一种利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地基技术领域，尤其涉及一种利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的 方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国道路基础设施建设规模的迅速发展，交通量和重载车辆与日俱增，对各 等级道路的路基路面结构的使用性能提出了更高要求。为了保证公路工程质量并降低工程 造价，选择高效的筑路材料至关重要。传统的基层筑路材料一般采用天然砂石料、砂砾料 等，然而，这类资源越来越少，并且建设成本也高，对环境破坏和污染也较大。
[0003] 浙中地区的地质土层多为由流纹岩、凝灰角砾岩风化残积而形成的红粘土。红粘 土具有与一般正常沉积粘性土不同的物理及力学特征，其表现为网纹特征明显，粘粒含量 高，密度低、液塑限高、压实性差等，因而在工程应用中会引发诸多工程危害，如干温缩引起 的收缩裂缝、遇水土体软化易流失，形成不均匀沉降等。现有公路工程中普遍采用水泥、石 灰、粉煤灰等传统土壤固化材料，然而，这存在明显的不足，主要表现在：固化土强度形成缓 慢，早期强度低，影响施工进度；固化土干缩大、易开裂、水稳性差；固化土受土壤类别限制 较大，对塑性指数高的粘土、有机土和盐渍土固化效果差，甚至没有固化作用，因而难以满 足浙中地区工程建设发展的需要。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种适合浙中地区的、可利用施工地的土壤来制备石灰 水泥固化土的方法，该方法具有节约能源、成本较低、对环境破坏和污染较小的优点，并且 所述石灰水泥固化土具有较好的力学强度而可满足工程建设发展的需要。
[0005] 本发明提供一种利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法，其包括以下步骤：
[0006] ⑴提供土壤固化剂，并将所述土壤固化剂用水稀释得到含土壤固化剂的溶液，所 述土壤固化剂为路邦离子土壤固化剂；
[0007] ⑵提供水泥和石灰，将所述含土壤固化剂的溶液与土壤、水泥和石灰混合均匀， 得到混合料，其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土壤的质量比为 1:10000~2:10000,所述水泥与所述土壤的质量比为1:25~3:50,所述石灰与土壤的质量 比为1:25~1:20,所述土壤为浙中地区的红粘土；以及
[0008] ⑶对所述混合料进行碾压，得到石灰水泥固化土。
[0009] 其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土壤的质量比为 1.2:10000 ~1. 6:10000。
[0010] 其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土壤的质量比为 1.4:10000。
[0011] 其中，所述土壤固化剂为路邦EN-1离子土壤固化剂。
[0012] 其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与水的体积比为1:100~ 1:400〇
[0013] 其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与水的体积比为1:300。
[0014] 其中，在步骤⑶中对所述混合料进行碾压，使所述石灰水泥固化土的压实度为 96%~98%。
[0015] 其中，在步骤⑵中所述水泥与所述土壤的质量比为1:20,所述石灰与土壤的质量 比为1:20。
[0016] 其中，在碾压制成水泥石灰固化土之后，还对进行7天~180天的龄期养护。
[0017] 与现有技术相比较，本发明所述利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法具有 以下优点：由于土壤固化剂具有"亲水头"和"疏水尾"，并且选择所述土壤固化剂与土壤的 质量比为1:10000~2:10000,所述水泥与所述土壤的质量比为1:25~3:50,所述石灰与 土壤的质量比为1:25~1:20这一特定的质量比，因而该具有特定比例的水泥、石灰、土壤 固化剂和土壤之间发生一系列的物理化学反应如离子交换反应、结晶反应、碳酸化反应、火 山灰反应等。具体的，在离子交换反应中，石灰中的高价离子（Ca 2+、Mg2+)与粘土颗粒中的 低价阳离子（K+、Na+)发生离子交换反应，从而使土壤的塑性指数下降，强度提高；在结晶反 应中，石灰吸收水分形成含水的晶格（Ca(OH) 2 *1140)，所形成的晶体相互结合，并与粘土颗 粒结合形成共晶体，把粘土颗粒胶结而形成整体；在碳酸化反应中，来源于石灰的Ca 2+离子 与空气中的二氧化碳发生反应，生成的碳酸物（CaC03)可使粘土颗粒发生胶结，从而使土壤 的密实度提高；在火山灰反应中，生成含水的硅酸钙和铝酸钙等胶结物，这些胶结物逐渐由 胶凝状态向晶体状态转化，使土壤的抗压强度大大提高。另外，土壤固化剂中含有活性成分 磺化油，该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张力，使水泥颗粒高 度分散，同时充当减水剂，大幅度减少用水量，水化作用更为迅速，且能使固化土在水化初 期形成大量致密的C-S-H凝胶，孔隙率明显减小，内部结构的密实度增加。通过该方法得到 的固化土可满足对路基的强度要求较高的工程需要。另外，该方法还具有节约能源、成本较 低、对环境破坏和污染较小的优点。
[0018] 由于土壤固化剂与水的体积比为1:100~1:400,使得所述含土壤固化剂的溶液 具有合适的粘度，能够较好的向土壤的内部扩散和渗透。
[0019] 优选的，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土壤的质量比为 1. 2:10000~1. 6:10000。更优选的，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土 壤的质量比为1.4:10000,此时，得到的固化土的塑性指数降至最低，无侧限抗压强度达到 最大。
[0020] 当所述水泥与所述土壤的质量比为1:20,所述石灰与土壤的质量比为1:20时，所 述固化土的抗压强度达到最大值，所述固化土的力学性能最优。
【具体实施方式】
[0021] 以下将对本发明提供的利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法作进一步说 明。
[0022] 本发明提供一种利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法；该方法包括以下步 骤：
[0023] ⑴提供土壤固化剂，并将所述土壤固化剂用水稀释得到含土壤固化剂的溶液，所 述土壤固化剂为路邦离子土壤固化剂；
[0024] ⑵提供水泥和石灰，将所述含土壤固化剂的溶液与土壤、水泥和石灰混合均匀， 得到混合料，其中，所述含土壤固化剂的溶液中所述土壤固化剂与所述土壤的质量比为 1:10000~2:10000,所述水泥与所述土壤的质量比为1:25~3:50,所述石灰与土壤的质量 比为1:25~1:20,所述土壤为浙中地区的红粘土；以及
[0025] ⑶对所述混合料进行碾压，得到石灰水泥固化土。
[0026] 在步骤⑴中，所述土壤固化剂为市售的路邦离子土壤固化剂。该路邦离子土壤固 化剂为阴离子型表面活性剂。具体的，所述土壤固化剂为一种磺化油树脂，其由一种磺酸的 有机化合物（RS0 3H)的"亲水头"及一个由碳及氢的原子组成的"疏水尾"所构成。所述土 壤固化剂易溶于水，在水中能离解出带正电荷的阳