專利名稱：用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層和含有覆土層的路基的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬交通工程、土木工程、環(huán)境巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，涉及一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，以及含有覆土層的路基，該路基適用于堿性改良劑改良土填料路基，可用于聞等級公路路基建設(shè)。
背景技術(shù)：
—般而言,堿性改良劑改良土作為路基填土材料,例如，電石洛改良土，浸出液中 的PH值呈強(qiáng)堿性(pH=12_13)，在降雨滲透及地下水作用下，強(qiáng)堿性浸出液滲透到周邊土體，會改變土體和水體的酸堿平衡，對周邊生物產(chǎn)生影響。例如，大多數(shù)植物在pH>9. O情況下難以生長。傳統(tǒng)堿性改良劑改良土填料路基并未考慮其浸出液對周邊環(huán)境的影響。當(dāng)然可以使用具有堿緩沖能力的土工襯墊來阻擋浸出液向外滲透，但是土工襯墊成本高，且運(yùn)輸和施工不便，難以大面積用于公路路基建設(shè)。針對堿性改良劑改良土填料路基具有的上述缺陷，尋找一種堿緩沖能力強(qiáng)，成本低廉，性能穩(wěn)定的堿性改良劑改良土填料路基成為業(yè)內(nèi)人士日益關(guān)注的焦點。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，該覆土層具有良好的堿緩沖性能，并且成本低廉，制作簡易；同時還提供一種含有該覆土層的路基，該路基可填充堿性改良劑改良土填料，并可有效阻擋堿性液體擴(kuò)散，可大面積用于公路路基建設(shè)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;且覆土層的厚度彡15cm。一種包含用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層的路基，所述的路基包括覆土層、堿性填土層、排水設(shè)施和含有地下水的路基基底，堿性填土層位于路基基底的上方，且覆土層覆蓋在堿性填土層的表面，排水設(shè)施設(shè)置在路基基底中，且位于覆土層的外圍；按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土 5%-10% ；黏性素土 90%-95% ;覆土層的厚度^ 15cm。有益效果與傳統(tǒng)電石渣改良土填料路基相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果I.本技術(shù)方案的覆土層和含有該覆土層的路基具有良好的堿緩沖能力，且滲透性低。本技術(shù)方案中的路基含有覆土層，按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;且覆土層的厚度> 15cm。改性黏土和黏性素土混合，使得覆土層具有良好的堿緩沖能力，且滲透性低。尤其是選用碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土充當(dāng)改性黏土。碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土具有高吸水能力和堿性緩沖能力，主要用于改良土的預(yù)處理及污染物隔離，與土拌合后，使改良土的滲透性降低，增加改良土的堿緩沖能力。設(shè)置覆土層，減少了改良土堿性浸出液對地表水和地下水的酸堿度影響，可消減或隔斷毛吸水上升對電石渣改良土力學(xué)性能的影響，同時對重金屬污染有較強(qiáng)的吸附能力，進(jìn)而利于周邊環(huán)境生物生存(如耕地農(nóng)作物、植被等)。2.本技術(shù)方案的路基適于降雨滲透、富含地下水的環(huán)境。當(dāng)路基填料區(qū)的下方有厚度> 15cm的覆土層存在時，即使在降雨滲透、富含地下水情況下，也會有效中和路基填料淋濾液中的堿性物質(zhì)，保證地下水酸堿度不受影響。3.本技術(shù)方案的路基施工簡潔、成本低廉、性能穩(wěn)定。制備本技術(shù)方案中的覆土層時，采用干拌法，將改性黏土和黏性素土混合攪拌均勻即可。路基包括覆土層、堿性填土層、排水設(shè)施和路基基底，在路基基底上設(shè)置堿性填土層，覆土層覆蓋在堿性填土層的表面，排水設(shè)施設(shè)置在路基基底中。路基的施工簡單、成本低廉、性能穩(wěn)定。


