CN108102658A - 一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，其主要成分包括氯化镁、氯化铝、三乙醇胺、硫酸钠、氨基苯磺酸盐、水、有机表面活性剂混合制备而成,工艺简单，便于批量生产；本发明涉及的土质固化剂是一种弱酸性离子溶液型土质固化剂，使用方便，能够很好地稳定固化粉质粘土，特别适用于陕西榆林地区的黄土。该土质固化剂无毒、无害，无腐蚀性，用量微，效果明显；使用本发明土质固化剂稳定粉质粘土，能够明显提高路基土的抗水损害能力与抗变形能力，提高路基整体强度。能够改善粉质粘土难以压实、水稳定性差的缺点，并能节省大量石灰、水泥等传统筑路材料。

Description

一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂
技术领域
本发明涉及道路工程中的路基建设材料领域，特别是一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，主要用于公路路基或底基层等工程加固土体。
背景技术
在路基建设中通常都会使用许多添加剂(例如水泥，石灰，粉煤灰等)来改善土壤的力学性能。但是这些传统的土壤稳定剂并非适用于一切土质，甚至在某些情况下还会带来负面效果。例如，使用水泥稳定土壤会出现路基整体变脆、易收缩开裂，这对于诸如机场跑道和铁路堤防等项目是十分不利的。并且，石灰、水泥类材料的生产与使用中都会产生温室气体影响气候，排放粉尘污染空气。
土质固化剂通常可分为离子型与有机型，其作用机理通常为改变土壤颗粒表面的双电层结构，使得土壤颗粒间的斥力减弱，同时改变土壤颗粒的亲水特性，排出内部吸附水，在常规压实机械碾压的条件下，使得土体更易于压实，结构整体更加密实，从而获得更好的力学工程特性。
现有技术中，虽然国外市场上已经有数家专门生产推广土质固化剂的公司，但在实践中对土质固化剂如何有效使用的文献与报道很少；国内更是没出现大规模使用土质固化剂的实际工程，大多数的应用都只在试验段或用于室内试验。
现有技术中，了解到我国吉林省于2013年发布了一本关于土质固化剂施工的地方标准(DB 22/T 1816—2013)，该标准一定程度上能够指导固化剂在路基建设的应用。
但是，土质固化剂具有专有的化学组成，与土壤会发生特定的化学反应，这使得一种土质固化剂只能适用于几种甚至一种土壤。对于我国陕北榆林的粉质粘土，目前还没有出现适用于该类土质的土质固化剂。该地区的粉质粘土颗粒间粘结力较小，使用传统的石灰稳定会出现碾压困难，压实度不达标，养护阶段容易开裂的情况；并且陕北地区常年风力较大，使用传统的土壤稳定剂会造成较大空气污染。
基于上述现有技术的不足，本发明成功研发出一种适用于该地区道路施工的土质固化剂，主要用于公路路基或底基层等工程加固土体。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术问题的不足，提供一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，该土质固化剂无毒、无害，无腐蚀性，用量微，综合成本低；能够改善粉质粘土难以压实、水稳定性差的缺点；能够明显提高路基土的抗水损害能力与抗变形能力，提高路基整体强度，并能节省大量石灰、水泥等传统筑路材料。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，由以下重量百分比的原料组成：
进一步地，本发明中，所述氨基苯磺酸盐为对氨基苯磺酸钠。
进一步地，本发明中，所述有机表面活性剂为有机硅表面活性剂。
制备时，将上述原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得该弱酸性离子溶液型土质固化剂，该土质固化剂呈红褐色，与水相溶性极好。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的土质固化剂无毒、无腐蚀性，在生产和使用过程中均不会对环境造成污染，是一种绿色环保型土质固化剂。
(2)本发明土质固化剂用量一般在土体的0.1‰～0.3‰，用量极微，使用0.15‰固化剂稳定土的7d无侧限抗压强度与使用3％石灰稳定土的抗压强度相当；28d后无侧限抗压强度略高于使用8％石灰稳定土的抗压强度；使用0.15‰固化剂稳定土的抗水损害能力优于使用8％石灰稳定土的抗压强度；由此可见本土质固化剂能在性能上能很好地替代传统石灰等筑路材料。
(3)使用本发明土质固化剂与少量石灰复合稳定粉质粘土，能够在原有碾压机械与碾压工序不变的条件下更加易于达到设计要求的压实度，并且能明显改善使用石灰稳定而导致的开裂问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁16.5％，氯化铝12％，三乙醇胺12％，氨基苯磺酸盐6％，硫酸钠16.5％，有机硅表面活性剂3.5％，水33.5％。
其中，本实施例的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.015％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为24.8％、27.9％、36.1％。
实施2
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁14％，氯化铝14.5％，三乙醇胺10％，氨基苯磺酸盐6％，硫酸钠18.5％，有机硅表面活性剂4％，水33％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.015％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为26.8％、31.2％、41.8％。
实施例3
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁20％，氯化铝12％，三乙醇胺8.5％，氨基苯磺酸盐8％，硫酸钠16.5％，有机硅表面活性剂3.5％，水31.5％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.015％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为20.8％、25.9％、33.5％。
实施例4
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁14％，氯化铝14％，三乙醇胺10％，氨基苯磺酸盐7％，硫酸钠18％，有机硅表面活性剂4％，水33％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.02％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为27.3％、33.1％、44.4％。
实施例5
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁14％，氯化铝14％，三乙醇胺12％，氨基苯磺酸盐5％，硫酸钠16％，有机硅表面活性剂4％，水35％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.02％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为25.7％、30.1％、42.7％。
实施例6
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁12％，氯化铝16％，三乙醇胺12％，氨基苯磺酸盐6％，硫酸钠17％，有机硅表面活性剂4％，水33％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.02％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为19.8％、37.0％、39.7％。
实施例7
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁12％，氯化铝16％，三乙醇胺12％，氨基苯磺酸盐6％，硫酸钠17％，有机硅表面活性剂4％，水33％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.012％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为18.2％、33.2％、36.4％。
实施例8
一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，按照如下的比例进行配置：
以质量百分数计，由以下原料组成：六水氯化镁14％，氯化铝14％，三乙醇胺9％，氨基苯磺酸盐8％，硫酸钠18％，有机硅表面活性剂3.5％，水33.5％。
其中，本实施例涉及的土质固化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将各原材料按上述配比于反应釜内混合均匀，即可制得。
本实施例配置所得的土质固化剂用于稳定粉质粘土，固化剂掺量为0.012％，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中相关试验方法步骤进行CBR试验，所得的30、50、98击所对应的CBR值分别为29.5％、41.2％、49.2％。
取实施例1-3中任一制得的固化剂与石灰稳定土的无侧限抗压强度进行测试，测试结果下表1；取实施例1-3中任一制得的固化剂与石灰稳定土的耐水性进行测试，测试结果如下表2。
表1无侧限抗压强度试验结果(MPa)
表2耐水性试验结果
从表1中可以看出，使用0.15‰固化剂稳定土的7d无侧限抗压强度与使用3％石灰稳定土的抗压强度相当；28d后无侧限抗压强度略高于使用8％石灰稳定土的抗压强度；从表2中可以看出，使用0.15‰固化剂稳定土的抗水损害能力优于使用8％石灰稳定土的抗压强度。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，其特征在于由以下重量百分比的原料组成：
2.根据权利要求1所述的适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，其特征在于：所述氨基苯磺酸盐为对氨基苯磺酸钠。
3.根据权利要求1所述的适用于粉质粘土路基施工的土质固化剂，其特征在于：所述有机表面活性剂为有机硅表面活性剂。
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