一種利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地基技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的迅速發(fā)展，交通量和重載車(chē)輛與日俱增，對(duì)各 等級(jí)道路的路基路面結(jié)構(gòu)的使用性能提出了更高要求。為了保證公路工程質(zhì)量并降低工程 造價(jià)，選擇高效的筑路材料至關(guān)重要。傳統(tǒng)的基層筑路材料一般采用天然砂石料、砂礫料 等，然而，這類資源越來(lái)越少，并且建設(shè)成本也高，對(duì)環(huán)境破壞和污染也較大。
[0003] 浙中地區(qū)的地質(zhì)土層多為由流紋巖、凝灰角礫巖風(fēng)化殘積而形成的紅粘土。紅粘 土具有與一般正常沉積粘性土不同的物理及力學(xué)特征，其表現(xiàn)為網(wǎng)紋特征明顯，粘粒含量 高，密度低、液塑限高、壓實(shí)性差等，因而在工程應(yīng)用中會(huì)引發(fā)諸多工程危害，如干溫縮引起 的收縮裂縫、遇水土體軟化易流失，形成不均勻沉降等。現(xiàn)有公路工程中普遍采用水泥、石 灰、粉煤灰等傳統(tǒng)土壤固化材料，然而，這存在明顯的不足，主要表現(xiàn)在：固化土強(qiáng)度形成緩 慢，早期強(qiáng)度低，影響施工進(jìn)度；固化土干縮大、易開(kāi)裂、水穩(wěn)性差；固化土受土壤類別限制 較大，對(duì)塑性指數(shù)高的粘土、有機(jī)土和鹽漬土固化效果差，甚至沒(méi)有固化作用，因而難以滿 足浙中地區(qū)工程建設(shè)發(fā)展的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種適合浙中地區(qū)的、可利用施工地的土壤來(lái)制備石灰 水泥固化土的方法，該方法具有節(jié)約能源、成本較低、對(duì)環(huán)境破壞和污染較小的優(yōu)點(diǎn)，并且 所述石灰水泥固化土具有較好的力學(xué)強(qiáng)度而可滿足工程建設(shè)發(fā)展的需要。
[0005] 本發(fā)明提供一種利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的方法，其包括以下步驟：
[0006] ⑴提供土壤固化劑，并將所述土壤固化劑用水稀釋得到含土壤固化劑的溶液，所 述土壤固化劑為路邦離子土壤固化劑；
[0007] ⑵提供水泥和石灰，將所述含土壤固化劑的溶液與土壤、水泥和石灰混合均勻， 得到混合料，其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土壤的質(zhì)量比為 1:10000~2:10000,所述水泥與所述土壤的質(zhì)量比為1:25~3:50,所述石灰與土壤的質(zhì)量 比為1:25~1:20,所述土壤為浙中地區(qū)的紅粘土；以及
[0008] ⑶對(duì)所述混合料進(jìn)行碾壓，得到石灰水泥固化土。
[0009] 其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土壤的質(zhì)量比為 1.2:10000 ~1. 6:10000。
[0010] 其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土壤的質(zhì)量比為 1.4:10000。
[0011] 其中，所述土壤固化劑為路邦EN-1離子土壤固化劑。
[0012] 其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與水的體積比為1:100~ 1:400〇
[0013] 其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與水的體積比為1:300。
[0014] 其中，在步驟⑶中對(duì)所述混合料進(jìn)行碾壓，使所述石灰水泥固化土的壓實(shí)度為 96%~98%。
[0015] 其中，在步驟⑵中所述水泥與所述土壤的質(zhì)量比為1:20,所述石灰與土壤的質(zhì)量 比為1:20。
