一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于对柔软地基的固化、铺装、基础工程、海底地基施工工程的固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂。它的组分及重量份数组成为：氯化钾27～42、氯化钠33～51、氯化镁30～48、硫化钠3～12、氯化钙15～27、组合生物酶0.02～0.1和三聚磷酸钠1～8。本发明与现有技术采用水泥、石灰等材料的修路技术相比，可以显著降低造价，有效缓解公路建设资金缺口巨大的难题，同时节约资源，减少CO2排放，有效地解决了修路带来的破环生态环境问题。
【专利说明】—种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能改善和提高土壤技术性能、用以固化各类土壤的土木工程的土体加固建筑材料，尤其是涉及一种用于对柔软地基的固化、铺装、基础工程、海底地基施工工程的固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂(凡能改善和提高土壤技术性能的材料称为土壤固化剂)。
【背景技术】
[0002]随着社会的不断发展，各行各业工程建设需求也越来越大，而传统的工程建设需要大量的自然资源，炸山碎石、挖河采沙，不仅破坏了自然环境，而且原有的砂、石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设需求。在我国的城镇道路、公路建设实践中，普遍采用固化类混合料(水泥类、石灰类、水泥石灰类、石灰粉煤灰类等)用以稳定土类底基层、基层。上述半刚性土类底基层、基层具有需要的强度和刚度，但也存在一些缺陷，主要表现为:[0003](I)易产生收缩裂缝。
[0004]如果没有覆盖保护而遭受暴晒或养生不及时，不可避免要产生干缩裂缝；冰冻地区还可能产生温缩和干缩相结合的裂缝。
[0005](2)受环境温度影响较大。
[0006]遭受反复冻融，其强度会下降。在伴随有自由水浸入时，甚至会遭受破坏。
[0007](3)环境污染问题
[0008]石灰、水泥、粉煤灰在施工过程中，易形成有害灰尘。寻求更经济合理的路面基层和底基层材料，是目前世界上正广泛研究和实践的课题之一。中低级公路和无路面公路常常是，路况差，灰尘多，“晴天一身灰，雨天一身泥”，养护的劳动强度与养护费用居高不下。
[0009]如果能在工程建设中直接取用地球上最经济、来源最广泛的工程材料——土壤，就可以大大节省砂、石的用量，则可在保证国家工程建设发展需要的同时，也减少了对自然资源的破坏开采，对自然生态环境起到了积极保护作用。因此，本着可持续发展和“能源节省，环境保护，创新自主，科学发展”的原则，亟需研发一种既能节省公共资源，又具有环保作用的土壤固化剂。
【发明内容】
[0010]本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于各种土质条件的表层、深层土体和新建以及改建各级城市道路、公路、建筑地基的固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂。本发明解决其技术问题采用的技术方案是:一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，它的组分及重量份数组成为:
[0011]氯化钾27~42、氯化钠33~51、氯化镁30~48、硫化钠3~12、氯化钙15~
27、组合生物酶0.02~0.1和三聚磷酸钠I~8。
[0012]本发明所要解决的技术问题还可进一步通过如下技术方案加以解决:氯化钾的型号是Potassium chloride ;氯化钠的型号是sodium sulfate, anhydrous ;氯化续的型号是magnesium chloride ;硫化钠的型号是sodium sulfate, anhydrous ;氯化钙的型号是Calcium chloride ;本发明中的组合生物酶在上海化学试剂商店购得；三聚磷酸钠的型号是 sodium tripolyphosphate。
[0013]本发明中的氯化钾(KCl)能胶结土壤颗粒，在固化体中构成网状结构，形成早期强度；氯化钠(NaCl)具有表面活性作用和缓凝作用，使得其更易进入土壤颗粒内部，从而使离子交换反应进行得迅速、彻底，同时还能调整本发明的延迟时间；氯化镁(MgC12)能与黏土矿物发生化学反应，弥补网状结构强度的不足，形成后期强度，从而提高固结土体最终强度；硫化钠(NhSO4)当固结土体长期遭受水浸泡时，其与水可以形成一种平衡物质，从而避免水对固结土体的浸蚀，使同结土体不泥化，强度稳定；氯化钙(CaCl2)起到激发早期强度的作用；三聚磷酸钠(Na5P3Oltl)与组合生物酶合成作为催化剂，使形成的生成物体积增加，并析出凝胶类物质，填充固结土体内部的孔隙，导致固结土体体积发生一定程度膨胀，产生内应力，从而提高了固化土体的抗渗、抗缩、抗冻性及耐疲劳性能。本发明中的组合生物酶和其它组分可在上海化学试剂商店购得。三聚磷酸钠(Na5P3Oltl)与组合生物酶合成作为催化剂与本发明中的其它组分进行混合后组成一种性能优良的复合土壤固化材料(本发明)。本发明与土壤混合后在水的作用下，产生物理化学反应，极性水分子和0!1_离子进入粘土内部空穴，使土体分散，比表面积增加，能将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得土壤胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充土壤孔隙，在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定，从而形成整体结构，并达到常规土壤固化材料所不能达到的压密度，改变了土壤的工程性质。
[0014]本发明拌入泥土中，经过外力压实，使土壤粒子之间的黏合性得以充分发挥，形成牢固的不渗透结构，可达到更好地土壤固化的性能，具体表现如下:
[0015]1、使土颗粒表面 形成凝结硬化壳。
[0016]2、与粘土矿物发生物理化学作用，促使粘土颗粒凝聚。
[0017]3、能牢固的胶结分散的土壤颗粒，增强和加固这种网状结构，使之成为一个具有较高强度的整体。
