专利名称：用于改良膨胀土的二次溶液喷洒法的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种膨胀土的化学改良方法，是通过将不同试剂的水溶液，分次喷洒到膨胀土中，拌合均勻，能够大幅度降低膨胀土的膨胀性，改善膨胀土的水稳定性，且经历数次干湿循环后依然保持结构完好，且强度高于未改良膨胀土。属于岩土工程技术领域。
背景技术：
膨胀土是一类具有吸水显著膨胀软化、失水急剧收缩硬裂的特殊粘性土，具有多裂隙性、超固结性、崩解性、风化性、强度衰减等特殊性质，使膨胀土地区的建筑、铁路、公路、机场、水利工程等经常遭受巨大的破坏，造成重大的经济损失。膨胀土在工程中是不能够被直接利用的，常用的膨胀土处理方法包括换土法、无机物改良法、化学固化法等。换土法工程量大，合适的填土一般不宜寻找，并且弃土易造成环境问题；通常采用的石灰、水泥等无机材料改良膨胀土，施工复杂，粉尘污染严重；化学固化法常采用特制的改良剂，按照一定的顺序喷洒在膨胀土表面，通过土壤化学反应达到改良膨胀土性质的目的，具有施工工艺简单，改良效果明显，缩短工期的优点。
发明内容
本发明的目的在于解决膨胀土处理过程存在的问题，降低成本，满足施工工期要求，并且避免大量的填土和弃土导致的环境问题。用于改良膨胀土的二次溶液喷洒法，其特征在于包括以下步骤
(1)、称取质量为Hi1的水玻璃溶于质量为mwl的水中稀释成水玻璃溶液，将水玻璃溶液均勻喷洒到质量为ms的膨胀土干土中，拌合均勻，静置2至12小时，备用；其中，Hi1 :ms=3 100 5 100，水的质量mwl根据喷洒水玻璃溶液后土体含水率高于天然含水率6% 10%计笪弁。含水率(ω)定义为土样中的水与干土的质量比，公式体现如下ω= ^ X 100% 其中,mr-—土样中水的质量(g) -Jns —干土的质量(g)
(2)、称取质量为m2的硫酸铝粉末，溶解于质量为Hiw2的水中配制成硫酸铝溶液，将硫酸铝溶液均勻喷洒于步骤(1)中备用的土样中，拌合均勻，静置2小时以上，待含水率降低至最优含水率，即可进行压实处理；其中m2 :ms=5 :1000 7:1000，水质量Hiw2根据喷洒硫酸铝溶液后土体含水率比第1步骤的含水率再高4% 8%计算。所述的最优含水率是按照《土工试验方法标准》GB-T50123-1999击实实验得出的击实曲线中，最大干密度对应的含水率值为最优含水率。本发明采用的膨胀土改良试剂为水玻璃和硫酸铝，水玻璃能够渗透到膨胀土中， 在土颗粒之间产生胶结作用，将微小的土颗粒凝聚成为团粒结构，胶结形成的团粒结构组成一个空间网，形成土颗粒-聚合物-土颗粒的结构，这一结构可提高土颗粒间连结强度， 抑制土颗粒对水分子的吸附，另外，通过包裹、机械啮合等物理作用来提高土颗粒间的粘接作用，使土体具有较高强度和水稳定性。表现为土抗剪和无侧限抗压强度的提高。硫酸铝易溶于水形成溶液，硫酸铝溶液渗透到土体中，能够和其中1/2的硅酸钠反应生成氢氧化铝和硅胶，填充土颗粒之间的空隙，组织土颗粒和水的结合，从而提高水稳定性。控制硫酸铝溶液的添加量，可以控制水玻璃的凝固时间，能够提高改良土的早期强度，从而满足工程要求。相比于传统的石灰改良或者水泥改良等方法，具有工艺简单，效果明显，并且满足环保要求。
图1是不同试剂用量的改良土自由膨胀率变化图。
具体实施例方式
以下将以实施例说明本发明的技术方案。不同材料样品质量的代号说明如下水玻璃ml，硫酸铝m2，干土质量ms，水的质量 mwl、mw2，文件中除了质量的符号m之外，其余均采用了脚标的方式，该说明段采用将脚标放大的方式说明，以防止因为脚标不清楚而产生的误解。实施例1