圖I是在高地下水條件下，本發(fā)明的路基結(jié)構(gòu)橫斷面圖。圖2是在低地下水條件下，本發(fā)明的路基結(jié)構(gòu)橫斷面圖。圖3是本發(fā)明中試驗2的結(jié)果圖。圖中有覆土層I、堿性填土層2、排水設(shè)施3、暗井301、邊溝302、路基基底4。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。本發(fā)明的一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;且覆土層的厚度> 15cm。制備上述組分的覆土層時，按照工程要求的重量百分比，稱取適量的改性黏土和黏性素土，然后采用干拌法，將改性黏土和黏性素土混合攪拌均勻即可。改性黏土和黏性素土混合后，覆土層的堿性緩沖能力增強(qiáng)，滲透系數(shù)較低。作為一種優(yōu)選方案，所述的用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，按照重量百分比，由以下組分組成改性黏土 8% ;黏性素土 92% ;且覆土層的厚度為18cm。改性黏土是碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土，該碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土由干燥的碳酸氫鈉與干燥的改性鈉基膨潤土按質(zhì)量比I :6混合，并研磨過2mm圓孔篩；其中，碳酸氫鈉和改性鈉基膨潤土的干燥溫度小于等于40攝氏度。當(dāng)覆土層由重量比為8%的改性黏土和重量比為92%的黏性素土組成時，因為改性黏土的價格較高，所以在保證改良效果的前提下，減小改性黏土摻量，有利于降低覆土層的制備成本。一種包含用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層的路基，包括覆土層I、堿性填土層2、排水設(shè)施3和含有地下水的路基基底4,喊性填土層2位于路基基底4的上方，且覆土層I覆蓋在堿性填土層2的表面，排水設(shè)施3設(shè)置在路基基底4中，且位于覆土層I的外圍；按照重量百分比，該覆土層I由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;覆土層I的厚度彡15cm。上述結(jié)構(gòu)的路基，覆土層I由改性黏土和黏性素土組成。覆土層I覆蓋在堿性填土層2的表面，可以阻止堿性填土層2中的堿性液滲透。設(shè)置排水設(shè)施3可以減少雨水入、滲量，消弱堿性填土層2中堿性物質(zhì)溶出量，同時消弱由于雨水入滲而致堿性填土層2力學(xué)性能降低的不利影響，例如，堿性填土層2的強(qiáng)度降低、滲透性增大。如圖I所示，當(dāng)?shù)叵滤嚯x路基基底表面的距離小于或等于I米時，覆土層I覆蓋在堿性填土層2的底面和四周。排水設(shè)施3包括暗井301和邊溝302，邊溝302和暗井301分別位于覆土層I外圍的路基基底4中，且暗井301位于邊溝30和覆土層I之間。地下水距離路基基底4表面的距離小于或等于I米時，地下水位屬于高地下水位。這時，需要在堿性填土層2的底面和四周分別覆蓋覆土層1，來阻止堿性填土層2中的堿性液體擴(kuò)散，影響地下水質(zhì)量。設(shè)置邊溝302可以排水。設(shè)置暗井301可起到降 低地下水位的作用，以避免堿性填土層2中的堿性液體擴(kuò)散到地下水中。如圖2所示，當(dāng)?shù)叵滤嚯x路基基底4表面的距離大于I米時，覆土層I覆蓋在堿性填土層2的四周。排水設(shè)施3包括邊溝302，邊溝302位于覆土層I外圍的路基基底4中。地下水距離路基基底4表面的距離大于I米時，地下水位屬于低地下水位。對于低地下水位，堿性填土層2的堿性液體在路基基底4中的滲透距離不會超過I米，影響不到路基底部，所以僅需要在堿性填土層2的四周覆蓋覆土層I。設(shè)置邊溝302可以排水。下面通過試驗來論證本發(fā)明中的覆土層具有良好的堿性緩沖能力，并且滲透系數(shù)較低。試驗I.滲透性測試試驗儀器柔性壁滲透儀。試驗標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T19979.2-2006)。試驗對象材料I.由改性黏土和商用高嶺土混合而成的覆土層，其中，按照重量百分比，改性黏土占8%，商用高嶺土占92%。改性黏土為碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土，碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土由干燥的碳酸氫鈉與干燥的改性鈉基膨潤土按質(zhì)量比I :6混合，并研磨過2_圓孔篩。商用高嶺土選擇由市場購買的徐州高嶺土廠生產(chǎn)的商用高嶺土。材料1，用商用高嶺土作為黏性素土。材料2.由市場購買的徐州高嶺土廠生產(chǎn)的商用高嶺土。試驗結(jié)果材料I的滲透系數(shù)為3. 9X l(T9cm/s，材料2的滲透系數(shù)為I. 5X l(T7cm/S。從試驗結(jié)果可知，材料I的滲透系數(shù)遠(yuǎn)低于材料2的滲透系數(shù)。