一种公路工程填土的改性剂配方的制作方法

专利名称：：一种公路工程填土的改性剂配方的制作方法
技术领域：
：本发明属于一种化学组合物改性剂，特别涉及一种将非适用土改性用作公路填土的改性剂配方。二、
背景技术：
现有技术交通行业发展需要大量的土方，目前适用土主要来源于沿线耕地，造成良田减少和环境破坏，所以专利以非适用土(淤泥质土、粉砂质土等)改性作为公路基层填土，解决交通建设与土地资源紧缺之间的矛盾，实现土方的综合利用，同时达到化害为利，变废为宝，实现非适用土的资源化利用，保护环境。目前，淤泥质、粉砂质土非适用土方的主要办法是对土质稍好的部分掺加水泥或生石灰改良土质，少量谨慎地加以利用。对于土质较差的部分则视为无用之物，任意抛弃。粉砂土粘粒含量少、含水量较高，比表面积小和化学活性低，其本身基本没有胶凝能力，土体强度主要由颗粒间的内摩阻力构成，力学强度低且加固效果较差，不良的工程性质严重影响着公路路基路面工程的质量。淤泥以及淤泥质土，含水量高，有机质含量高，孔隙较大，土质软弱，抗剪强度很低，排水固结慢，具有触变性，易引起基础不均匀沉降和路基盆形失稳，直接做为高等级公路路床填料，会严重影响道路工程质量。长期以来，我国一直用水泥、石灰或水泥_石灰对道路基层土壤进行稳定，但在技术和经济上均未能取得满意效果。水泥在改性土中的应用比较普遍，一般认为改性土的强度随水泥掺量的增加而提高，但过高的水泥掺量不仅增加了造价，而且会使改性土干缩增大，易开裂。石灰粉加固土已在国内外得到应用([l]PuppalaAnandJ，MohammadLouayN，AllenAaron.Engineeringbehavioroflime-treatedlouisianasubgradesoil[J].TransportationResearchRecord,1996,1546(11):24-31.[2]曹晓娟，孙明智，孟宪勇.改良土静强度试验及结果分析[J].工程地质学报，2004，12(1):109-112),但石灰改性土的固化体强度增长緩慢，干缩大，易开裂，易软化，水稳性差。国内有用碱渣稳定适用土制备工程土的专利，专利[3]干燥法处理碱渣制工程土的方法，专利号95108024.5和[4]碱渣制工程用土及其制造方法与设备，专利号96109572.5将碱渣作为主要成分制备工程土，其中有时采用少部分黄土作为填料拌和压实制工程土。黄土是无层理的黏土与微粒矿物的天然混合物，含水量低，轻质而多孑L，塑性较好，是北方地区生产水泥及黏土砖的主要原料之一。与含水量高、塑性差的淤泥质土等非适用土有很大区别。另外黄土在其专利配方中是占小部分的填料，与本发明中采用采用少量碱渣稳定大量非适用土的技术原理完全不同。目前国内外没有碱渣用于非粉砂土、淤泥质土等非适用土的专利和公开报道。废弃混凝土在改良土方中应用尚未见专利与公开报道。三、
发明内容本发明针对上述技术缺陷，使用低剂量水泥、碱渣和废弃混凝土同时作为改性剂配方，对非适用土进行改性，可以用于高等级公路路基填土。解决传统材料强度形成慢或收缩开裂大等问题，提供综合性能良好的路基材料。本发明的技术解决方案为三种组分的特性及在改性剂中的含量如下水泥普通硅酸盐水泥(如32.5级或42.5级)，在配方中的含量为8-16%(质量百分比，％)。碱渣碱渣是氨碱法生产过程中排出的废弃物，在配方中的含量为8-18%(质量百分比，%)。表l碱渣的主要成分(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>废弃混凝土:废弃混凝土是建筑废弃物，主要成分为硅酸钩、氢氧化钧、硫铝(铁)酸钩固熔、铝(铁)酸钙等和石灰岩或玄武岩集料将其粉碎后在本配方中使用，其粒径分布见表2。表2废弃混凝土粒径分布<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>废弃混凝土在改性剂配方中的含量为70-84%(质量百分比，％)水泥与非适用土中的水及淤泥颗粒之间发生复杂的物理、化学反应，主要形成纤维状的水化硅酸钙CSH水化产物，使土体孔壁具有整体性而形成骨架结构，从而提高固化后的改性土强度。碱渣与土之间发生絮凝团聚作用、与土中活性物质的发生火山灰作用、产生结晶和碳化作用等以提高改性土的强度，并与非适用土中的少量粘粒结合形成"微集料"起到填充骨架作用。同时，碱渣与水泥反应生成含钙钒石，使固相体积增长，针柱状的4丐钒石结晶进一步填充水泥固化产物与土的孔隙，形成良好的骨架结构，进一步增加了固化土的强度。废弃混凝土颗粒的主要成分为硅酸钙、氢氧化钙、硫铝(铁)酸钙固熔、铝(铁)酸钙等和石灰岩或玄武岩集料。可以在改性土中起到集料的作用，提高改性土的强度。另外，由于废弃混凝土具有一定的吸水性，可以扩大使非适用土含水率范围，更有利于其在工程中应用。废弃混凝土还有一个更重要的作用，由于其在土中的分散，减少了非适用土整体收缩，改善了非适用土稳定性差的问题，使整体收缩减少，稳定性提高。