容易受到水的侵蚀，其疏水性基团排斥外来水的侵入，改变了土壤的亲水性，降低了膨胀土对水的敏感度。
上述组分中，聚合氯化铝的作用：是一种由于OH-离子的架桥作用和多价阴离子的聚合作用而生产的分子量较大、电荷较高的无机高分子混凝剂。
上述组分中，聚丙烯酰胺的作用：是一种有机高分子聚合物，具有胶结、吸附架桥等作用，在膨胀土颗粒表面产生附着力，形成覆盖膜能将膨胀土的大小微粒联结和包裹，一定程度上促进了膨胀土颗粒的团聚，使得膨胀土颗粒变大，分散度降低，减小膨胀土的吸水膨胀能力。
本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、液态固化剂对膨胀土的固化效果，在胀缩性方面很好的抑制了膨胀土的膨胀潜势。在工程强度方面，无侧限抗压强度有所增强，能满足工程施工要求。
2、液态固化剂渗透性好，通过简单的喷洒就能与膨胀土较充分的反应，进而完成对膨胀土的固化。
3、液态固化剂的复配原料常见易得、价格低廉。在工程施工中能很好的解决经济问题。
4、液态固化剂的复配原料是无毒无害的，在固化工程中，通过直接喷洒来改良膨胀土，不会对人体健康产生危害也没有产生环境问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作以下说明。
实施例1
（一）原料及重量：
十八水硫酸铝130份、十六烷基三甲基溴化铵15份、聚合氯化铝15份、聚丙烯酰胺1份。
（二）施工方法
施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量20倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺称量后，再加入聚丙烯酰胺重量20倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
实施例2
（一）原料及重量：
十八水硫酸铝135份、十六烷基三甲基溴化铵18份、聚合氯化铝18份、聚丙烯酰胺1份。
（二）施工方法
施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量25倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺称量后，再加入聚丙烯酰胺重量25倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
实施例3
（一）原料及重量：
十八水硫酸铝138份、十六烷基三甲基溴化铵20份、聚合氯化铝20份、聚丙烯酰胺2份。
（二）施工方法
施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量28倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺称量后，再加入聚丙烯酰胺重量28倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
实施例4
（一）原料及重量：
十八水硫酸铝140份、十六烷基三甲基溴化铵25份、聚合氯化铝25份、聚丙烯酰胺3份、水溶性聚氨酯3～5份、聚乙烯醇3～5份。
（二）施工方法
施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺、水溶性聚氨酯、聚乙烯醇称量后，再加入混合物总重量30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
本发明主要性能指标：
说明本发明液态固化剂喷洒在膨胀土时，膨胀土的膨胀率、液限、塑限、塑性指数、缩限、膨胀力和无侧限抗压强度等性能指标均得到良好的改善，能满足工程施工要求。
工程应用实例
南宁某的高速公路，是典型的膨胀土，全段膨胀土具有中～强膨胀性，工程实施过程中路基见水膨胀，变形收缩，产生大量裂缝，膨胀土区段变形破坏不仅严重影响了施工过程的进度和公路工程的质量，还给高速公路日后运营安全留下隐患；采用本发明的液态固化剂进行膨胀土固化后，2013年12月通车至今，工程质量良好，没有出现任何工程质量问题，到永久使用的目的。

Claims (4)

1.一种膨胀土液态固化剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，
十八水硫酸铝130～140份、十六烷基三甲基溴化铵15～25份、聚合氯化铝15～25份、聚丙烯酰胺1～3份。
2.根据权利要求1所述的膨胀土液态固化剂，其特征在于，包括以下重量份数的原料：其中，
十八水硫酸铝130～135份、十六烷基三甲基溴化铵18～20份、聚合氯化铝18～20份、聚丙烯酰胺1份。
3.根据权利要求1所述的膨胀土液态固化剂，其特征在于：所述的膨胀土液态固化剂还包括水溶性聚氨酯3～5份和聚乙烯醇3～5份。
4.如权利要求1所述的膨胀土液态固化剂的施工方法，其特征在于：所述的的施工方法分为两个步骤：
（1）按重量份数将十八水硫酸铝、十六烷基三甲基溴化铵和聚合氯化铝称量后混合均匀，再加入混合物总重量20～30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上；
（2）待步骤1完成后，按重量份数将聚丙烯酰胺称量后，再加入聚丙烯酰胺重量20～30倍的水稀释，搅拌均匀后，直接喷洒在膨胀土上，养护固化后的膨胀土，完成膨胀土液态固化剂的施工。
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