本发明属建筑材料领域，具体涉及一种早强微膨胀型土壤固化剂及制备方法。
背景技术：
土壤固化剂是一种由多种有机、无机材料合成的新型环保节能的工程材料。施工过程中固化剂和土壤混合均匀，在外加压力作用下土壤颗粒间的间距变小，并和固化剂发生一系列物理化学反应，以达到填充颗粒间空隙、改善土壤颗粒表面特性和生成凝胶物质凝聚土壤的作用。土壤固化剂具有生产原料来源广泛、可就地取材、施工工艺简单、工程造价低等多种优点，所以采用土壤固化剂稳定固土从技术、经济及环境保护等方面都具有十分重要的意义。目前工程上采用的土壤固化剂种类较多，其中水泥基土壤固化剂和石灰基土壤固化剂应用较为普遍。
水泥基土壤固化剂主要通过水泥熟料水化生成水化硅酸钙等水化产物，与土壤颗粒发生各种物理化学反应，并将砂石等骨料胶结成整体，可显著提高固化土体强度。石灰基土壤固化剂是在生石灰与土壤混合后，通过吸水膨胀、放热及水化反应等作用生成Ca(OH)2，再与其他矿物掺合料作用生成凝胶相，进而提高土体强度。但是在长期的土壤固化工程实践中，人们逐渐意识到，采用水泥进行土壤固化一般收缩性较大，开裂风险较高，并且对土质的适应性较差。相比之下，采用石灰类材料固化土壤的效果较好。且石灰本身早期强度低，抗渗性差，限制了石灰基土壤固化剂的广泛应用。因此，发展一种早期强度高、水稳性好、具有微膨胀特性的土壤固化剂则显得尤为重要。
稻壳是大米加工的主要副产物，在我国每年稻壳的产量超过4000万t。如果不加以合理利用，不但会造成资源的浪费，还会给周边的环境带来巨大压力。稻壳灰作为稻壳燃烧后的产物，其比表面积大，主要成分为SiO2，具有很高的火山灰活性，能够改善石灰的早期强度及抗渗性等性能。因此在石灰基土壤固化剂中，稻壳灰可作为一种早强促进和抗渗提升剂掺入使用，这不仅实现了稻壳灰的可循环利用，变废为宝，而且对保护生态环境，贯彻可持续发展理念具有深远的实际意义。
技术实现要素：
本发明目的在于提供一种土壤固化剂及制备方法。
为达到上述目的，采用技术方案如下：
一种早强微膨胀型土壤固化剂，其组成按重量份数计如下：
所述石灰类原料为消石灰、生石灰、电石渣的任意一种或混合；所述早强促进及抗渗提升剂为稻壳灰或白炭黑或者其组合；所述活性增进材料为粉煤灰或矿渣粉或者其组合；所述微膨胀剂为天然石膏、硬石膏、磷石膏、氟石膏的任意一种或混合。
按上述方案，优化的组成按重量份数计如下：
按上述方案，优化的组成按重量份数计如下：
按上述方案，所述早强促进及抗渗提升剂为稻壳灰。
按上述方案，所述活性增进材料为粉煤灰。
按上述方案，所述微膨胀剂为磷石膏。
上述早强微膨胀型土壤固化剂的制备方法，包括以下步骤：
将石灰类原料、早强促进及抗渗提升剂、活性增进材料、微膨胀剂混合粉磨，制得土壤固化剂。
按上述方案，采用球磨机混合粉磨至比表面积大于350cm2/g；或0.08mm筛余小于10％。
石灰类原料的主要作用在于保证本发明土壤固化剂的强度形成，保证土壤固化体系中的碱性环境。
早强促进及抗渗提升剂的主要作用在于利用其中的纳米活性氧化硅与碱的快速反应及微集料填充作用，促进固化土体的早强形成，改善土体的抗渗性能。
活性增进材料的主要作用在于利用其中的活性物质在碱性环境中可持续反应产生水化产物，一方面逐渐增进固化土体的强度，保证后期强度，另一方面提高土体密实度，提高抗渗性。
微膨胀剂的主要作用在于补偿土体收缩，抑制开裂。
相对于现有技术，本发明具有的有益效果在于：
通过早强促进及抗渗提升剂等的作用，显著提高了石灰类土壤固化剂固化土体的早期强度，缩短了固化周期，提升了土体的水稳定性能。
通过活性激发剂的作用，实现了固化土体强度的可持续增长。
通过微膨胀剂的作用，实现了固化土体的微膨胀性能，抑制收缩开裂；同时，可大量采用电石渣、粉煤灰、矿渣、稻壳灰、磷石膏等固体废弃物，经济及环保效益显著。
具体实施方式
以下实施例进一步阐释本发明的技术效果，但不作为对权利要求保护范围的限制。
以下具体实施例中，所用的石灰均来自武汉某石灰厂；所用的稻壳灰均来自合肥某农副产品加工厂；所用的粉煤灰均来自重庆某发电厂；所用的磷石膏均来自巢湖某石膏生产厂；所用的土均来自武汉某工地。
实施例1：
根据本发明具体实施方式，所用土壤固化剂按质量份计，其原料组成为：石灰23份，稻壳灰12份，粉煤灰60份，磷石膏4份。
将上述原料按质量配比后，于球磨机中混合粉磨至比表面积大于350cm2/g，或0.08mm筛余小于10％。以6％的掺入量加入到所用土中，测得固结土试块7d无侧限抗压强度达2.23MPa，渗透系数为2.13×10-5k/(cm·s-1)。
实施例2：
根据本发明具体实施方式，所用土壤固化剂按质量份计，其原料组成为：石灰23份，稻壳灰18份，粉煤灰60份，磷石膏4份。
将上述原料按质量配比后，于球磨机中混合粉磨至比表面积大于350cm2/g，或0.08mm筛余小于10％。以6％的掺入量加入到所用土中，测得固结土试块7d无侧限抗压强度达2.67MPa，渗透系数为1.02×10-5k/(cm·s-1)。
实施例3：
根据本发明具体实施方式，所用土壤固化剂按质量份计，其原料组成为：石灰23份，稻壳灰18份，粉煤灰60份，磷石膏7份。
将上述原料按质量配比后，于球磨机中混合粉磨至比表面积大于350cm2/g，或0.08mm筛余小于10％。以6％的掺入量加入到所用土中，测得固结土试块7d无侧限抗压强度达2.84MPa，渗透系数为6.23×10-6k/(cm·s-1)。
实施例4：
根据本发明具体实施方式，所用土壤固化剂按质量份计，其原料组成为：石灰23份，稻壳灰18份，粉煤灰60份，磷石膏7份。
将上述原料按质量配比后，于球磨机中混合粉磨至比表面积大于350cm2/g，或0.08mm筛余小于10％。以8％的掺入量加入到所用土中，测得固结土试块7d无侧限抗压强度达3.02MPa，渗透系数为3.45×10-6k/(cm·s-1)。
实施例5：
根据本发明具体实施方式，所用土壤固化剂按质量份计，其原料组成为：石灰23份，稻壳灰18份，粉煤灰60份，磷石膏7份。
将上述原料按质量配比后，于球磨机中混合粉磨至比表面积大于350cm2/g，或0.08mm筛余小于10％。以10％的掺入量加入到所用土中，测得固结土试块7d无侧限抗压强度达3.23MPa，渗透系数为1.11×10-6k/(cm·s-1)。
以上具体实施例表明，本发明的土壤固化剂能促进固化土体的早强形成，改善抗渗性能，且增加固化剂的掺量对土体的早期强度和水稳性能也产生积极的影响。