[0018]4、在与水发生反应的过程中，自身的比表面积增大几百倍，能固化粘土等小颗粒土。
[0019]本发明处理过的土壤，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高，有益效果如下:
[0020]1、快干
[0021]由于本发明的水化以及土颗粒间水发热反应，使土体中的含水量降低，同时粘土颗粒凝结团粒化，改善土体的稠度，也增大了密实效果。
[0022]2、早期强度高
[0023]由于以发热反应为主的自硬性成分有效的发挥作用，可确保早期强度，即使在低温状态下也有较好的效果。
[0024]3、膨胀、压实
[0025]由于快干，早强的效果及膨胀吸水作用、自硬作用同时进行，从而改变了土的密实度。
[0026]4、长期稳定[0027]由于早强、快干及膨胀效果和活性材料的反应充分而耐久，可得到长期稳定性。
[0028]5、便于作业
[0029]由于快干、膨胀，与现有技术的水泥系列固化剂相比，可以与高粘性土充分搅拌均匀，同时可固化工业废弃物，有机质淤泥，防止有害物质析出。
[0030]6、本发明与水泥、石灰的区别
[0031]由于水泥固化土，主要发生砂石的胶结固化，加固软土效果差，对高含水量土体，容易收缩而产生裂缝。用石灰加固软弱土壤，能产生排水效果及一定的改良作用，但土强度提高不大。而本发明能提高土体的强度，达到水泥、石灰不能达到的效果。
[0032]7、较高的性价比
[0033]本发明的价格低廉，且运输较为方便，而在施工中，因其早期强度大，可缩短工期，连续施工，基本不需养护，且不污染环境，所以能节约工程费用的幅度较大。
[0034]本发明中的“组合生物酶”是一种生物材料，其本身无毒、无害，生产过程无污染。本发明利用组合生物酶和三聚磷酸钠混合后的催化性能将土壤固化以实施修路，具有路用性能好、造价低廉、施工工艺简单、养护简便及环保无污染等优点，节省了工程维修成本，可广泛用于农村公路基层，干线公路基层与底基层，也可用于高速公路的底基层。本发明与现有技术采用水泥、石灰等材料的修路技术相比，可以显著降低造价，有效缓解公路建设资金缺口巨大的难题，同时节约资源，减少CO2排放，从根本上解决了修路带来的破环生态环境问题。
[0035]本发明由无机盐为主配制而成，所以不会污染，可以在海水和淡水中硬化，并具有耐高温，不怕酸硷性腐蚀及持久耐用的性能。本发明为粉末状，其制备方法为均匀搅拌。本发明由于采用上述技术方案，可适用于各种土质条件的表层、深层土体的加固固化，强化了建筑地基的强度、耐久性、经济性，并有效解决传统施工经常面临的路面沉降、断裂、倒浆、隆起等难题，延长了道路使用寿命，降低了道路养护成本。
【具体实施方式】
[0036]实施例1:取氯化钾27Kg、氯化钠51Kg、氯化镁30Kg、硫化钠12Kg、氯化钙15Kg、组合生物酶0.02Kg和三聚磷酸钠SKg均匀搅拌即可得到本发明。
[0037]实施例2:取氯化钾42Kg、氯化钠33Kg、氯化镁48Kg、硫化钠3Kg、氯化钙27Kg、组合生物酶0.1Kg和三聚磷酸钠IKg均匀搅拌即可得到本发明。
[0038]实施例3:取氯化钾30Kg、氯化钠47Kg、氯化镁34Kg、硫化钠10Kg、氯化钙18Kg、组合生物酶0.0SKg和三聚磷酸钠3Kg均匀搅拌即可得到本发明。
[0039]实施例4:取氯化钾37Kg、氯化钠37Kg、氯化镁44Kg、硫化钠5Kg、氯化钙24Kg、组合生物酶0.04Kg和三聚磷酸钠6Kg均匀搅拌即可得到本发明。
[0040]实施例5:取氯化钾32Kg、氯化钠37Kg、氯化镁34Kg、硫化钠7Kg、氯化钙20Kg、组合生物酶0.06Kg和三聚磷酸钠4Kg均匀搅拌即可得到本发明。
[0041]本发明的实施例1、2适应中酸性粘土，实施例3、4、5分别适应酸性粘土、亚粘土、高液限粉质土。
[0042]本发明为粉末状产品，实际施工中可在Im3的素土(即固化土基料，凡能被粉碎或原来松散的土，都可用作固化土基料)中添加100~160kg的常规水泥(400#、500#)、0.08~0.1m3的水和1.5~2kg的本发明并均匀搅拌混合，即可实现对类路面基层和底基层的加固固化。[0043]本发明的各项性能指标均达到中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3073-1998《土壤固化剂》，中华人民共和国行业标准《固化类路面基层和底基层技术规程》CJJ/T80-98及中华人民共和国住房和城乡建设部.中华人民共和国行业标准CJJ1-2008《城镇道路工程施工与质量验收规范》、中华人民共和国国家标准GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》中的规定。
【权利要求】
1.一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是它的组分及重量份数组成为:
2.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:氯化钾的型号是Potassium chloride。
3.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:氯化钠的型号是 sodium sulfate, anhydrous。
4.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:氯化镁的型号是magnesium chloride。
5.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:硫化钠的型号是 sodium sulfate, anhydrous。
6.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:氯化钙的型号是Calcium chloride。
7.根据权利要求1所述的一种固化类路面基层和底基层的粉状土壤固化剂，其特征是:三聚磷酸钠的型号是sodium tripolyphosphate。
【文档编号】C09K103/00GK103834413SQ201410110880
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】陈明德 申请人:陈明德