一种黄土的工程性质改性方法
【专利摘要】本发明一种黄土的工程性质改性方法，属于向土中添加改性材料对土进行改良的【技术领域】。所述方法包括：(1)、将黄土和水泥窖灰原料风干，并过2mm筛；(2)、将过筛后的黄土与水泥窑灰按干质量91:9的比例混合均匀；(3)、对步骤(2)的混合物进行标准击实试验，得到混合物的最优含水率和最大干密度；(4)、将步骤(2)的混合物与水按最优含水率拌合，拌合均匀后击实成干密度值为最大干密度的混合土样，对该混合土样进行养护，养护龄期28天完成对黄土的改性处理。本发明的方法具有首次提出了用工业废弃物水泥窑灰处理黄土，降低成本、节约资源、保护环境；并提高黄土的强度，降低其水敏性的优点。
【专利说明】一种黄土的工程性质改性方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于向土中添加改性材料从而对土进行改良的【技术领域】，涉及一种黄土的 工程性质改性方法。
【背景技术】
[0002] 黄土形成于干旱、半干旱气候条件，是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物，含有丰 富的钙质、碳酸盐和可溶盐类，具有垂直节理、大孔性，土质松软。由于黄土具有特殊的物质 组成及结构特征，使得它具有了特殊的工程地质性质，如水敏性包括崩解性和湿陷性。因此 在黄土地区进行工程建设常常会出现更多种的工程病害。如路堤的不均匀沉降，高湿度黄 土中隧道的塌方，桩基因负摩擦力作用引起的变形和破坏等多方面的问题，给工程建设的 施工、运营等带来很大威胁。因此，工程建设中必须对黄土的水敏性进行抑制，达到提高其 强度的目的。
[0003] 对黄土的处理有强夯法、灰土挤密桩法、振冲法以及改性材料加固法等。从黄土水 敏性机理来看，采用改性材料加固法能从根本上改变土的结构，从而起到提高其强度的目 的。目前用对黄土进行改性处理的材料多集中于水泥、石灰等工业建筑材料，对于其他材料 研究较少。
【发明内容】
[0004] 水泥窑灰（CKD)是水泥生产过程中除CO2以外对环境影响最大的副产品，其排放 量相当于熟料的10%-20%，其的主要成分为CaO等，具有火山灰作用。我国是世界上水泥 产量最高、增长速度最快的国家。以2011年为例，按照生产1吨水泥时窑灰排放量为10% 的保守计算，我国窑灰的排放量达到1.63亿吨。目前国内水泥窑灰的利用率比较低，大量 水泥窑灰得不到有效利用，直接丢弃或者填埋，造成严重的环境污染。由于水泥窑灰的主要 成分决定了其具有火山灰性，添加到黄土中能够起到提高黄土强度，降低其水敏性，起到稳 定路基的功能。
[0005] 因此，发明一种改良黄土工程性质的材料，从理论方面为黄土的改性的提供一种 新思路，从实际应用角度为黄土的改性提供一种新材料。
[0006] 本发明的目的在于公开了一种黄土的工程性质改性方法。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008] -种黄土的工程性质改性方法，包括下述步骤：
[0009] (1)、将黄土和水泥窖灰原料风干，并过2mm筛；
[0010] (2)、将经步骤（1)风干过筛后的黄土与水泥窑灰按干质量91:9的比例混合均 匀；
[0011] (3)、对步骤（2)的混合物进行标准击实试验，得到混合物的最优含水率和最大干 密度；
[0012] (4)、将步骤（2)的混合物与水按最优含水率拌合，拌合均匀后击实成干密度值为 最大干密度的混合土样，对该混合土样进行养护，养护龄期28天完成对黄土的改性处理。[0013] 上述技术方案所述的一种黄土的工程性质改性方法，其中，步骤（1)所用黄土为 陕西西安地区黄土；步骤（3)得到的最优含水率为17%，最大干密度为I. 70g/cm3。
[0014] 本发明具有以下有益效果：
[0015] 1、本发明首次提出了用工业废弃物水泥窑灰处理黄土，从"以废治害"的理念出 发，以降低成本、节约资源、保护环境为原则。
[0016] 2、首次选取水泥窑灰作为改性材料，引入黄土处理领域，对工业废弃物的进行科 学化研究。
[0017] 3、充分利用水泥窑灰成分中的CaO等能够与黄土成分发生固化反应的原理，提高 黄土的强度，降低其水敏性。
[0018] 4、经本发明的方法改性后的混合土样的强度与未处理黄土样相比有明显提高。
