一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于對(duì)柔軟地基的固化、鋪裝、基礎(chǔ)工程、海底地基施工工程的固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑。它的組分及重量份數(shù)組成為：氯化鉀27～42、氯化鈉33～51、氯化鎂30～48、硫化鈉3～12、氯化鈣15～27、組合生物酶0.02～0.1和三聚磷酸鈉1～8。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)采用水泥、石灰等材料的修路技術(shù)相比，可以顯著降低造價(jià)，有效緩解公路建設(shè)資金缺口巨大的難題，同時(shí)節(jié)約資源，減少CO2排放，有效地解決了修路帶來的破環(huán)生態(tài)環(huán)境問題。
【專利說明】—種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能改善和提高土壤技術(shù)性能、用以固化各類土壤的土木工程的土體加固建筑材料，尤其是涉及一種用于對(duì)柔軟地基的固化、鋪裝、基礎(chǔ)工程、海底地基施工工程的固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑(凡能改善和提高土壤技術(shù)性能的材料稱為土壤固化劑)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)工程建設(shè)需求也越來越大，而傳統(tǒng)的工程建設(shè)需要大量的自然資源，炸山碎石、挖河采沙，不僅破壞了自然環(huán)境，而且原有的砂、石材料已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足日益增長(zhǎng)的工程建設(shè)需求。在我國(guó)的城鎮(zhèn)道路、公路建設(shè)實(shí)踐中，普遍采用固化類混合料(水泥類、石灰類、水泥石灰類、石灰粉煤灰類等)用以穩(wěn)定土類底基層、基層。上述半剛性土類底基層、基層具有需要的強(qiáng)度和剛度，但也存在一些缺陷，主要表現(xiàn)為:[0003](I)易產(chǎn)生收縮裂縫。
[0004]如果沒有覆蓋保護(hù)而遭受暴曬或養(yǎng)生不及時(shí)，不可避免要產(chǎn)生干縮裂縫；冰凍地區(qū)還可能產(chǎn)生溫縮和干縮相結(jié)合的裂縫。
[0005](2)受環(huán)境溫度影響較大。
[0006]遭受反復(fù)凍融，其強(qiáng)度會(huì)下降。在伴隨有自由水浸入時(shí)，甚至?xí)馐芷茐摹?br> [0007](3)環(huán)境污染問題
[0008]石灰、水泥、粉煤灰在施工過程中，易形成有害灰塵。尋求更經(jīng)濟(jì)合理的路面基層和底基層材料，是目前世界上正廣泛研究和實(shí)踐的課題之一。中低級(jí)公路和無路面公路常常是，路況差，灰塵多，“晴天一身灰，雨天一身泥”，養(yǎng)護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)費(fèi)用居高不下。
[0009]如果能在工程建設(shè)中直接取用地球上最經(jīng)濟(jì)、來源最廣泛的工程材料——土壤，就可以大大節(jié)省砂、石的用量，則可在保證國(guó)家工程建設(shè)發(fā)展需要的同時(shí)，也減少了對(duì)自然資源的破壞開采，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境起到了積極保護(hù)作用。因此，本著可持續(xù)發(fā)展和“能源節(jié)省，環(huán)境保護(hù)，創(chuàng)新自主，科學(xué)發(fā)展”的原則，亟需研發(fā)一種既能節(jié)省公共資源，又具有環(huán)保作用的土壤固化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于各種土質(zhì)條件的表層、深層土體和新建以及改建各級(jí)城市道路、公路、建筑地基的固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，它的組分及重量份數(shù)組成為:
[0011]氯化鉀27~42、氯化鈉33~51、氯化鎂30~48、硫化鈉3~12、氯化鈣15~
27、組合生物酶0.02~0.1和三聚磷酸鈉I~8。
[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可進(jìn)一步通過如下技術(shù)方案加以解決:氯化鉀的型號(hào)是Potassium chloride ;氯化鈉的型號(hào)是sodium sulfate, anhydrous ;氯化續(xù)的型號(hào)是magnesium chloride ;硫化鈉的型號(hào)是sodium sulfate, anhydrous ;氯化鈣的型號(hào)是Calcium chloride ;本發(fā)明中的組合生物酶在上?；瘜W(xué)試劑商店購(gòu)得；三聚磷酸鈉的型號(hào)是 sodium tripolyphosphate。
