本发明涉及一种半刚性基层材料，具体涉及一种利用土体固化的半刚性基层材料。
背景技术：
随着我国国民经济的快速发展，各地区都在如火如荼地开展大量的公路建设项目，对砂砾石、碎石、砂等工程材料的需求量呈几何数的增加。对于现阶段使用比较广泛的半刚性基层材料，主要是由水泥稳定碎石层，需要消耗大量的碎石、砂材料。工程建设中对于碎石、砂等材料的获取主要是通过炸山碎石、挖河采沙等渠道获得，严重破坏生态环境，不符合环境友好型狂会及资源节约型社会的发展要求。与此同时，工程建设中产生的大量土方，这些土方得不到有效利用，造成资源浪费，破坏生态。工程建设的快速增长，使整个社会付出了太多的代价，如何解决经济发展与环境保护的矛盾，合理利用好自然资源，保护生态环境，是我们所面临的重大问题。
土壤是一种分布广泛且经济实用的材料，若能采用土壤来对传统的工程材料予以代替，那么必然能够降低砂烁、石子的用量，减少自然破坏，降低工程造价，更加节能环保。土壤固化剂是一种新型土工复合材料，性能优良，可以对土壤的物理-力学性质进行有效、快捷地改变。土壤固化剂是一项现代土木工程高新技术，由于它应用广泛、造价低廉、节省工期、技术性能优越，颇受工程界欢迎，在国际学术界被誉为“特种水泥”。利用土壤固化剂固化土壤作为建筑材料，特别是作为半刚性基层材料，将带来良好的经济效益和社会效益。但现有的固化剂技术由于分散性不足导致基层固化不均匀，强度低，水稳性差，限制其在工程中的应用。
技术实现要素：
本发明目的是一种利用土体固化的半刚性基层材料，该半刚性基层材料具有强度高、水稳性好、耐久性好、抗冻性强、成本低等优点，特别适用道路水稳层、市政道路基层、公路路基、软基固化、轨道交通路基、铁路基层等。
为实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种利用土体固化的半刚性基层材料，主要由以下质量份的原料制成：土体80~95份、水泥4~10份、土壤固化剂0.01~0.05份、水0~15份。
所述土体为工程建设过程中所产生的余泥渣土或市政道路路基上原有的土体。
所述水泥为强度等级不小于42.5级的普通硅酸盐水泥。
所述土壤固化剂为离子型土壤固化剂，是由多种表面活性剂和稳定剂及高价离子交换混合硫化物组成，是多种化学物质混合的高分子聚合成的化学混合物；其分子具有二元性（一端为亲水基，另一端为憎水基），在水中可完全溶解。所述土壤固化剂由离子型表面活性剂20~50份、稳定剂0~20份、分散剂0~20份、减水剂0~10份、增强剂0~10份、憎水剂0~20份、水20~50份等成分组成。所述离子型表面活性剂是离子硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，为月桂醇硫酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种；所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺和硬脂酸钠中的至少一种；所述分散剂为聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯酯与乙烯共聚物中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸类和木质素磺酸盐类中的至少一种；所述增强剂为铝酸钠、碳酸锂和无水硫酸钠中的一种或两种以上混合；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂和硬脂酸钙的一种或两种以上混合。
所述水为自来水。
本发明提供的半刚性基层材料是以土体为主要原材料，掺量大于80%以上，添加少量水泥、土壤固化剂等辅助材料，经搅拌混合后作为半刚性基层材料，在路面摊铺后机械压力作用下，并经自然养护而作为道路水稳层。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明是一种利用土体固化的半刚性基层材料，半刚性基层材料具有强度高、水稳性好、耐久性好、抗冻性强、成本低等优点，同时大量利用了土体，变废为宝，特别适用道路水稳层、市政道路基层、公路路基、软基固化、轨道交通路基、铁路基层等。本技术方案首次提出利用土体固化的半刚性基层材料，土体掺量高达95%，土体得到大量有效资源化利用，减少了对天然资源的砂石开采和能源消耗，降低工程造价，实现了土体资源化高附加值利用，具有明显的经济和社会效益。