以湿土质量HI=IOOOg的膨胀土为例，膨胀土的初始含水率为20%，目标含水率为 26%,则干土质量 ms=1000+ (1+20%) =833. 3g。1、按照HI1 :ms=3 :100，称取mi=25.0g的工业水玻璃(购于南京横梁精细化工有限公司，波美度为0. 45，模数为2. 7)，需要的水的质量mwl=833. 3 X (26%-20%)=50. 0g，将水玻璃溶于水中，将配制好的水玻璃溶液均勻的喷洒到膨胀土中，拌合均勻，静置2小时备用。2、按照m2 :ms=5 :1000计，硫酸铝粉末(购自江苏强盛化工有限公司，化学纯白色粉末，粒度无限制)的质量m2=833. 3X5 + 1000=4. 2g，该步骤的目标含水率为30%，则溶解硫酸铝所需添加的水的质量mw2=833. 3 X (30%-26%)=33. 3g，将硫酸铝粉末溶解于水中制成硫酸铝溶液，将该溶液均勻喷洒于1步骤中备用的土样中，拌合均勻。3、待含水率由30%降低至最优含水率19. 8% (所述的最优含水率是按照《土工试验方法标准》GB-T50123-1999击实实验得出的击实曲线中，最大干密度对应的含水率值为最优含水率)，按照95%的压实度制作成环刀试样，在湿砂中养护即可；现场施工时待含水率降低至最优含水率附近时连续压实至要求的压实度即可。实施例2
本发明实施例1记载的方法对膨胀土的改良效果见表1所示，考察方式是采用将改良土的自由膨胀率和素土的自由膨胀率比对的方式。表1以自由膨胀率为指标考察本发明的方法对膨胀土的改良效果结果表
权利要求
1.用于改良膨胀土的二次溶液喷洒法，其特征在于包括以下步骤(1)、称取质量为Hi1的液态水玻璃溶于质量为mwl的水中稀释成一定浓度水玻璃溶液， 将水玻璃溶液均勻喷洒到质量为ms的膨胀土干土中，拌合均勻，静置2至12小时，备用；(2)、称取质量为m2的硫酸铝粉末，溶解于质量为mw2的水中配制成硫酸铝溶液，将硫酸铝溶液均勻喷洒于步骤(1)中备用的土样中，拌合均勻，静置2小时以上，待含水率降低至最优含水率，即可进行压实处理。
2.根据权利要求1所述的用于改良膨胀土的二次溶液喷洒法，其特征在于步骤(1)中 Hi1 :ms=3 100 5 :100，水的质量mwl根据喷洒水玻璃溶液后土体含水率高于天然含水率 6% 10%计算；步骤(2)中m2 :ms=5 1000 7:1000，水质量mw2根据喷洒硫酸铝溶液后土体含水率比第1步骤的含水率再高4% 8%计算。
全文摘要
本发明涉及一种用于改良膨胀土的二次溶液喷洒法，其特征在于包括以下步骤(1)称取质量为m1的水玻璃溶于质量为mw1的水中配置成水玻璃溶液，将水玻璃溶液均匀喷洒到质量为ms的膨胀土干土中，拌合均匀，静置2至12小时，备用；(2)称取质量为m2的硫酸铝粉末，溶解于质量为mw2的水中配制成硫酸铝溶液，将硫酸铝溶液均匀喷洒于步骤(1)中备用的土样中，拌合均匀，静置2小时以上，待含水率降低至最优含水率，即可进行压实处理。本发明相比于传统的石灰改良或者水泥改良等方法，具有工艺简单，效果明显，符合环保要求。
文档编号C01B33/40GK102515187SQ201110326380
公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者张文慧, 张福海, 李守德, 王亚坤, 王保田, 郑华文, 陈涛 申请人:河海大学