[发明专利]土壤固化剂及土壤固化方法

说明书

技术领域

本发明涉及于土木工程技术领域，具体涉及一种土壤固化剂及土壤固化方法。

背景技术

土壤的固化实际上是用外掺剂对土体进行物理化学处理，来改变土壤的组成，改变土体的工程性质，从而达到提高土质强度、改善土质压实性的目的。粉煤灰土壤固化剂是以粉煤灰为主，由多种无机和有机材料，经过合理匹配后，配制而成的水硬性胶凝材料，属于一种新型建筑材料，在常温下能够直接胶结土壤颗粒或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质。

20世纪初，一些经济发达国家由于兴建道路、港口等工程的需要，采用石灰、水泥对土壤改良，建设初期取得了较好的效果，但在长期土壤固化工程中, 人们逐步认识到，单纯采用传统石灰、水泥等土壤固化材料，存在着明显不足，满足不了工程建设发展需要。因此，寻找土壤固化稳定，水稳性能好，收缩膨胀小，无毒无害，节能，以及施工简便等特点的土壤固化材料就显得十分必要。

随着我国公路建设的快速发展，高性价比的土壤固化剂需求日趋明显，而目前市面上出售的土壤固化剂种类虽然较多，但普遍存在以下问题：

①抗压强度达不到行业标准。我国公路分五个等级二个标准，高速公路和一级公路要求固化土7天饱水抗压强度在5MPa 以上，二、三、四级公路要求固化土的天饱水抗压强度大于3MPa（CJJ/T801998）。目前已应用于公路施工中的土壤固化剂只能通过增大掺入量来弥补强度。

②价格昂贵。我国国内土壤固化剂生产厂家很少，只有北京、天津几家生产单位，大量靠从美国、日本、澳大利亚进口，大大增加了成本。市面出售的土壤固化剂价格基本上在1800元以上。

③耐水性能不够好。已施工的土壤固化剂水稳定性能不够，尤其是水剂，在雨水长时间浸泡后无法固结地基土壤。

因此，寻求高强度的廉价原料、探寻固化机理，提高土壤固化剂的抗压强度、耐水性能、降低材料价格、实现废物利用、提高施工的便利程度已成为业内的当务之急。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能使土壤固化、抗压强度高且具有较好的防水防潮性、原料廉价的土壤固化剂，并公开了一种施工简便、工作效率高的土壤固化方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

设计一种土壤固化剂，以重量百分比计，含有粉煤灰15～30%、石灰4～15%、水玻璃10～20%、烧碱8～20%、石膏 5～16%、普通硅酸盐水泥 10～32%、萤石 0.5～3.5%、硫酸钠0～1.5%。

所述土壤固化剂含有粉煤灰15～25%、石灰8～12%、水玻璃12～18%、烧碱12～18%、石膏10～15%、普通硅酸盐水泥 15～25%、萤石 1.0～2.0%、硫酸钠0～1.0%。

所述土壤固化剂含有粉煤灰19%、石灰10%、水玻璃16%、烧碱16%、石膏13%、普通硅酸盐水泥23.5%、萤石1.5%、硫酸钠1.0%。

所述粉煤灰的比表面积为所述粉煤灰的比表面积为1.70×10⁴～1.90×10⁴cm²/g。

所述石灰至少满足国家标准GB1594-79中第三等级消石灰的有关要求。

所述萤石符合国家标准GB19321-88。

一种利用上述土壤固化剂进行土壤固化的方法，主要步骤包括：

备下承层、施工测量、备料、摊铺、拌合、整平与碾压成型、初期养护，在所述备料步骤中，按上述土壤固化剂原料配比准备土壤固化剂各原料；在所述拌合步骤中，将土壤含水量调节为10～20%，并按1:14～20的掺合比拌合所述土壤固化剂。

在所述拌合步骤中，将土壤含水量最好调节为15.5%，并按1:17的最佳掺合比拌合所述土壤固化剂。

本发明具有积极有益的效果：

（1）本发明固化剂中含有激发剂成分（如烧碱，硫酸钠等），能使固化剂颗粒和土壤颗粒表面活性化，在水化反应过程中，固化剂本身比表面积大幅度增加，适用于固化粒径范围小的土壤；本发明土壤固化剂不仅发挥了以往的水化反应和离子交换作用，还通过激发土壤本身的活性来大大提高了固化土的抗压强度，且具有较好的防水防潮性，经固化的土壤不会出现“二次泥化”现象。

（2）本发明土壤固化剂固化土壤时凝固紧密，收缩及膨胀系数较低，固结的土体相对收缩量极小，不易产生因受气温变化而产生热胀冷缩现象导致变形龟裂，因此固化土体的抗渗、抗冻、抗裂性能良好，较好地解决了传统固化材料固化土壤时所存在的水稳性差、干缩大、易开裂等问题。