CN107117916A

CN107117916A - 一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂

Info

Publication number: CN107117916A
Application number: CN201710177622.5A
Authority: CN
Inventors: 李建新; 李晓琛; 费飞龙; 陈培鑫; 陈耿
Original assignee: Guangdong Jian Ke Energy-Conserving And Environment-Protective Science And Technology Ltd; Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co Ltd
Current assignee: Guangdong Jian Ke Energy-Conserving And Environment-Protective Science And Technology Ltd; Guangdong Provincial Academy of Building Research Group Co Ltd
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2017-09-01

Abstract

本发明公开了一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，以质量分数计含有：矿渣粉40～60%、粉煤灰20～30%、生石灰10～15%、水泥3～10%、激发剂3～8%、早强剂1～5%、表面活性剂1～3%。适用于各种土质条件的土壤和新建以及改建各级城市道路、公路的固化类路面基层和底基层的粉体土壤固化使用。

Description

一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂

技术领域

本发明涉及道路建筑材料技术领域，尤其涉及一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂。

背景技术

随着世界各国对道路工程质量的要求不断提高，土壤固化外加剂固化道路基层、底基层是近年来的主要发展方向之一，其作为一种新型的道路基层固化材料。土壤固化外加剂是用于改善土壤的物理力学性质以适应工程技术要求的新型化学材料，是一种性能优异的复合材料，具有水泥所不具有的一些特点，作用对象是各类土质，实现了人们“土变石头”的梦想。土壤固化外加剂它不仅能改良和提高土壤的工程技术性能，克服石灰、水泥等单一材料的不足，而且能作用于各种土壤。

土壤固化外加剂是作用于固化改良各类土壤的节能环保工程材料，它作用于土壤，将土壤固结成板体，用做路面基层、底基层，它可以替代二灰结构、稳定层等传统路面基层、底基层材料。土分布广泛、廉价、可就地取材，特别是加固和改良不良土，与传统的路面基层材料相比可降低成本40-50%。同时减少传统材料开采、加工、存放环节占用和破坏的土地资源，减少石灰、水泥生产时所消耗的大量石灰石和煤炭资源，从而减少CO₂的排放量。对于需加固和改良的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的粉体固化外加剂，经拌匀、压实处理，即可达到要求的路用性能指标。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、碌石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环保效益极为明显，但目前土壤固化外加剂在应用过程中普遍存在以下问题：

（1）抗压强度不高：我国的规范CJJ/T80-1998要求：城市快速路和城市主干道固化土7天无侧限抗压强度为3～4MPa，城市次干路和支路要求固化土的7天无侧限抗压强度2～3MPa。目前，已应用于道路施工中的土壤固化外加剂只能通过增大掺入量来弥补强度。

（2）水稳性能低：已施工的土壤固化外加剂水稳定性能不够，在雨水长时间浸泡后无法固结地基土壤。

因此，急需研究高强度的原料、探寻固化机理，提高土壤固化外加剂的抗压强度、水稳性能、降低材料价格、实现废物利用、提高施工的便利的新型土壤固化外加剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于各种土质条件的土壤和新建以及改建各级城市道路、公路的固化类路面基层和底基层的粉体土壤固化外加剂。

为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，以质量分数计含有：矿渣粉40～60%、粉煤灰20～30%、生石灰10～15%、水泥3～10%、激发剂3～8%、早强剂1～5%、表面活性剂1～3%。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，质量分数计含有：矿渣粉50%、粉煤灰25%、生石灰12%、水泥6%、激发剂4%、早强剂2%、表面活性剂1%。

进一步地，所述矿渣粉应满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T8046技术要求，矿渣粉密度不小于2.8g/cm³，比表面积不小于500m²/kg。

进一步地，所述粉煤灰应满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596技术要求，粉煤灰细度不大于45%。

进一步地，所述生石灰为三级以上生石灰，钙镁含量不低于75%。

进一步地，所述水泥为PO 42.5普通硅酸盐水泥或PII 42.5硅酸盐水泥。

进一步地，所述激发剂为硅酸钠、硅酸钙和氢氧化钠中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述早强剂为氯化钙、氯化钠和氯化钾中的一种或两种以上的组合。

进一步地，所述表面活性剂为硬脂酸和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种。

所述道路基层的粉体土壤固化外加剂的制备方法是：将各组分材料送入球磨机中进行研磨，研磨后过0.075mm的方孔筛后按比例混合均匀，即得所述土壤固化外加剂。

本发明具有以下有益效果：

(1) 本发明的道路基层的粉体土壤固化外加剂，抗压强度高、水稳性能优越、价格廉价。

(2) 本发明实现了将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，市场前景广阔，适合规模化生产。

(3) 本发明解决了工业废弃物的排放和环境污染问题，对生态环境起到积极的保护作用。

(4) 本发明施工工艺简单，操作方便，只需对固化的土壤，根据土壤性质，将一定量的土壤固化外加剂加入土中拌合均匀，在土壤的最佳含水量下进行压实，即可达到施工要求的压实度和强度等性能指标。

(5) 本发明土壤固化土效果好，其建成后的道路基层具有抗压好、耐久强的优点。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，由以下重量份数的原料制成：矿渣粉50%、粉煤灰25%、生石灰12%、水泥6%、激发剂4%、早强剂2%、表面活性剂1%。

