CN109294594A - 一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用目的在于解决粉性土自身存在黏性不够、保水性不足的缺陷，开挖后通常被直接废弃，难以将其用于工程建设中，导致工程周期延长，成本升高，且粉性土难于处理的问题。该改良剂包括如下质量份数比的组分：15~25份水泥、3~6份生石灰、2~6份羧甲基纤维素钠等。将本发明应用于工程实际时，其以粉性土为作用对象，通过改良剂的作用，使得制备的改良体具有良好的强度，又有效避免了粉性土的长途运输，节省了运输费用，且有利于节约资源、保护环境，具有较好的经济价值和实用价值。另外，本申请施工简单，效果明显，改良时间短，能够大幅缩短施工周期，具有较高的应用价值。

Description

一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。

背景技术

在工程建设过程中，现有的砂石材料已远远不能满足日益增长的工程建设需要。另外，对于砂石的大量开采会造成严重的自然环境破坏，会导致大量耕地被毁，影响河道河势稳定、桥梁和通航安全，带来防洪安全隐患。为此，人们开始研究以土壤作为工程材料，在保证工程建设的同时，有效节约砂石的用量，降低工程成本，减少对自然资源的破坏。

目前，通常采用土壤改良剂对土壤进行改性，其改良机理如下：土壤改良剂在与土壤细微颗粒接触时，发生多种物理和化学反应，使界面形成牢固的多结晶聚集体，改变颗粒界面接触的本质，使土壤具有工程特性。在工程应用时，土壤改良剂加固土采用就地取材的土壤作为主要建筑材料，可以利用土壤作为主要骨料，加入一定的土壤改良剂，改变土壤的理化性质，使其能够作为建筑材料被利用。

常用的土壤改良剂主要包括如下几类：水泥类的；石灰类的；用水泥、石灰混合加固；用石灰、粉煤灰、少量外加剂加固等。然而，这些改良剂对路基的加固作用各有优缺点，如水泥改良土早期强度较高，但水泥改良土在温度、湿度变化时，易产生裂缝，而影响面层的稳定性，当细颗粒含量高、水泥用量大时，开裂更为严重。石灰改良土具有良好的力学性能，但是它的初期强度较低和水稳定性较差。

其中，粉性土是含粉土粒较多的土。粉性土的水稳性差，毛细作用大，干燥时有较高强度，随含水量的增加强度显著下降。干时虽有黏性，但易于破碎，浸水时容易成为流动状态。粉性土属于不良的公路用土，如必须用粉性土填筑路基，则应采取技术措施改良土质并加强排水、采取隔离水等措施。

基于粉性土黏性不够、保水性不足的特性，开挖后通常被直接废弃，难以将其用于工程建设中，不仅导致工程周期延长，施工成本增高，对于粉性土的处理也成为一个难题。

为此，迫切需要一种新的、用于粉性土的改良剂，以满足实际应用的需求。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对粉性土自身存在黏性不够、保水性不足的缺陷，开挖后通常被直接废弃，难以将其用于工程建设中，导致工程周期延长，成本升高，且粉性土难于处理的问题，提供一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。本申请提供一种用于粉性土的、新的改良剂，其能在提高强度的前提下，大幅缩短改良时间，有利于工程应用的需求。进一步，将本发明应用于工程实际时，其以粉性土为作用对象，通过改良剂的作用，使得制备的改良体具有良好的强度，又有效避免了粉性土的长途运输，节省了运输费用，且有利于节约资源、保护环境，具有较好的经济价值和实用价值。另外，本申请施工简单，效果明显，改良时间短，能够大幅缩短施工周期，具有较高的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种粉性土用改良剂，包括如下质量份数比的组分：15～25份水泥、3～6份生石灰、2～6份羧甲基纤维素钠、3～7份磷石膏、8～12份煤粉灰、5～10份石英砂、3～5份磷酸氢钠、1～3份三乙醇胺、1～4份辛烷基磺酸钠。

包括如下质量份数比的组分：20～25份水泥、3～6份生石灰、2～4份羧甲基纤维素钠、4～6份磷石膏、10～12份煤粉灰、8～10份石英砂、4～5份磷酸氢钠、2～3份三乙醇胺、2～4份辛烷基磺酸钠。

所述水泥为425级普通硅酸盐水泥。

前述改良剂在工程中的应用。

前述改良剂在粉性土改良中的应用。

以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的5wt％～15wt％。

以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的8wt％～12wt％。

针对前述问题，本申请针对黏性不够、保水性不足的粉性土，提供一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。本申请中，以水泥、生石灰、羧甲基纤维素钠、磷石膏、石英砂、煤粉灰、磷酸氢钠、三乙醇胺、辛烷基磺酸钠为原料，制备出一种专用于粉性土的改良剂。其中，磷石膏作为湿法生产磷酸时产生的副产品，其产量巨大，但利用率不足10％。磷石膏的低利用率与大量堆积严重限制了磷肥工业的生存与发展，并且成为了一种污染源。为此，本发明变废为宝，以磷石膏为原料，通过其与其他组分之间的互配，制备出一种全新的环保型改良剂。采用本发明，能有效减少磷石膏对耕地的占用，降低磷石膏对环境的破坏。同时，磷石膏用于本发明的改良剂中，能有效提高土壤的性能。

