[发明专利]一种用于膨胀土治理的化学改良方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程领域，是一种用于膨胀土治理的化学改良方法，即利用PAS化学改良剂对膨胀土 进行改良治理，提高其物理力学特性，满足工程设计施工要求。

背景技术

1、膨胀土性质与危害

膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并有显著胀缩性的地质体。膨胀土在我国分布广泛，其 粘土成分主要以强亲水性矿物蒙脱石与伊利石组成。膨胀土吸水膨胀、失水收缩并反复变形的性质及其内 部杂乱分布的裂隙，对工程建筑物尤其是对轻型建筑、路基、路堑边坡等有严重的破坏作用，对建筑物所 产生的变形破坏作用有长期潜在的危险。过量变形是由于含水量变化使膨胀土地基土体体积发生变化，对 其上的构造物造成危害；对边坡的破坏作用主要是由于水分侵入风化带内发育的裂隙中，使粘土颗粒间联 结力削弱并吸水膨胀，其产生的横向膨胀应变能使土体沿滑面向坡脚产生位移，使膨胀土开裂、崩解，强 度衰减，继而产生滑坡。所以这种危险隐患的罪魁祸首就是粘土矿物质的强亲水性，在降雨影响下，土体 发生干湿循环，胀缩变形，裂隙不断扩展，导致建筑物破坏。如何治理膨胀土的这种危害特性，改善膨胀 土性能，确保工程安全与质量，是广大科研人员与技术人员需要迫切解决的问题。

2、传统治理膨胀土方法

对于膨胀土路基工程，最初的方法是换填土。换填土是膨胀土路基处理中最简单而且有效的方法，换 填土方法虽然行之有效，但会造成极大的浪费以及对环境造成污染，在人类居住环境逐渐恶化的今天，这 种方法是不足取的。二是包裹法。膨胀土的膨胀是有一定条件的，在其含水量一定的情况下，它并不会随 意膨胀。因此，可利用土工布或粘性土将膨胀土进行包裹，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨 胀土内部的含水量变化。此方法处理成本不高，经济性较好。但问题没有从根本上解决.且不易把握，容 易出现质量隐患。三是改性处理。其原理是通过与膨胀土进行物理和化学反应，以达到降低膨胀土的膨胀 潜势，增加强度和提高水稳定性，改善膨胀土的力学性能的目的。在视质量为生命的今天，这种方法应为 膨胀土处理方法的主流，值得提倡。常用的是石灰等固化材料对膨胀土进行改性。但采用石灰等改性，一 方面影响环境、污染地下水，另一方面石灰改性存在时间效应问题，长期条件下改性不够稳定。况且对于 云南等某些地区，石灰产量较小，利用不方便。

对于膨胀土路堑边坡，传统的处置方案对边坡采用全封闭式的刚性防护，如浆砌片石满铺防治、混凝 土六方块满铺防护等。对于刚性防护，在一定程度上可以缓解膨胀土的危害，但不能从根本上解决大气风 化影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题。尽管膨胀土的胀缩变形不大，但也会破坏刚性防护结构，慢慢形 成裂缝，雨水从裂缝中浸入，加剧膨胀土的胀缩变形，甚至引发连锁破坏。这些物理的改良方法不能从根 本上解决膨胀土矿物质强亲水特性，不能解决膨胀土胀缩变形影响的破坏。

所以我们急需寻找一种化学改良的方法，改变膨胀土矿物的强亲水性，且又能提高其物理力学性能， 从根本上解决膨胀土工程问题。已经提出的化学改良法，需要或多或少的掺入了石灰，或配制饱和石灰水 溶液。但石灰的掺入，在一定程度上会污染地下水，影响生态环境。我们提出一种用于膨胀土治理的化学 改良方法，有效解决了膨胀土工程难题。

发明内容

1、发明

该发明是一种用于膨胀土治理的化学改良方法，其特征是用PAS改良剂改良膨胀土，PAS改良剂由硅 酸钠+阳离子聚丙烯酰胺+水按比例配制而成。

2、膨胀土PAS改良剂改良原理

膨胀土的胀缩性能主要与粘土矿物组成、粘土矿物堆聚的微结构等有关，膨胀土中所含蒙脱石和伊利 石发生晶层膨胀和粘粒间膨胀是造成膨胀特性的主要原因。基于对膨胀土物理力学性质的认识，我们研发 出一种新型PAS化学试剂，可以有效降低膨胀土膨胀率，改善其物理力学性质。PAS改良剂可以改善粘土 矿物的强亲水性，减小粘土矿物的吸水膨胀能力，提高粘土颗粒之间的连接强度，改善其微结构，减少水 分在土中的渗透与迁移，改善粘土矿物(如蒙脱石、伊利石等)晶层间的连结，并提高粘土颗粒间的粘结作 用。

PAS改良剂组成中的硅酸钠本身就有固结土壤的作用，一般用于加固砂土，但不能单独用来改良膨胀 土，阳离子聚丙烯酰胺常用来做农田保水剂，也不能单独用来改良膨胀土。将二者按一定的比例参配成水 溶液却对膨胀土的改良带来很好的效果。