有益效果本发明在使用低剂量水泥的同时，使用废弃物碱渣和废弃混凝土同时作为改性剂组成，不仅利用水泥水化凝固形成的强度，还利用碱渣与土组分、水泥的反应提供综合强度的提高，利用废弃混凝土提供骨架作用，并减少改性土的收缩开裂。本配方使用的主要组分为工业或建筑废弃物，在价格上具有优势，具有良好的社会效益和环保效益。在土中掺入25%的改性剂后，在最大含水量，要求压实度条件下压实，土的无侧限抗压强度、承载比和收缩性能等取得了以下效果无侧限抗压强度粉砂土经过本改性剂改性后，其7天无侧限抗压强度从0.05Mpa左右提高到大于0.30Mpa，提高了幅度为500-700%。而淤泥土经过其改性后，其7天无侧限抗压强度从小于O.lOMpa提高到大于0.25Mpa,提高了100-200%。承栽比粉砂土经过改性剂改性后，其承栽比从小于20%提高到大于110%,提高幅度约为400-500%。而淤泥土经过其改性后，其承载比从小于20%提高到大于100%，经过废砼改性后其强度提高了400%。收缩性非适用土与传统水泥改性土相比，由于碱渣的加入，特别是废弃混凝土颗粒在土中抑止收缩的作用，使改性土在达到相同无侧限抗压强度时，7天干缩同比可以降低65%以上。废弃混凝土颗粒的加入可以极大的提高改性土的收缩性能和稳定性，降低改性土的收缩。废弃混凝土对土的抗收缩影响见图1。四图i为废弃混凝土对改性土收缩性能的影响曲线图。五具体实施方式以下实施例所述含量均指质量百分数。实施例1:水泥含量为16%,碱渣含量为18%,废弃混凝土颗粒含量66%,以25%的掺入量加入至非适用土中，加水并拌和至最佳含水率，搅拌均匀，在要求压实度下压实，7天无侧限抗压强度、承载比分别达到0.41Mpa和127%;而相同水泥含量水泥改性土(含水泥4%)7天无侧限抗压强度、承栽比分别为0.20Mpa左右和60%;4%石灰的石灰改性土7天无侧限抗压强度、承载比分别为小于0.08Mpa和30%。实施例2:水泥含量为16%，碱渣含量为8%,废弃混凝土颗粒含量76%,以25%的掺入量加入至非适用土中，加水并拌和至最佳含水率，搅拌均匀，在要求压实度下压实，7天无侧限抗压强度、承载比分别达到0.35Mpa和110%;而相同水泥含量水泥改性土(含水泥4%)7天无侧限抗压强度、承载比分别为0.20Mpa左右和60%;4%石灰的石灰改性土7天无侧限抗压强度、承载比分别为小于0.08Mpa和30%。实施例3:水泥含量为10%,碱渣含量为10%,废弃混凝土颗粒含量80%,以25%的掺入量加入至非适用土中，加水并拌和至最佳含水率，搅拌均匀，在要求压实度下压实，7天无侧限抗压强度、承载比分别达到0.28Mpa和98%;而相同水泥含量水泥改性土(含水泥2.5%)7天无侧限抗压强度、承载比分别为0.14Mpa左右和40%;2.5%石灰的石灰改性土7天无侧限抗压强度、承载比分别为小于0.05Mpa和25%。实施例4:水泥含量为8%,碱淹含量为11%,废弃混凝土颗粒含量81%，以25%的掺入量加入至非适用土中，加水并拌和至最佳含水率，搅拌均匀，在要求压实度下压实，7天无侧限抗压强度、承载比分别达到0.25Mpa和90%;而相同水泥含量水泥改性土(含水泥2.0%)7天无侧限抗压强度、承载比分别为0.10Mpa左右和30%;2.0%石灰的石灰改性土7天无侧限抗压强度、承载比分别为小于0.05Mpa和23%。实施例5:水泥含量为8%,碱渣含量为8%,废弃混凝土颗粒含量84%,以25%的掺入量加入至非适用土中，加水并拌和至最佳含水率，搅拌均匀，在要求压实度下压实，7天无侧限抗压强度、承载比分别达到0.23Mpa和90%;而相同水泥含量水泥改性土(含水泥2.0%)7天无侧限抗压强度、承栽比分别为0.10Mpa左右和30%;2.0%石灰的石灰改性土7天无侧限抗压强度、承载比分别为小于0.05Mpa和23%。权利要求1.一种公路工程填土的改性剂配方，其特征在于该配方的质量百分比成份为硅酸盐水泥，含量为8～16％；氨碱法生产过程中排出的废弃物碱渣，含量为8～18％；废弃混凝土，含量为70～84％。2.如权利要求1所述的公路工程填土的改性剂配方，其特征在于所述硅酸盐水泥为32.5级或42.5级。全文摘要一种公路工程填土的改性剂配方，其特征在于该配方的质量百分比成份为硅酸盐水泥，含量为8～16％；氨碱法生产过程中排出的废弃物碱渣，含量为8～18％；废弃混凝土，含量为70～84％。本发明在使用低剂量水泥的同时，使用废弃物碱渣和废弃混凝土同时作为改性剂组成，不仅利用水泥水化凝固形成的强度，还利用碱渣与土组分、水泥的反应提供综合强度的提高，利用废弃混凝土提供骨架作用，并减少改性土的收缩开裂。文档编号C04B28/04GK101255043SQ20071019200公开日2008年9月3日申请日期2007年12月28日优先权日2007年12月28日发明者仲曙豪,刘文荣,季小明,徐贤明,曹兴国,杨朝旭,焦振寿,飞耿,虞国俊,袁劲华,解建光,梁计,黄永铭申请人:江苏省常州市航道管理处;南京航空航天大学