[0019] 5、经本发明方法改性后的混合土样与未处理黄土样相比，湿陷性有明显降低。
[0020] 6、经本发明方法改性后的混合土样与未处理黄土样相比，黄土的崩解性降低。
【专利附图】
【附图说明】：
[0021] 1、图1为实施例1步骤（3)中的标准击实试验所得最优含水率和最大干密度关系 曲线。
[0022] 2、图2为水泥窑灰处理黄土土样的抗剪强度T与垂直压力〇的关系曲线。
[0023] 3、图3为水泥窑灰处理黄土的崩解曲线图。
【具体实施方式】：
[0024] 为使本发明的技术方案便于理解，以下结合具体试验例对本发明一种黄土的工程 性质改性方法作进一步的说明。
[0025] 以下实施例和试验例中所用黄土为陕西西安地区黄土。
[0026] 实施例1 :昔十工稈件质的改件方法:
[0027] 水泥窑灰改性黄土的施工方法，包括下述步骤：
[0028](1)、将黄土和水泥窑灰进行风干，过2mm筛；
[0029] (2)、将经步骤（1)风干过筛后的黄土与水泥窑灰按干质量91:9的比例混合均 匀；
[0030](3)、对混合物进行标准击实试验，得到混合物的最优含水率17%和最大干密度 I. 70g/cm3 ；
[0031] (4)、将步骤（2)的混合物与水按最优含水率17%拌合，拌合均匀后击实成干密度 为I. 70g/cm3的混合土样，进行养护，养护龄期28天完成对黄土改性处理。
[0032] 步骤（3)中的标准击实试验所用锤重为2. 5kg，锤底面积19. 64cm2,落距为30cm， 分三层击实，每层25击；试验结果所得最优含水率和最大干密度关系曲线见图1。结果显 示，最优含水率为17%，最大干密度为I. 70g/cm3。
[0033] 以下通过具体试验例，对本发明一种黄土的工程性质改性方法的有益效果作进一 步的说明。
[0034] 试验例1 :水泥窑灰改件黄土对抗翦强度的影响:
[0035] 为检验水泥窑灰对黄土强度的改性效果，利用直剪仪对实施例1中的黄土原样和 经水泥窑灰改性处理后的混合土样进行快剪直剪试验，其中经水泥窖灰改性处理后的混合 土样的按养护龄期分别为1、7、14、28天分别进行试验。
[0036] 直剪试验所用仪器为应变控制式直剪仪，由剪切盒、垂直加压设备、剪切传动装 置、测力计和位移量测系统组成。
[0037]试验过程如下：
[0038](1)、用标准环刀（环刀高h= 20mm,内直径r= 61. 8mm)取黄土原样4个。
[0039](2)、对准剪切容器上下盒，插入固定销，在下盒内放透水板和不透水塑料纸将（1) 中带有试样的环刀刃口向上，对准剪切盒口，在试样上放不透水塑料纸和透水板，将试样小 心地推入剪切盒内。
[0040] (3)、移动传动装置，使上盒前端钢珠刚好与测力计接触，依次放上传压板、加压框 架、安装水平位移量测装置并调至零位或测计初始读数。
[0041] (4)、施加垂直压力为50kPa，拔去固定销，立即以0.8mm/min的剪切速度进行剪 切，试样每产生剪切位移〇. 4_，测记测力计和位移读数直至测力计读数出现峰值，并继续 剪切至剪切位移为4mm时停机，记下破坏值。当剪切过程中测力计读数无峰值时剪切至剪 切位移6mm时停机。
[0042](5)、重复以上步骤（2)、（3)、（4)，对步骤（1)中所取其余3个土样分别在垂直压 力为100kPa、200kPa和300kPa条件下进行快剪试验。
[0043] (6)、用公式
【权利要求】
1. 一种黄土的工程性质改性方法，包括下述步骤： (1) 、将黄土和水泥窖灰原料风干，并过2mm筛； (2) 、将经步骤（1)风干过筛后的黄土与水泥窑灰按干质量91:9的比例混合均匀； (3) 、对步骤（2)的混合物进行标准击实试验，得到混合物的最优含水率和最大干密 度； (4) 、将步骤（2)的混合物与水按最优含水率拌合，拌合均匀后击实成干密度值为最大 干密度的混合土样，对该混合土样进行养护，养护龄期28天完成对黄土的改性处理。
2. 根据权利要求1所述的一种黄土的工程性质改性方法，其特征在于：步骤（1)所用 黄土为陕西西安地区黄土；步骤（3)得到的最优含水率为17%，最大干密度为1. 70g/cm3。
【文档编号】A01B77/00GK104350829SQ201410653965
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】崔素丽, 司冬冬 申请人:西北大学