[0013]本發(fā)明中的氯化鉀(KCl)能膠結(jié)土壤顆粒，在固化體中構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成早期強(qiáng)度；氯化鈉(NaCl)具有表面活性作用和緩凝作用，使得其更易進(jìn)入土壤顆粒內(nèi)部，從而使離子交換反應(yīng)進(jìn)行得迅速、徹底，同時(shí)還能調(diào)整本發(fā)明的延遲時(shí)間；氯化鎂(MgC12)能與黏土礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，彌補(bǔ)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不足，形成后期強(qiáng)度，從而提高固結(jié)土體最終強(qiáng)度；硫化鈉(NhSO4)當(dāng)固結(jié)土體長(zhǎng)期遭受水浸泡時(shí)，其與水可以形成一種平衡物質(zhì)，從而避免水對(duì)固結(jié)土體的浸蝕，使同結(jié)土體不泥化，強(qiáng)度穩(wěn)定；氯化鈣(CaCl2)起到激發(fā)早期強(qiáng)度的作用；三聚磷酸鈉(Na5P3Oltl)與組合生物酶合成作為催化劑，使形成的生成物體積增加，并析出凝膠類物質(zhì)，填充固結(jié)土體內(nèi)部的孔隙，導(dǎo)致固結(jié)土體體積發(fā)生一定程度膨脹，產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而提高了固化土體的抗?jié)B、抗縮、抗凍性及耐疲勞性能。本發(fā)明中的組合生物酶和其它組分可在上?；瘜W(xué)試劑商店購(gòu)得。三聚磷酸鈉(Na5P3Oltl)與組合生物酶合成作為催化劑與本發(fā)明中的其它組分進(jìn)行混合后組成一種性能優(yōu)良的復(fù)合土壤固化材料(本發(fā)明)。本發(fā)明與土壤混合后在水的作用下，產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，極性水分子和0!1_離子進(jìn)入粘土內(nèi)部空穴，使土體分散，比表面積增加，能將土壤中大量的自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，使得土壤膠團(tuán)表面電流降低，膠團(tuán)所吸附的雙電層減薄，電解質(zhì)濃度增強(qiáng)，顆粒趨于凝聚，體積膨脹而進(jìn)一步填充土壤孔隙，在壓實(shí)功的作用下，使固化土易于壓實(shí)和穩(wěn)定，從而形成整體結(jié)構(gòu)，并達(dá)到常規(guī)土壤固化材料所不能達(dá)到的壓密度，改變了土壤的工程性質(zhì)。
[0014]本發(fā)明拌入泥土中，經(jīng)過外力壓實(shí)，使土壤粒子之間的黏合性得以充分發(fā)揮，形成牢固的不滲透結(jié)構(gòu)，可達(dá)到更好地土壤固化的性能，具體表現(xiàn)如下:
[0015]1、使土顆粒表面 形成凝結(jié)硬化殼。
[0016]2、與粘土礦物發(fā)生物理化學(xué)作用，促使粘土顆粒凝聚。
[0017]3、能牢固的膠結(jié)分散的土壤顆粒，增強(qiáng)和加固這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使之成為一個(gè)具有較高強(qiáng)度的整體。
[0018]4、在與水發(fā)生反應(yīng)的過程中，自身的比表面積增大幾百倍，能固化粘土等小顆粒土。
[0019]本發(fā)明處理過的土壤，其強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模量、彎沉值、CBR、剪切強(qiáng)度等性能都得到了很大的提高，有益效果如下:
[0020]1、快干
[0021]由于本發(fā)明的水化以及土顆粒間水發(fā)熱反應(yīng)，使土體中的含水量降低，同時(shí)粘土顆粒凝結(jié)團(tuán)?；?，改善土體的稠度，也增大了密實(shí)效果。
[0022]2、早期強(qiáng)度高
[0023]由于以發(fā)熱反應(yīng)為主的自硬性成分有效的發(fā)揮作用，可確保早期強(qiáng)度，即使在低溫狀態(tài)下也有較好的效果。
[0024]3、膨脹、壓實(shí)
[0025]由于快干，早強(qiáng)的效果及膨脹吸水作用、自硬作用同時(shí)進(jìn)行，從而改變了土的密實(shí)度。
[0026]4、長(zhǎng)期穩(wěn)定[0027]由于早強(qiáng)、快干及膨脹效果和活性材料的反應(yīng)充分而耐久，可得到長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
[0028]5、便于作業(yè)
[0029]由于快干、膨脹，與現(xiàn)有技術(shù)的水泥系列固化劑相比，可以與高粘性土充分?jǐn)嚢杈鶆?，同時(shí)可固化工業(yè)廢棄物，有機(jī)質(zhì)淤泥，防止有害物質(zhì)析出。
[0030]6、本發(fā)明與水泥、石灰的區(qū)別
[0031]由于水泥固化土，主要發(fā)生砂石的膠結(jié)固化，加固軟土效果差，對(duì)高含水量土體，容易收縮而產(chǎn)生裂縫。用石灰加固軟弱土壤，能產(chǎn)生排水效果及一定的改良作用，但土強(qiáng)度提高不大。而本發(fā)明能提高土體的強(qiáng)度，達(dá)到水泥、石灰不能達(dá)到的效果。
[0032]7、較高的性價(jià)比
[0033]本發(fā)明的價(jià)格低廉，且運(yùn)輸較為方便，而在施工中，因其早期強(qiáng)度大，可縮短工期，連續(xù)施工，基本不需養(yǎng)護(hù)，且不污染環(huán)境，所以能節(jié)約工程費(fèi)用的幅度較大。
