專利名稱：用于改良膨脹土的二次溶液噴灑法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種膨脹土的化學(xué)改良方法，是通過將不同試劑的水溶液，分次噴灑到膨脹土中，拌合均勻，能夠大幅度降低膨脹土的膨脹性，改善膨脹土的水穩(wěn)定性，且經(jīng)歷數(shù)次干濕循環(huán)后依然保持結(jié)構(gòu)完好，且強(qiáng)度高于未改良膨脹土。屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
膨脹土是一類具有吸水顯著膨脹軟化、失水急劇收縮硬裂的特殊粘性土，具有多裂隙性、超固結(jié)性、崩解性、風(fēng)化性、強(qiáng)度衰減等特殊性質(zhì)，使膨脹土地區(qū)的建筑、鐵路、公路、機(jī)場(chǎng)、水利工程等經(jīng)常遭受巨大的破壞，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。膨脹土在工程中是不能夠被直接利用的，常用的膨脹土處理方法包括換土法、無機(jī)物改良法、化學(xué)固化法等。換土法工程量大，合適的填土一般不宜尋找，并且棄土易造成環(huán)境問題；通常采用的石灰、水泥等無機(jī)材料改良膨脹土，施工復(fù)雜，粉塵污染嚴(yán)重；化學(xué)固化法常采用特制的改良劑，按照一定的順序噴灑在膨脹土表面，通過土壤化學(xué)反應(yīng)達(dá)到改良膨脹土性質(zhì)的目的，具有施工工藝簡單，改良效果明顯，縮短工期的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決膨脹土處理過程存在的問題，降低成本，滿足施工工期要求，并且避免大量的填土和棄土導(dǎo)致的環(huán)境問題。用于改良膨脹土的二次溶液噴灑法，其特征在于包括以下步驟
(1)、稱取質(zhì)量為Hi1的水玻璃溶于質(zhì)量為mwl的水中稀釋成水玻璃溶液，將水玻璃溶液均勻噴灑到質(zhì)量為ms的膨脹土干土中，拌合均勻，靜置2至12小時(shí)，備用；其中，Hi1 :ms=3 100 5 100，水的質(zhì)量mwl根據(jù)噴灑水玻璃溶液后土體含水率高于天然含水率6% 10%計(jì)笪弁。含水率(ω)定義為土樣中的水與干土的質(zhì)量比，公式體現(xiàn)如下ω= ^ X 100% 其中,mr-—土樣中水的質(zhì)量(g) -Jns —干土的質(zhì)量(g)
(2)、稱取質(zhì)量為m2的硫酸鋁粉末，溶解于質(zhì)量為Hiw2的水中配制成硫酸鋁溶液，將硫酸鋁溶液均勻噴灑于步驟(1)中備用的土樣中，拌合均勻，靜置2小時(shí)以上，待含水率降低至最優(yōu)含水率，即可進(jìn)行壓實(shí)處理；其中m2 :ms=5 :1000 7:1000，水質(zhì)量Hiw2根據(jù)噴灑硫酸鋁溶液后土體含水率比第1步驟的含水率再高4% 8%計(jì)算。所述的最優(yōu)含水率是按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB-T50123-1999擊實(shí)實(shí)驗(yàn)得出的擊實(shí)曲線中，最大干密度對(duì)應(yīng)的含水率值為最優(yōu)含水率。本發(fā)明采用的膨脹土改良試劑為水玻璃和硫酸鋁，水玻璃能夠滲透到膨脹土中， 在土顆粒之間產(chǎn)生膠結(jié)作用，將微小的土顆粒凝聚成為團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，膠結(jié)形成的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)組成一個(gè)空間網(wǎng)，形成土顆粒-聚合物-土顆粒的結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)可提高土顆粒間連結(jié)強(qiáng)度， 抑制土顆粒對(duì)水分子的吸附，另外，通過包裹、機(jī)械嚙合等物理作用來提高土顆粒間的粘接作用，使土體具有較高強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。表現(xiàn)為土抗剪和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的提高。硫酸鋁易溶于水形成溶液，硫酸鋁溶液滲透到土體中，能夠和其中1/2的硅酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁和硅膠，填充土顆粒之間的空隙，組織土顆粒和水的結(jié)合，從而提高水穩(wěn)定性?？刂屏蛩徜X溶液的添加量，可以控制水玻璃的凝固時(shí)間，能夠提高改良土的早期強(qiáng)度，從而滿足工程要求。相比于傳統(tǒng)的石灰改良或者水泥改良等方法，具有工藝簡單，效果明顯，并且滿足環(huán)保要求。


圖1是不同試劑用量的改良土自由膨脹率變化圖。