矿渣粉应满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T8046技术要求，矿渣粉密度不小于2.8g/cm³，比表面积不小于500m²/kg。粉煤灰应满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596技术要求，粉煤灰细度不大于45%。三级生石灰，钙镁含量不低于75%。水泥为PO 42.5普通硅酸盐水泥。激发剂为硅酸钙。早强剂为氯化钠。表面活性剂为硬脂酸。

实施例2

用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，由如下重量份数的原料制成：矿渣粉60%、粉煤灰20%、生石灰10%、水泥5%、激发剂3%、早强剂1%、表面活性剂1%。

矿渣粉应满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T8046技术要求，矿渣粉密度不小于2.8g/cm³，比表面积不小于500m²/kg。粉煤灰应满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596技术要求，粉煤灰细度不大于45%。三级生石灰，钙镁含量不低于75%。水泥为PII 42.5硅酸盐水泥。激发剂为氢氧化钠中的一种或两种。早强剂为氯化钙。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

实施例3

用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，由如下重量份数的原料制成：矿渣粉45%、粉煤灰27%、生石灰13%、水泥8%、激发剂4%、早强剂2%、表面活性剂1%。

矿渣粉应满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T8046技术要求，矿渣粉密度不小于2.8g/cm³，比表面积不小于500m²/kg。粉煤灰应满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596技术要求，粉煤灰细度不大于45%。三级生石灰，钙镁含量不低于75%。水泥为PII 42.5硅酸盐水泥。激发剂为硅酸钠和氢氧化钠，两者的比例为1:1。早强剂为氯化钾。表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

以下结合试验说明本发明的于道路基层的粉体土壤固化外加剂的性能，以下的对比例1的技术方案采用SSA-100的土壤固化外加剂，对比例2的技术方案：砂性细粒土添加PO42.5普通硅酸盐水泥，但不加入土壤固化外加剂，试验例2和3相同。

试验例1 7天无侧限抗压强度、吸水量和抗压强度时的含水率测定

采用砂性细粒土作为样品，使用前过5mm圆孔筛，将本发明实施例1～3和对比例1，分别以占土样6%的比例添加到待固化的土壤中，按照《土壤固化外加剂》(CJ/T 486-2015)成型φ50mm×50mm的试样，分别测定试样的7天无侧限抗压强度、吸水量和抗压强度时的含水率，测定结果见表1。

表1 7天无侧限抗压强度、吸水量和抗压强度时的含水率测定结果

固化外加剂类型	7天无侧限抗压强度	吸水量	抗压强度时的含水率
				实施例1	12.1	0.86	9.58
实施例2	13.5	0.94	9.67
				实施例3	11.4	0.99	9.79
对比例1	9.5	1.13	10.45
				对比例2	8.6	1.21	10.16

由表1可知，与对比例1和2的试件相比，本发明的7天无侧限抗压强度较高、吸水量低，抗压强度时的含水率少，这表明了本发明所提供的粉体土壤固化外加剂能够显著提高固化土的强度和耐水性能。

试验例2：凝结时间影响系数测定

采用砂性细粒土作为样品，使用前过5mm圆孔筛，将本发明实施例1～3和对比例1~2，分别以占土样6%的比例添加到待固化的土壤中，按照《土壤固化外加剂》(CJ/T 486-2015)成型φ50mm×50mm的试样，测定试样的凝结时间影响系数，测定结果见表2。

表2 凝结时间影响系数测定结果

固化外加剂类型	凝结时间影响系数	凝结时间影响系数比（%）
			实施例1	0.63	121
实施例2	0.66	127
			实施例3	0.59	113
对比例1	0.54	105
			对比例2	0.52	100

由表2可知，与对比例1和2的试件相比，本发明的凝结时间影响系数比较高，这表明了本发明所提供的粉体土壤固化外加剂具有较好的可塑性。

试验例3 水稳系数测定

采用砂性细粒土作为样品，使用前过5mm圆孔筛，将本发明实施例1～3和对比例1~2，分别以占土样6%的比例添加到待固化的土壤中，按照《土壤固化外加剂》(CJ/T 486-2015)成型φ50mm×50mm的试样，测定试样的水稳系数，测定结果见表3。

表3 水稳系数测定结果

固化外加剂类型	水稳系数	水稳系数比（%）
			实施例1	0.99	109
实施例2	1.04	114
			实施例3	0.97	106
对比例1	0.93	102
			对比例2	0.91	100

由表3可知，与未加粉体土壤固化外加剂的试件相比，本发明的水稳系数比较高，这表明了本发明所提供的粉体土壤固化外加剂具有较好的水稳性。

当然，上述只是本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，以质量分数计含有：矿渣粉40～60%、粉煤灰20～30%、生石灰10～15%、水泥3～10%、激发剂3～8%、早强剂1～5%、表面活性剂1～3%。

2.根据权利要求1所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，以质量分数计含有：矿渣粉50%、粉煤灰25%、生石灰12%、水泥6%、激发剂4%、早强剂2%、表面活性剂1%。

3.根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述矿渣粉应满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》GB/T8046技术要求，矿渣粉密度不小于2.8g/cm³，比表面积不小于500m²/kg。

4.根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述粉煤灰应满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596技术要求，粉煤灰细度不大于45%。

5.根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述生石灰为三级以上生石灰，钙镁含量不低于75%。

6. 根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述水泥为PO 42.5普通硅酸盐水泥或PII 42.5硅酸盐水泥。

7.根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述激发剂为硅酸钠、硅酸钙和氢氧化钠中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1或2所述的用于道路基层的粉体土壤固化外加剂，其特征是，所述早强剂为氯化钙、氯化钠和氯化钾中的一种或两种以上的组合。