試驗2 :堿緩沖能力測試試驗標(biāo)準(zhǔn)LEAFEPA Methodl313(荷蘭規(guī)范，全稱為 LIQUID-SOLID PARTITIONINGAS A FUNCTION OF EXTRACT PH USING A PARALLEL BATCH EXTRACTION PROCEDURE)。試驗對象與試驗I相同。試驗結(jié)果如圖3所示。圖3中，圓圈表示材料2的浸出液的pH值隨浸提液的pH值的變化圖，米字形表示材料I的浸出液的PH值隨浸提液的pH值的變化圖。堿緩沖能力弱浸出液pH值隨著浸提液pH值增加而增加，浸出液pH值增加量越大，酸緩沖能力越弱；如材料2。堿緩沖能力強(qiáng)浸出液pH值隨著浸提液pH值增加變化不明顯，例如，材料1，在pH小于11時，變化平緩，表明該材料對堿性填料浸出液具有良好的堿緩沖能力；PH大于11，代表堿性填料浸出液的PH在增加，此種狀況下材料I對其的緩沖能力開始變?nèi)?，但仍?yōu)于同水平的材料2。圖3中，在浸提液pH12時，浸出液pH，材料I仍大于材料2。從圖3可以看出，在浸提液PH小于11時，材料I和材料2的浸出液pH變化較小，并且材料I的浸出液pH小于材料2的浸出液pH ;隨著浸提液pH的增長，材料I和材料2的浸出液pH變化明顯，但材料I的 浸出液PH變化仍緩于材料2的浸出液pH變化。因此，材料I具有較高的堿緩沖能力。
權(quán)利要求
1.一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，其特征在于按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;且覆土層的厚度> 15cm。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，其特征在于按照重量百分比，所述的覆土層由以下組分組成改性黏土 8% ;黏性素土 92% ;且覆土層的厚度為18cm0
3.按照權(quán)利要求I或2所述的用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，其特征在于所述的改性黏土是碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土，該碳酸氫鈉改性鈉基膨潤土由干燥的碳酸氫鈉與干燥的改性鈉基膨潤土按質(zhì)量比I :6混合，并研磨過2mm圓孔篩；其中,碳酸氫鈉和改性鈉基膨潤土的干燥溫度小于等于40攝氏度。
4.一種包含權(quán)利要求I所述的用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層的路基，其特征在于所述的路基包括覆土層(I)、堿性填土層(2)、排水設(shè)施(3)和含有地下水的路基基底(4)， 堿性填土層(2)位于路基基底(4)的上方，且覆土層(I)覆蓋在堿性填土層(2)的表面，排水設(shè)施(3)設(shè)置在路基基底(4)中，且位于覆土層(I)的外圍；按照重量百分比，該覆土層(I)由以下組分組成改性黏土 5%-10% ;黏性素土 90%-95% ;覆土層(I)的厚度彡15cm。
5.按照權(quán)利要求4所述的路基，其特征在于當(dāng)?shù)叵滤嚯x路基基底(4)表面的距離小于或等于I米時，覆土層(I)覆蓋在堿性填土層(2)的底面和四周。
6.按照權(quán)利要求5所述的路基，其特征在于所述的排水設(shè)施(3)包括暗井(301)和邊溝(302)，邊溝(302)和暗井(301)分別位于覆土層(I)外圍的路基基底(4)中，且暗井(301)位于邊溝(302)和覆土層(I)之間。
7.按照權(quán)利要求4所述的路基，其特征在于當(dāng)?shù)叵滤嚯x路基基底表面的距離大于I米時，覆土層(I)覆蓋在堿性填土層(2 )的四周。
8.按照權(quán)利要求7所述的路基，其特征在于所述的排水設(shè)施(3)包括邊溝(302)，邊溝(302)位于覆土層(I)外圍的路基基底(4)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于阻擋堿性液體擴(kuò)散的覆土層，按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；且覆土層的厚度≥15cm。該覆土層具有良好的堿緩沖性能，并且成本低廉；同時本發(fā)明還提供了一種路基，包括覆土層、堿性填土層、排水設(shè)施和路基基底，堿性填土層位于路基基底的上方，且覆土層覆蓋在堿性填土層的表面，排水設(shè)施設(shè)置在路基基底中，且位于覆土層的外圍；按照重量百分比，該覆土層由以下組分組成改性黏土5%-10%；黏性素土90%-95%；覆土層的厚度≥15cm。該路基可填充堿性改良劑改良土填料，并可有效阻擋堿性液體擴(kuò)散，可大面積用于公路路基建設(shè)。
文檔編號E01C3/06GK102733280SQ201210233728
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者杜延軍, 魏明俐 申請人:東南大學(xué)