具體實(shí)施例方式
以下將以實(shí)施例說明本發(fā)明的技術(shù)方案。不同材料樣品質(zhì)量的代號(hào)說明如下水玻璃ml，硫酸鋁m2，干土質(zhì)量ms，水的質(zhì)量 mwl、mw2，文件中除了質(zhì)量的符號(hào)m之外，其余均采用了腳標(biāo)的方式，該說明段采用將腳標(biāo)放大的方式說明，以防止因?yàn)槟_標(biāo)不清楚而產(chǎn)生的誤解。實(shí)施例1
以濕土質(zhì)量HI=IOOOg的膨脹土為例，膨脹土的初始含水率為20%，目標(biāo)含水率為 26%,則干土質(zhì)量 ms=1000+ (1+20%) =833. 3g。1、按照HI1 :ms=3 :100，稱取mi=25.0g的工業(yè)水玻璃(購于南京橫梁精細(xì)化工有限公司，波美度為0. 45，模數(shù)為2. 7)，需要的水的質(zhì)量mwl=833. 3 X (26%-20%)=50. 0g，將水玻璃溶于水中，將配制好的水玻璃溶液均勻的噴灑到膨脹土中，拌合均勻，靜置2小時(shí)備用。2、按照m2 :ms=5 :1000計(jì)，硫酸鋁粉末(購自江蘇強(qiáng)盛化工有限公司，化學(xué)純白色粉末，粒度無限制)的質(zhì)量m2=833. 3X5 + 1000=4. 2g，該步驟的目標(biāo)含水率為30%，則溶解硫酸鋁所需添加的水的質(zhì)量mw2=833. 3 X (30%-26%)=33. 3g，將硫酸鋁粉末溶解于水中制成硫酸鋁溶液，將該溶液均勻噴灑于1步驟中備用的土樣中，拌合均勻。3、待含水率由30%降低至最優(yōu)含水率19. 8% (所述的最優(yōu)含水率是按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB-T50123-1999擊實(shí)實(shí)驗(yàn)得出的擊實(shí)曲線中，最大干密度對(duì)應(yīng)的含水率值為最優(yōu)含水率)，按照95%的壓實(shí)度制作成環(huán)刀試樣，在濕砂中養(yǎng)護(hù)即可；現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)待含水率降低至最優(yōu)含水率附近時(shí)連續(xù)壓實(shí)至要求的壓實(shí)度即可。實(shí)施例2
本發(fā)明實(shí)施例1記載的方法對(duì)膨脹土的改良效果見表1所示，考察方式是采用將改良土的自由膨脹率和素土的自由膨脹率比對(duì)的方式。表1以自由膨脹率為指標(biāo)考察本發(fā)明的方法對(duì)膨脹土的改良效果結(jié)果表
權(quán)利要求
1.用于改良膨脹土的二次溶液噴灑法，其特征在于包括以下步驟(1)、稱取質(zhì)量為Hi1的液態(tài)水玻璃溶于質(zhì)量為mwl的水中稀釋成一定濃度水玻璃溶液， 將水玻璃溶液均勻噴灑到質(zhì)量為ms的膨脹土干土中，拌合均勻，靜置2至12小時(shí)，備用；(2)、稱取質(zhì)量為m2的硫酸鋁粉末，溶解于質(zhì)量為mw2的水中配制成硫酸鋁溶液，將硫酸鋁溶液均勻噴灑于步驟(1)中備用的土樣中，拌合均勻，靜置2小時(shí)以上，待含水率降低至最優(yōu)含水率，即可進(jìn)行壓實(shí)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改良膨脹土的二次溶液噴灑法，其特征在于步驟(1)中 Hi1 :ms=3 100 5 :100，水的質(zhì)量mwl根據(jù)噴灑水玻璃溶液后土體含水率高于天然含水率 6% 10%計(jì)算；步驟(2)中m2 :ms=5 1000 7:1000，水質(zhì)量mw2根據(jù)噴灑硫酸鋁溶液后土體含水率比第1步驟的含水率再高4% 8%計(jì)算。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于改良膨脹土的二次溶液噴灑法，其特征在于包括以下步驟(1)稱取質(zhì)量為m1的水玻璃溶于質(zhì)量為mw1的水中配置成水玻璃溶液，將水玻璃溶液均勻噴灑到質(zhì)量為ms的膨脹土干土中，拌合均勻，靜置2至12小時(shí)，備用；(2)稱取質(zhì)量為m2的硫酸鋁粉末，溶解于質(zhì)量為mw2的水中配制成硫酸鋁溶液，將硫酸鋁溶液均勻噴灑于步驟(1)中備用的土樣中，拌合均勻，靜置2小時(shí)以上，待含水率降低至最優(yōu)含水率，即可進(jìn)行壓實(shí)處理。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的石灰改良或者水泥改良等方法，具有工藝簡單，效果明顯，符合環(huán)保要求。
文檔編號(hào)C01B33/40GK102515187SQ201110326380
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者張文慧, 張福海, 李守德, 王亞坤, 王保田, 鄭華文, 陳濤 申請(qǐng)人:河海大學(xué)