专利名称：碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法
技术领域：
本发明属于地质灾害处理及岩土工程技术领域，具体涉及的是一种膨胀土得改良及施工方法。
背景技术：
到目前为止，膨胀土改良方法主要有夯实法、物理改良法、化学改良法、保湿法、 换土法和生物改良法。(1)夯实法是将膨胀土压实到所要求的密度。夯实法费用低，但是有一定的适用性限制，它一般适用于弱膨胀土地基，夯实后的膨胀土地基干密度会增加，而且凝聚力和内摩擦角也增大，地基承载力提高。(2)物理改良法包括土钉墙，桩基础，加土工织物和向膨胀土中掺入砂砾石改变土的级配等方法。物理改性法施工简单，但施工条件、适用范围有限。(3)化学改良方法是向土中掺无机盐类或有机物质等，通过催化活化土粒表面反应来改善水和土之间的相互作用，使土的性质在水的影响下仍能达到既定指标，改善膨胀土的工程性质。(4)保湿法是含水率的变化是引起膨胀土干缩湿胀的最直接的因素，保湿法就是保持土中的含水率不变。(5)换土法是一种将地基下膨胀土挖去而换成普通土类或灰土的方法，这种方法能彻底根治膨胀土造成的危害。(6)生物改良法就是利用生物表面活性剂附着在粘土矿物的表面上可以降低液面张力和使粘土矿物表面疏水化，破坏矿物表面水化膜或使之变薄，从而使粒间粘结力变大， 土的抗剪强度提高，胀缩性减小。(7)既有物理改良又有化学改良方法是指在膨胀土中按一定比例掺入石灰、水泥、 粉煤灰、矿渣及其混合料，再加上一定量的活性催化剂促进改良剂与土的反应稳定土。归结以上7种方法膨胀土的改造主要有改性和结构性改造两大
类，其中，改性方法中比较成熟的常用的方法为石灰、水泥改良，这两种方法都是利用硅酸盐和铝的水化物与土颗粒相互间的胶结作用，随着胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，形成胶凝成分来胶结土壤、堵塞土壤的毛细结构，从而降低液限，增大土体的抗剪强度。这是目前较为成功的土壤固化剂，但石灰和水泥与土的反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且石灰掺量在8%以上，水泥掺量在6%以上才能达到一定的效果，施工费用有点高，施工时需要反复拌和均勻，周期长，耗工时，且不易把握，容易出现质量隐患。同时它也存在污染环境、不利于绿化等问题。为寻求经济、有效、 环保的膨胀土填料改良新途径，国内外学者从不同途径提出了大量添加剂方法，其中高分子材料作为添加剂已成为热点。但是，目前国内的添加方案的试验效果并不理想、而且可推广性较差。
而碱渣是碱厂用氨碱法制碱生产过程中排放的废弃物，据统计每生产一吨纯碱， 排放大约IOm3的废液，其中含碱渣300 600kg。碱渣的任意堆积和排放会对环境和水体造成严重的污染，对其进行回收再利用可以带来经济效益和环境效益。
发明内容
本发明的目的就在于克服水泥、石灰的掺量大，碱渣的综合利用差的缺陷，本发明提供了一种碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法，能有效的解决膨胀土的胀缩变形带来的路基破坏问题及提高膨胀土的强度，易于推广。本发明的技术方案为一种碱渣改良膨胀土的方法，步骤为
第一步，按碱渣质量与干土质量之比为30% 40%的比例，将碱渣和膨胀土拌合均勻得到混合土 ；
第二步，通过《公路土工试验规程》JTJ-051-93中重型击实试验确定混合土的最佳含水
率；
第三步，调整第一步得到的混合土的含水量保持在最佳含水率，拌合均勻后在自然条件下闷料5 7天，这样就可以得到碱渣改性土。所述的碱渣以质量百分比计主要含有CaCO3 43. 6%, CaO 13. 6%, SiO2 8.2%、Al2O3 3. 8%、Mg (OH)2 9.0%。使用碱渣改良膨胀土的方法得到碱渣改性土的施工方法，施工步骤为 第一步，将碱渣改性土卸到指定地点后，摊铺均勻，摊铺厚度为30 35cm ； 第二步，检测含水率达到最佳含水率后，用压路机快速静压并精确整平； 第三步，碾压路面至所需压实度。
有益效果
首先，本发明直接使用废弃的碱渣改良膨胀土，既节约了工程成本，又使碱渣得到再利用，保护了环境，又为减少膨胀土引起的工程灾害开拓了一个新的改良方法。其次，废弃的碱渣作为粗骨料添加，可以起到骨架作用，并且还可以改善混合物级配，使得碱渣在膨胀土中均勻分布，具有优良的物理性能，属于物理改良方法；
再次，碱渣中含有的CaC03、Ca0、Si0dn Al2O3等成分与膨胀土中的成分反应生成新的络合物 CaCO3 · Ca (OH) 2、CaSiO3 · CaCO3 · Ca(OH)2 · nH20、CaO · SiO2 · ηΗ20 和 CaO · Al2O3 · ηΗ20 等，可以填充混合土样的空隙，增加密实度，进而有效提高膨胀土强度，属于化学改良，本发明有效的结合了物理改良和化学改良方法的优点。
具体实施例方式本发明所用碱渣来自天津碱厂提供的制造纯碱过程中排出的废弃碱渣，化学成分如表1所述。表1碱渣的化学成分分析结果
权利要求
1.一种碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，步骤为第一步，按碱渣质量与干土质量之比为30% 40%的比例，将碱渣和膨胀土拌合均勻得到混合土 ；第二步，通过《公路土工试验规程》JTJ-051-93中重型击实试验确定混合土的最佳含水率；第三步，调整第一步得到的混合土的含水量保持在最佳含水率，拌合均勻后在自然条件下闷料5 7天，这样就可以得到碱渣改性土。
2.如权利要求1所述的碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述的碱渣以质量百分比计主要含有CaC03 43. 6%, CaO 13. 6%, SiO2 8.2%、Al2O3 3.8%、Mg (OH)2 9.0%。
3.使用权利要求1所述的碱渣改良膨胀土的方法得到碱渣改性土的施工方法，其特征在于，施工步骤为第一步，将碱渣改性土卸到指定地点后，摊铺均勻，摊铺厚度为30 35cm ； 第二步，检测含水率达到最佳含水率后，用压路机快速静压并精确整平； 第三步，碾压路面至所需压实度。
全文摘要
本发明公开了一种碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法，步骤为第一步，按碱渣质量与干土质量之比为30%～40%的比例，将碱渣和膨胀土拌合均匀得到混合土；第二步，通过《公路土工试验规程》JTJ-051-93中重型击实试验确定混合土的最佳含水率；第三步，调整第一步得到的混合土的含水量保持在最佳含水率，拌合均匀后在自然条件下闷料5～7天，这样就可以得到碱渣改性土。施工是将改良后的碱渣改性土卸到指定地点后，摊铺均匀，摊铺厚度为30～35cm；检测含水率符合最优含水率要求后，用压路机快速静压并精确整平；碾压路面至所需压实度。经过改良后的膨胀土可以消除膨胀土的膨胀性，提高膨胀土的水稳定性，满足工程所需强度。
文档编号C09K17/08GK102352622SQ20111020753
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者唐俊, 孙树林, 郑青海 申请人:河海大学