基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式的制作方法

本发明涉及勘探岩土建筑领域，尤其涉及一种基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式。

背景技术：

在我国各类基础设施建设过程中，膨胀土地基内经常出现边坡失稳及结构基础变形问题，这些问题的出现很大程度上归结于膨胀土容易受季节和湿度周期性变化的影响，在结构物地基出现反复胀缩行为，从而导致基础及上部结构出现破坏。为了消除膨胀土胀缩性能的不利影响，人们在改善膨胀土胀缩性能方面做过很多努力，最为普遍的加固方式是通过掺石灰、水泥来改善膨胀土的胀缩特性，而近十年来，人们也尝试用粉煤灰、甘蔗渣灰、谷壳灰、棕椰纤维、聚丙烯纤维、地毯纤维、钢渣、硅粉等各种工业废料副产品进行改善和加固处理膨胀土，也取得了一些研究进展。尽管通过添加石灰、水泥、钢渣、纤维等工业副产品在一定程度上可以对膨胀土改性处理，但是改良后土体仍然是松散体结构，孔隙率较高，在环境干湿循环和水力侵蚀影响下，一旦处治层失效就会导致石灰、粉煤灰控制膨胀的有益影响消除。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式，利用本发明提供的加固方式处理后的膨胀土的自由膨胀率降低了80％左右。

本发明提供一种基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式，包括以下步骤：

步骤s1，称取膨胀土和水泥混合均匀，然后依次加入玻璃纤维、环氧树脂和固化剂，搅拌，得到混合浆体；

步骤s2，将所述混合浆体放入模具中，压实、密封，静置后脱模、养护，即得到加固后的膨胀土。

进一步地，步骤s1中，所述固化剂选用聚酰胺650。

进一步地，步骤s1中，所述玻璃纤维选用玻璃纤维粉，玻璃纤维粉的纤维直径为9-13μm，长径比为5:1，粒度为300-400目。

进一步地，步骤s1中，所述玻璃纤维选用长度为2-4cm的短切玻璃纤维。

进一步地，步骤s1中，搅拌的过程为先以30r/min的转速均匀搅拌3min，再以50r/min的转速均匀搅拌2min。

进一步地，步骤s1中，环氧树脂与膨胀土的质量比为0.6-1.2:1，水泥与膨胀土的质量比为0.1-0.6:1，玻璃纤维与膨胀土的质量比为0.05-0.2:1，环氧树脂与固化剂的质量比为1:0.8。

进一步地，步骤s2中，养护的过程为在25℃的水箱中养护28天。

进一步地，加固后的膨胀土的自由膨胀率为15.2-25.0。

本发明提供的膨胀土加固方式通过向膨胀土中加入环氧树脂，膨胀土颗粒被环氧树脂包裹，形成了一种多孔隙结构，环氧树脂和膨胀土颗粒中的物质在土中发生聚合反应，经历链的引发和不断增长等过程，最终形成不溶于水的立体网状高分子凝胶体，土颗粒被强度高、塑性好的高分子有机链包围，形成一个立体网结构，正是由于这一结构的存在，提高了土颗粒间的黏接强度，宏观表现为土的强度提高。此外，有机网状高聚物凝胶体是一种憎水材料，可有效降低土中水的渗入和渗出，促进膨胀土的固化；固化剂通过包裹、机械咬合等物理作用提高土颗粒间的黏接作用。

本发明提供的膨胀土加固方式改善了原状膨胀土的本身性质，经加固后的膨胀土可以作为一种新型建筑材料应用于基础工程、边坡加固工程中。

附图说明

图1是本发明一种基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式，包括以下步骤：

步骤s1，称取膨胀土和水泥混合均匀，然后依次加入玻璃纤维、环氧树脂和固化剂，先以30r/min的转速均匀搅拌3min，再以50r/min的转速均匀搅拌2min，得到混合浆体；步骤s1中，固化剂选用聚酰胺650，玻璃纤维选用玻璃纤维粉或长度为2-4cm的短切玻璃纤维，玻璃纤维粉的纤维直径为9-13μm，长径比为5:1，粒度为300-400目；环氧树脂与膨胀土的质量比为0.6-1.2:1，水泥与膨胀土的质量比为0.1-0.6:1，玻璃纤维与膨胀土的质量比为0.05-0.2:1，环氧树脂与固化剂的质量比为1:0.8。