[0034]本發(fā)明中的“組合生物酶”是一種生物材料，其本身無毒、無害，生產(chǎn)過程無污染。本發(fā)明利用組合生物酶和三聚磷酸鈉混合后的催化性能將土壤固化以實(shí)施修路，具有路用性能好、造價(jià)低廉、施工工藝簡(jiǎn)單、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便及環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，節(jié)省了工程維修成本，可廣泛用于農(nóng)村公路基層，干線公路基層與底基層，也可用于高速公路的底基層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)采用水泥、石灰等材料的修路技術(shù)相比，可以顯著降低造價(jià)，有效緩解公路建設(shè)資金缺口巨大的難題，同時(shí)節(jié)約資源，減少CO2排放，從根本上解決了修路帶來的破環(huán)生態(tài)環(huán)境問題。
[0035]本發(fā)明由無機(jī)鹽為主配制而成，所以不會(huì)污染，可以在海水和淡水中硬化，并具有耐高溫，不怕酸鹼性腐蝕及持久耐用的性能。本發(fā)明為粉末狀，其制備方法為均勻攪拌。本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，可適用于各種土質(zhì)條件的表層、深層土體的加固固化，強(qiáng)化了建筑地基的強(qiáng)度、耐久性、經(jīng)濟(jì)性，并有效解決傳統(tǒng)施工經(jīng)常面臨的路面沉降、斷裂、倒?jié){、隆起等難題，延長(zhǎng)了道路使用壽命，降低了道路養(yǎng)護(hù)成本。
【具體實(shí)施方式】
[0036]實(shí)施例1:取氯化鉀27Kg、氯化鈉51Kg、氯化鎂30Kg、硫化鈉12Kg、氯化鈣15Kg、組合生物酶0.02Kg和三聚磷酸鈉SKg均勻攪拌即可得到本發(fā)明。
[0037]實(shí)施例2:取氯化鉀42Kg、氯化鈉33Kg、氯化鎂48Kg、硫化鈉3Kg、氯化鈣27Kg、組合生物酶0.1Kg和三聚磷酸鈉IKg均勻攪拌即可得到本發(fā)明。
[0038]實(shí)施例3:取氯化鉀30Kg、氯化鈉47Kg、氯化鎂34Kg、硫化鈉10Kg、氯化鈣18Kg、組合生物酶0.0SKg和三聚磷酸鈉3Kg均勻攪拌即可得到本發(fā)明。
[0039]實(shí)施例4:取氯化鉀37Kg、氯化鈉37Kg、氯化鎂44Kg、硫化鈉5Kg、氯化鈣24Kg、組合生物酶0.04Kg和三聚磷酸鈉6Kg均勻攪拌即可得到本發(fā)明。
[0040]實(shí)施例5:取氯化鉀32Kg、氯化鈉37Kg、氯化鎂34Kg、硫化鈉7Kg、氯化鈣20Kg、組合生物酶0.06Kg和三聚磷酸鈉4Kg均勻攪拌即可得到本發(fā)明。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施例1、2適應(yīng)中酸性粘土，實(shí)施例3、4、5分別適應(yīng)酸性粘土、亞粘土、高液限粉質(zhì)土。
[0042]本發(fā)明為粉末狀產(chǎn)品，實(shí)際施工中可在Im3的素土(即固化土基料，凡能被粉碎或原來松散的土，都可用作固化土基料)中添加100~160kg的常規(guī)水泥(400#、500#)、0.08~0.1m3的水和1.5~2kg的本發(fā)明并均勻攪拌混合，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)類路面基層和底基層的加固固化。[0043]本發(fā)明的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到中華人民共和國(guó)城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3073-1998《土壤固化劑》，中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《固化類路面基層和底基層技術(shù)規(guī)程》CJJ/T80-98及中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ1-2008《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50202-2002《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中的規(guī)定。
【權(quán)利要求】
1.一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是它的組分及重量份數(shù)組成為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:氯化鉀的型號(hào)是Potassium chloride。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:氯化鈉的型號(hào)是 sodium sulfate, anhydrous。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:氯化鎂的型號(hào)是magnesium chloride。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:硫化鈉的型號(hào)是 sodium sulfate, anhydrous。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:氯化鈣的型號(hào)是Calcium chloride。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化類路面基層和底基層的粉狀土壤固化劑，其特征是:三聚磷酸鈉的型號(hào)是sodium tripolyphosphate。
【文檔編號(hào)】C09K103/00GK103834413SQ201410110880
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】陳明德 申請(qǐng)人:陳明德