[0016] 其中，在碾壓制成水泥石灰固化土之后，還對(duì)進(jìn)行7天~180天的齡期養(yǎng)護(hù)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的方法具有 以下優(yōu)點(diǎn)：由于土壤固化劑具有"親水頭"和"疏水尾"，并且選擇所述土壤固化劑與土壤的 質(zhì)量比為1:10000~2:10000,所述水泥與所述土壤的質(zhì)量比為1:25~3:50,所述石灰與 土壤的質(zhì)量比為1:25~1:20這一特定的質(zhì)量比，因而該具有特定比例的水泥、石灰、土壤 固化劑和土壤之間發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)如離子交換反應(yīng)、結(jié)晶反應(yīng)、碳酸化反應(yīng)、火 山灰反應(yīng)等。具體的，在離子交換反應(yīng)中，石灰中的高價(jià)離子（Ca 2+、Mg2+)與粘土顆粒中的 低價(jià)陽(yáng)離子（K+、Na+)發(fā)生離子交換反應(yīng)，從而使土壤的塑性指數(shù)下降，強(qiáng)度提高；在結(jié)晶反 應(yīng)中，石灰吸收水分形成含水的晶格（Ca(OH) 2 *1140)，所形成的晶體相互結(jié)合，并與粘土顆 粒結(jié)合形成共晶體，把粘土顆粒膠結(jié)而形成整體；在碳酸化反應(yīng)中，來(lái)源于石灰的Ca 2+離子 與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成的碳酸物（CaC03)可使粘土顆粒發(fā)生膠結(jié)，從而使土壤 的密實(shí)度提高；在火山灰反應(yīng)中，生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣等膠結(jié)物，這些膠結(jié)物逐漸由 膠凝狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，使土壤的抗壓強(qiáng)度大大提高。另外，土壤固化劑中含有活性成分 磺化油，該活性成分磺化油在水泥水化作用中可有效地降低水的表面張力，使水泥顆粒高 度分散，同時(shí)充當(dāng)減水劑，大幅度減少用水量，水化作用更為迅速，且能使固化土在水化初 期形成大量致密的C-S-H凝膠，孔隙率明顯減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)的密實(shí)度增加。通過(guò)該方法得到 的固化土可滿足對(duì)路基的強(qiáng)度要求較高的工程需要。另外，該方法還具有節(jié)約能源、成本較 低、對(duì)環(huán)境破壞和污染較小的優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 由于土壤固化劑與水的體積比為1:100~1:400,使得所述含土壤固化劑的溶液 具有合適的粘度，能夠較好的向土壤的內(nèi)部擴(kuò)散和滲透。
[0019] 優(yōu)選的，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土壤的質(zhì)量比為 1. 2:10000~1. 6:10000。更優(yōu)選的，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土 壤的質(zhì)量比為1.4:10000,此時(shí)，得到的固化土的塑性指數(shù)降至最低，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到 最大。
[0020] 當(dāng)所述水泥與所述土壤的質(zhì)量比為1:20,所述石灰與土壤的質(zhì)量比為1:20時(shí)，所 述固化土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，所述固化土的力學(xué)性能最優(yōu)。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下將對(duì)本發(fā)明提供的利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的方法作進(jìn)一步說(shuō) 明。
[0022] 本發(fā)明提供一種利用土壤固化劑制備石灰水泥固化土的方法；該方法包括以下步 驟：
[0023] ⑴提供土壤固化劑，并將所述土壤固化劑用水稀釋得到含土壤固化劑的溶液，所 述土壤固化劑為路邦離子土壤固化劑；
[0024] ⑵提供水泥和石灰，將所述含土壤固化劑的溶液與土壤、水泥和石灰混合均勻， 得到混合料，其中，所述含土壤固化劑的溶液中所述土壤固化劑與所述土壤的質(zhì)量比為 1:10000~2:10000,所述水泥與所述土壤的質(zhì)量比為1:25~3:50,所述石灰與土壤的質(zhì)量 比為1:25~1:20,所述土壤為浙中地區(qū)的紅粘土；以及
[0025] ⑶對(duì)所述混合料進(jìn)行碾壓，得到石灰水泥固化土。
[0026] 在步驟⑴中，所述土壤固化劑為市售的路邦離子土壤固化劑。該路邦離子土壤固 化劑為陰離子型表面活性劑。具體的，所述土壤固化劑為一種磺化油樹(shù)脂，其由一種磺酸的 有機(jī)化合物（RS0 3H)的"親水頭"及一個(gè)由碳及氫的原子組成的"疏水尾"所構(gòu)成。所述土 壤固化劑易溶于水，在水中能離解出帶正電荷的陽(yáng)