（2）本发明中，土壤固化剂是由多种表面活性剂、稳定剂及高价离子交换混合硫化物组成的化学混合物。表面活性物质溶于水后能显著降低水的表面张力，而土粒经较细微，具有较大的比表面能，因而具有吸附能力。表面活性剂水溶液加入土粒后，很容易在土粒表面铺展开，它不但润湿土粒表面及毛细管，同进表面活性剂也被滞止于土粒表面及毛细管中，而它的强电荷及氢键极易与土粒表面发生吸附作用，使表面活性剂分子发生扭转，离子交换得以迅速进行，置换出土壤中固有的阳离子，这一作用使固化剂极易进入扩散层，改善土颗粒表面电荷性质。表面活性剂类土壤固化剂具有高的电荷强度，置换出土粒上的阳离子后，促使扩散层厚度减薄，电势下降，降低了土粒之间的相互排斥能，可以得到更为密实的压实体，促使微粒相互间的聚集结合，提高土粒自身的聚集力，降低了土颗粒的水化作用，提高水稳定性，增加了强度。
（3）本发明中，土壤经过拌合和压实，土体的基本单元在外力的作用下彼此靠近，从而减少土体的孔隙率，增加密实度，降低渗水性，土体的强度随着外界条件的改变会发生变化。水泥通过水化反应，增加了土颗粒粘结，使土颗粒固结变成牢固的网状结构。
具体实施方式
以下对本发明进行详细阐述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
所述土壤固化剂为离子型土壤固化剂，是由多种表面活性剂和稳定剂及高价离子交换混合硫化物组成，是多种化学物质混合的高分子聚合成的化学混合物；其分子具有二元性（一端为亲水基，另一端为憎水基），在水中可完全溶解。所述土壤固化剂由离子型表面活性剂20~50份、稳定剂0~20份、分散剂0~20份、减水剂0~10份、增强剂0~10份、憎水剂0~20份、水20~50份等成分组成。所述离子型表面活性剂是离子硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，为月桂醇硫酸钠和十二烷基硫酸钠中的至少一种；所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺和硬脂酸钠中的至少一种；所述分散剂为聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯酯与乙烯共聚物中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸类和木质素磺酸盐类中的至少一种；所述增强剂为铝酸钠、碳酸锂和无水硫酸钠中的一种或两种以上混合；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂和硬脂酸钙的一种或两种以上混合。
以下实施例中，土体为工程建设过程中所产生的余泥渣土或市政道路路基上原有的土体。水泥为强度等级不小于42.5级的普通硅酸盐水泥。土壤固化剂为离子型土壤固化剂。所述水为自来水。
实施例1
余泥渣土95份、水泥4份、土壤固化剂0.01份、水10份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度4.0mpa，承载比50%，水稳强度系数1.08，冻融强度系数0.95。
实施例2
余泥渣土80份、水泥10份、土壤固化剂0.02份、水15份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度7.0mpa，承载比60%，水稳强度系数1.10，冻融强度系数0.98。
实施例3
余泥渣土90份、水泥6份、土壤固化剂0.01份、水5份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度4.5mpa，承载比55%，水稳强度系数1.05，冻融强度系数0.94。
实施例4
余泥渣土92份、水泥8份、土壤固化剂0.02份、水8份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度5.0mpa，承载比45%，水稳强度系数1.07，冻融强度系数0.96。
实施例5
余泥渣土94份、水泥6份、土壤固化剂0.03份、水9份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度4.5mpa，承载比55%，水稳强度系数1.09，冻融强度系数0.97。
对比例1
余泥渣土100份、水泥0份、土壤固化剂0.02份、水10份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度0.5mpa，水稳强度系数0.2，冻融强度系数0.3。
对比例2
余泥渣土94份、水泥6份、市售土壤固化剂（型号lyt-ion-1）0.03份、水9份。
上述原料经搅拌混合后制成半刚性基层材料。所得半刚性基层材料无侧限抗压强度2.0mpa，水稳强度系数0.75，冻融强度系数0.65。