另外，如前所述，粉性土具有黏度不足、保水性差的缺点，为此本发明对组分配比进行了全新的改进。现有技术中，主要采用微生物改良砂土，例如《微生物改良砂土的进展研究》(梁仕华等，《工业建筑》2018年第48卷第7期)。而本发明采用了完全不同的处理方式，本发明中，粉性土主要来源于河沙、淤泥、河滩。该改良剂作用时，采用高分子材料将土壤颗粒吸附在一起，并为颗粒提供骨架支撑，最后通过黏结剂将各组分有效结合在一起，形成高强度、能满足工业应用的改良体，有效解决粉性土无法用于改良体的缺陷。

进一步，本发明请求保护该改良剂在粉性土改良中的应用。

实验结果表明，针对粉性土，本发明制备出具有较高强度的改良体，有效解决现有粉性土难于进行改良的难题。与微生物砂土改良方法相比，本发明能大幅降低工程操作要求，具有操作方便，工程成本低，改良强度高等优点，对于粉性土的改良应用具有重要的进步意义和实用价值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)本发明施工简单，操作方法，适应性强；

2)将本发明用于粉性土改良时，能制备出具有较高强度的改良体，满足工程建筑的需要；

3)本发明的原料易得，成本低廉，且变废为宝，对环境友好，节能环保，工程造价低，效益好；

4)本发明成本低廉，经济实用，能对粉性土进行了就地处理，有利于减少建材的运输成本和粉性土的转运、填埋成本，降低工程造价；

5)本发明对环境友好，能有效降低环境污染，避免资源破坏，符合生态可持续发展的需求；

6)本发明的改良剂用于粉性土时，具有强度高、水稳定好的优点，值得大规模推广和应用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例1的测试结果图。

图2为实施例2的测试结果图。

图3为对照组的土体搅拌后的状态图。

图4为参照组的土体搅拌后的状态图。

图5为对照组的土体在自然环境下的改良现象图。

图6为参照组的土体在自然环境下的改良现象图一。

图7为参照组的土体在自然环境下的改良现象图二。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例中，改良剂的质量百分比如下表1所示，表1中各组分为质量份数比。

表1

对本实施例的改良剂进行性能测试(测试时土壤的添加量为土壤质量的10wt％)，实验结果如图1所示。

实施例2

本实施例中，改良剂的质量百分比如下表2所示，表2中各组分为质量份数比。

表2

对本实施例的改良剂进行性能测试(测试时土壤的添加量为土壤质量的10wt％)，实验结果如图2所示(图2中，上方曲线为7天后测试结果，下方曲线为3天后测试结果)。

从图2中可以看出，经过配方的改进，实施例2中改良剂的性能相对实施例1得到显著的提升。

为了进一步说明本发明的改良效果，申请人进行了如下对比实验：以标号G23为参照组，以普通改良剂作为对照组，进行测试。

图3给出了对照组的土体搅拌后的状态图，图4给出了参照组的土体搅拌后的状态图。图5给出了对照组的土体在自然环境下的改良现象，图6、图7给出了参照组的土体在自然环境下的改良现象。从图中可以看出：采用发明，土体能迅速变干，并且自然放置状态下颗粒化明显，未出现板结。

进一步，实验结果表明：针对粉性土，采用本发明能够制备出具有较高强度的改良体，能够有效满足实际应用的需要，具有较好的效果。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (7)

1.一种粉性土用改良剂，其特征在于，包括如下质量份数比的组分：15~25份水泥、3~6份生石灰、2~6份羧甲基纤维素钠、3~7份磷石膏、8~12份煤粉灰、5~10份石英砂、3~5份磷酸氢钠、1~3份三乙醇胺、1~4份辛烷基磺酸钠。

2.根据权利要求1所述粉性土用改良剂，其特征在于，包括如下质量份数比的组分：20~25份水泥、3~6份生石灰、2~4份羧甲基纤维素钠、4~6份磷石膏、10~12份煤粉灰、8~10份石英砂、4~5份磷酸氢钠、2~3份三乙醇胺、2~4份辛烷基磺酸钠。

3.根据权利要求1~3任一项所述粉性土用改良剂，其特征在于，所述水泥为425级普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求1~3任一项所述改良剂在工程中的应用。

5.根据权利要求1~3任一项所述改良剂在粉性土改良中的应用。

6.根据权利要求4或5任一项所述的应用，其特征在于，以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的5wt%~15wt%。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的8wt%~12wt%。