步骤s2，将混合浆体放入模具中，压实、密封，静置后脱模、放置在25℃的水箱中养护28天，即得到加固后的膨胀土。

下面结合实施例对本发明提供的基于树脂基复合材料的膨胀土加固方式进行详细说明。

以下实施例中，膨胀土样本收集自安徽(中国)，深度在2.0至2.5m之间，经过化学分析表明，膨胀土样品中含有大量蒙脱石，其主要交换阳离子为钠离子，本发明首先对膨胀土样本进行筛选，然后在110℃下干燥，干燥后粉碎，过2毫米孔径的筛子；环氧树脂选用e44低分子聚酰胺水性环氧树脂基材；根据《通用硅酸盐水泥》(gb175-2007)，本发明采用的是普通硅酸盐水泥，为由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料；玻璃纤维来源于采自中国武汉的玻璃厂的磨碎废玻璃。

实施例1：

先称取100g膨胀土和30g水泥试样，倒入搅拌锅中；称取5g玻璃纤维粉倒入搅拌锅并用玻璃棒先将其与膨胀土和水泥均匀混合；再称取已稀释(环氧树脂:稀释剂(稀释剂为丁基缩水甘油醚bge)＝1:10，环氧树脂的质量为80g)的环氧树脂和64g聚酰胺650，用玻璃棒将稀释后的环氧树脂与聚酰胺650进行搅拌，至搅拌均匀后再倒入搅拌锅中；打开搅拌锅，先以转速30转/min均匀搅拌3min，再以50转/min均匀搅拌2min；搅拌均匀后，得到混合浆体；用筷子将混合浆体放入直径为50mm、高度为100mm的预制钢模(预先在模具内壁上涂有脱模剂—凡士林)中，每次放入少量，并用铁棒进行人工压实，总共分四次装完，填满之后用刀具刮掉多余混合浆，最终制成圆柱试样，再用保鲜膜封好；制好的样品在室内放置24小时进行脱模，将脱下来的圆柱形试样用保鲜膜(聚乙烯)封好，贴上标签放入一个25℃的水箱中进行养护，养护周期28天，养护结束后，即得到加固后的膨胀土。

实施例2：

实施例2与实施例1的区别仅在于：实施例2中加入10g玻璃纤维粉；其余则与实施例1基本相同。

实施例3：

实施例3与实施例1的区别仅在于：实施例3中加入20g玻璃纤维粉；其余则与实施例1基本相同。

对比例1：

对比例1与实施例1的区别仅在于：对比例1在加固膨胀土的过程中不添加玻璃纤维粉；其余则与实施例1基本相同。

含水率测试：

分别测定实施例1-实施例3、对比例1获得的经加固的膨胀土的含水率，结果见表1：

表1：实施例1-实施例3、对比例1获得的经加固的膨胀土的含水率数据

由表1可知，随玻璃纤维粉含量增加，试样含水率增加，对于膨胀土土样，其含水率越低，膨胀土的无侧限抗压强度越高，土样破坏时其破坏电阻率也越高。

密度测试：

分别测定实施例1-实施例3、对比例1获得的经加固的膨胀土的密度，结果见表2：

表2：实施例1-实施例3、对比例1获得的经加固的膨胀土的密度数据

由表2可知，随玻璃纤维粉含量增加，试样密度逐渐增加，但均小于不添加玻纤粉的试样的密度。

硬度测试：

分别测量实施例1、实施例3和对比例1获得的经加固的膨胀土的硬度，结果见表3：

表3：实施例1、实施例3和对比例1获得的经加固的膨胀土的硬度数据

由表3可知，随着玻璃纤维粉含量增加，试样的硬度得到提高。

自由膨胀率试验：

分别测量实施例3和对比例1获得的加固的膨胀土的自由膨胀率，实施例3获得的加固的膨胀土的自由膨胀率为19.0％，对比例1获得的加固的膨胀土的自由膨胀率为17.5％，而本发明使用的原状膨胀土的自由膨胀率为122％，说明与原状膨胀土相比，利用本发明的方法加固后的膨胀土的自由膨胀率降低了80％左右，加固后的土体几乎没有膨胀性。

