[发明专利]一种用于道路施工的土壤固化剂

说明书

技术领域

本发明涉及道路及建筑施工技术领域，具体说是涉及到一种用于道路施工的土壤固化剂。

背景技术

在道路及建筑施工中，地基的结构及质量对于地上道路、桥梁等建筑物的使用寿命及承载力具有决定性的作用，而构成地基的专用土是对不同性质的土 壤进行固结处理后形成的。土壤是一种岩石自然风化后的产物，在土壤中通常含有 20-70％、粒径为0.3-3μm的高岭石晶体。高岭石含量高的土壤具有较大的粘性，高 岭石含量低的土壤具有较小的粘性，所以必须通过对土壤进行固结及相应的技术处 理后才能用于道路或建筑施工中。传统的固结土壤的方法是：在粘性大的土壤中掺入一定量的生石灰或消石灰，经过搅拌、压实、淋水和自然养护，制备成具有一定强度的固结土壤，这种用石灰固结的土壤称为石灰稳定土。在石灰稳定土制备过程中，高岭石粒子的表面层将水化生成带负电荷的铝硅酸根阴离子，并呈酸性；生石灰也将水化生成强碱性的Ca(OH)₂。带正电荷的钙离子Ca²⁺将会自动地游离到高岭石粒子的周围，与铝硅酸根阴离子发生酸碱中和反应，生成一种具有水硬性的水化铝硅酸钙凝胶，通常称之为C-S-H凝胶。这种C-S-H凝胶对于土壤具有较好的固结能力，使固结后的土壤具有一定的强度；对于粘性小的土壤则是掺入一些水泥来提高土壤的固结强度，这种用水泥固结的上壤称为水泥稳定土，在水泥稳定土制备过程 中，大约仅有20％转化成Ca(OH)₂，其余80％直接转化成C-S-H凝胶。因此，采用水泥 来固结土壤时，主要地依靠水泥自身水化生成的C-S-H凝胶来固结土壤，石灰稳定 土和水泥稳定土都可以用来制备公路的底基层(位于地下土和基层之间)和基层(位 于路面层和底基层之间)，但是实践证明，无论是采用石灰来固结土壤还是采用水泥 来固结土壤，生成C-S-H凝胶的过程都会引起被固结土壤的体积收缩，并且会随着 C-S-H凝胶量增加，被固结的土壤的体积收缩率也相应增大。当采用石灰和/或水泥 固结的土壤来制备公路的底基层和基层时，这种收缩将会在其内部结构中产生许多 小的裂隙，因而将危害它的抗水渗透性和抗冻性，并且由于底基层和基层的板体性 降低，可使公路的沥青路面或混凝土路面出现一些大的裂缝，从而严重地影响公路 的质量。因此，在公路施工过程中，经常采用控制底基层和基层的固结土壤强度不 得超过规定的上限的方法来减少由土壤收缩造成的危害，然而，限制了底基层和基 层土壤的固结强度又会反过来对于公路在今后使用过程中的承载能力和使用寿命产 生不利的影响。目前，采取解决的办法是一般只允许采用石灰和/或水泥固结的土壤 来制备公路的底基层，而公路的基层则较多地采用由石灰、湿排粉煤灰和砂石混合 制备而成的石灰工业废渣稳定土，其原理是，生石灰水化生成的Ca(OH)₂与粉煤灰反 应，生成一定量的C-S-H凝胶，从而把这种混合料固结在一起。由此可见，用石灰 工业废渣稳定土制备成的基层仍然不可避免地会出现由体积收缩造成的公路质量问 题，只是由于在这种混合料中掺入了80-85％的砂石集料，使之体积收缩率比石灰和/ 或水泥固结的土境的体积收缩率有所减少而已。在公路施工过程中，应用石灰工业 废渣稳定土另一个重大缺点是，必须首先把基层位置原来的土壤挖出运走，再用工 厂预拌的这种混合料取而代之，这必将大大增加运输的工作量和成本。 

发明内容

本发明的目的是通过工业废物的再利用，从而生产提供一种可使被固结的土壤 不产生体积收缩，提高土壤的防水渗透性和防冻性，从而加强底基层和基层的板体 性，避免公路路面产生裂缝，提高公路的施工质量，降低施工成本且符合环保要求 的用于道路施工的土壤固化剂。 

为了达到上述目的，一种用于道路施工的土壤固化剂，其特征在于：以发电厂燃烧亚烟煤或褐煤时所产生的干排粉煤灰和脱硫石膏两种废料为主要成分，辅以生石 灰和/或水泥、熟石膏以及硫酸铝或明矾石次要成分，通过称量配比、强制搅拌及混 合，制成干粉状态的土壤固化剂产品，其中脱硫石膏直接采用未经烘干的湿态脱硫 石膏，CaSO₄·2H₂O含量不低于85％，吸附水含量不高于15％，熟石膏称为建筑石膏， 采用天然石膏石或脱硫石膏经过煅烧和粉磨而制成的粉状物料，其中β-CaSO₄·1/ 2H₂O含量应不低于70％，各组份配方范围如下，均以重量百分比计： 

粉煤灰                           50-80％ 

生石灰和/或水泥                  15-30％