实施例4：

先称取100g膨胀土和40g水泥试样，倒入搅拌锅中；称取15g长度为2-4cm的短切玻璃纤维倒入搅拌锅并用玻璃棒先将其与膨胀土和水泥均匀混合；再称取已稀释(环氧树脂:稀释剂(稀释剂为丁基缩水甘油醚bge)＝1:10，环氧树脂的质量为65g)的环氧树脂和52g聚酰胺650，用玻璃棒将稀释后的环氧树脂与聚酰胺650进行搅拌，至搅拌均匀后再倒入搅拌锅中；打开搅拌锅，先以转速30转/min均匀搅拌3min，再以50转/min均匀搅拌2min；搅拌均匀后，得到混合浆体；用筷子将混合浆体放入直径为50mm、高度为100mm的预制钢模(预先在模具内壁上涂有脱模剂—凡士林)中，每次放入少量，并用铁棒进行人工压实，总共分四次装完，填满之后用刀具刮掉多余混合浆，最终制成圆柱试样，再用保鲜膜封好；制好的样品在室内放置24小时进行脱模，将脱下来的圆柱形试样用保鲜膜(聚乙烯)封好，贴上标签放入一个25℃的水箱中进行养护，养护周期28天，养护结束后，即得到加固后的膨胀土。

实施例5：

先称取100g膨胀土和50g水泥试样，倒入搅拌锅中；称取8g长度为2-4cm的短切玻璃纤维倒入搅拌锅并用玻璃棒先将其与膨胀土和水泥均匀混合；再称取已稀释(环氧树脂:稀释剂(稀释剂为丁基缩水甘油醚bge)＝1:10，环氧树脂的质量为100g)的环氧树脂和80g聚酰胺650，用玻璃棒将稀释后的环氧树脂与聚酰胺650进行搅拌，至搅拌均匀后再倒入搅拌锅中；打开搅拌锅，先以转速30转/min均匀搅拌3min，再以50转/min均匀搅拌2min；搅拌均匀后，得到混合浆体；用筷子将混合浆体放入直径为50mm、高度为100mm的预制钢模(预先在模具内壁上涂有脱模剂—凡士林)中，每次放入少量，并用铁棒进行人工压实，总共分四次装完，填满之后用刀具刮掉多余混合浆，最终制成圆柱试样，再用保鲜膜封好；制好的样品在室内放置24小时进行脱模，将脱下来的圆柱形试样用保鲜膜(聚乙烯)封好，贴上标签放入一个25℃的水箱中进行养护，养护周期28天，养护结束后，即得到加固后的膨胀土。

实施例6：

先称取100g膨胀土和60g水泥试样，倒入搅拌锅中；称取18g长度为2-4cm的短切玻璃纤维倒入搅拌锅并用玻璃棒先将其与膨胀土和水泥均匀混合；再称取已稀释(环氧树脂:稀释剂(稀释剂为丁基缩水甘油醚bge)＝1:10，环氧树脂的质量为110g)的环氧树脂和88g聚酰胺650，用玻璃棒将稀释后的环氧树脂与聚酰胺650进行搅拌，至搅拌均匀后再倒入搅拌锅中；打开搅拌锅，先以转速30转/min均匀搅拌3min，再以50转/min均匀搅拌2min；搅拌均匀后，得到混合浆体；用筷子将混合浆体放入直径为50mm、高度为100mm的预制钢模(预先在模具内壁上涂有脱模剂—凡士林)中，每次放入少量，并用铁棒进行人工压实，总共分四次装完，填满之后用刀具刮掉多余混合浆，最终制成圆柱试样，再用保鲜膜封好；制好的样品在室内放置24小时进行脱模，将脱下来的圆柱形试样用保鲜膜(聚乙烯)封好，贴上标签放入一个25℃的水箱中进行养护，养护周期28天，养护结束后，即得到加固后的膨胀土。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。