专利名称：电石渣改良膨胀土的方法及施工方法
技术领域：
本发明涉及的是一种膨胀土改良方法，特别是一种利用电石渣降低膨胀土胀缩性的膨胀土改良方法。属于岩土工程技术领域。
背景技术：
到目前为止，膨胀土改良方法主要有物理改良法、化学改良法、换土法和生物改良法。(1)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。物理改良法施工简单，但施工条件、适用范围有限。(2)化学改良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与土之间的相互作用，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。(3)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。(4)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。以上改良方法中，化学改良方法从根本上对膨胀土的性质进行改良，效果稳定可靠，具有很好的应用前景，其中比较成熟和常用的方法是在膨胀土填料中掺入石灰、水泥等，其改良机理都是硅酸盐和铝的水化物与土颗粒相互间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而改善土体的胀缩性。由于中国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一，在实际工程中会遇到大量的膨胀土问题，在将膨胀土作为路基填料时，需要用大量的石灰对其进行改良处理使其达到相关的规范要求后才能使用。虽然石灰的价格相对便宜，但是由于用量很大，在工程成本中占有比较大的比重，所以寻找更加经济、有效的改良剂和改良方法至关重要。水解电石制取乙炔时大量排放的电石渣综合利用的程度很低，大多采用填埋或堆存的处理方法，占用、侵蚀了大量土地，对周边的环境造成危害，同时也是对资源极大的浪费。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种经济、环保的膨胀土改良方法及施工方法。该改良方法能有效的解决膨胀土填料胀缩变形破坏问题。本发明的技术解决方案为一种电石渣改良膨胀土的方法，步骤为第一步，根据电石渣质量所需改良土体的干土质量=4 100 8 100，称取所需的电石渣，将所需改良土体与称量好的电石渣拌和均勻，得到混合物；第二步，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中重型击实试验确定混合物的
3最优含水率《。pt ；第三步，将第一步得到的混合物风干至含水率ω_ 的范围内，得到电石渣改良土。所述的改良施工方法为将得到的电石渣改良土在施工面铺设，铺设的厚度为 20-80cm,先由推土机粗平，然后由大型压路机精平，最后进行压实。本发明的改良方法对膨胀土的改良原理电石渣的主要化学成分是Ca(0H)2，它改良膨胀土的机理概括起来有以下四个方面(1)电石渣加入膨胀土中后，通过用高价的Ca2+离子置换低价的Na+和K+离子，同时也增加了离子的浓度来减少吸着水膜的厚度，从而达到消除膨胀性的目的；(2)电石渣加入土中后，经过物理作用和化学作用，电石渣改良土发生团聚，随之生成胶凝物，形成凝胶团聚结构；随着龄期的不断增长，胶凝结构层加厚，结晶体的网架加密，形成了胶凝结晶的网状混合结构，使电石渣土的水稳性得到提高；C3)适量的电石渣可同土中大量存在的硅、铝发生化学反应，产生较强的黏结物质；在产生黏结物质的同时还会提供一种高碱性的环境，在这种高碱性的环境中，主要生成含水的硅酸钙和硅酸铝，使土的水稳定性和强度不断提高， 土的结构也发生较大的改变。本发明的优点本发明直接使用废弃的电石渣改良膨胀土，既节约了工程成本，又使废弃电石渣得到再利用，保护了环境，又为膨胀土填料的改良提供了一种新的方法。
具体实施例方式实施例1改良土的配制，以配制1040g改良土为例其步骤如下(1)所需改良土体的干土质量为lOOOg，按质量百分比为4% (电石渣质量干土质量=4 100)称取所需的电石渣 40g，将所需改良土体与40g电石渣混合均勻，得到混合物；(2)按照《公路土工试验规程》 (JTG E40-2007)重型击实试验确定混合物最优含水率；(；3)将(1)中得到的混合物风干至含水率ω。ρ ω。ρ +3%的范围内，得到电石渣改良膨胀土。改良施工步骤为将得到的电石渣改良土在施工面铺设，铺设的厚度为20-80cm， 先由推土机粗平，然后由大型压路机精平，最后进行压实。改良效果按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)所做的自由膨胀率试验和胀缩总率试验，纯膨胀土的自由膨胀率为50%，胀缩总率为5. 602%，当掺电石渣率达到4% 时，改良土体的自由膨胀率仅为20%，胀缩总率仅为0. 223%，满足公路路基施工技术规范所规定的改良膨胀土的自由膨胀率Fs ^ 40%和胀缩总率eps ^ 0. 7%的要求。实施例2改良土的配制，以配制1060g改良土为例其步骤如下(1)所需改良土体的干土质量为lOOOg，按质量百分比为6% (电石渣质量干土质量=6 100)称取所需的电石渣60g，将所需改良土体与60g电石渣混合均勻得到混合物；(2)按照《公路土工试验规程》 (JTG E40-2007)重型击实试验确定混合物的最优含水率；( 将(1)得到的混合物风干至含水率ω。ρ ω。ρ +3%的范围内，得到电石渣改良膨胀土。改良施工步骤为将得到的电石渣改良土在施工面铺设，铺设的厚度为20-80cm，先由推土机粗平，然后由大型压路机精平，最后进行压实。改良效果按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)所做的自由膨胀率试验和胀缩总率试验，纯膨胀土的自由膨胀率为50%，胀缩总率为5. 602%，当掺电石渣率达到6% 时，改良土体的自由膨胀率仅为18%，胀缩总率仅为0. 110%，满足公路路基施工技术规范所规定的改良膨胀土的自由膨胀率Fs ^ 40%和胀缩总率eps ^ 0. 7%的要求。实施例3改良土的配制，以配制IOSOg改良土为例其步骤如下(1)所需改良土体的干土质量为lOOOg，按质量百分比为8% (电石渣质量干土质量=8 100)称取所需的电石渣 80g，将所需改良土体与80g电石渣混合均勻，得到混合物；(2)按照《公路土工试验规程》 (JTG E40-2007)重型击实试验确定混合物的最优含水率；(；3)将(1)得到的混合物风干至含水率ω。ρ ω。ρ +3%的范围内，得到电石渣改良膨胀土。改良施工步骤为将得到的电石渣改良土在施工面铺设，铺设的厚度为20-80cm， 先由推土机粗平，然后由大型压路机精平，最后进行压实。改良效果按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)所做的自由膨胀率试验和胀缩总率试验，纯膨胀土的自由膨胀率为50%，胀缩总率为5. 602%，当掺电石渣率达到6% 时，改良土体的自由膨胀率仅为20%，胀缩总率仅为0. 185%，满足公路路基施工技术规范所规定的改良膨胀土的自由膨胀率Fs ^ 40%和胀缩总率eDS ^ 0. 7%的要求。
权利要求
1.一种电石渣改良膨胀土的方法，其特征在于，步骤为第一步，根据电石渣质量所需改良土体的干土质量=4 100 8 100，称取所需的电石渣，将所需改良土体与称量好的电石渣拌和均勻，得到混合物；第二步，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)中重型击实试验确定混合物的最优含水率ω。Ρ ；第三步，将第一步得到的混合物风干至含水率《。pt ω。ρ +3%的范围内，得到电石渣改良土。
2.根据权利要求1所述的电石渣改良膨胀土的方法得到的电石渣改良土的施工方法， 其特征在于将得到的电石渣改良土在施工面铺设，铺设的厚度为20-80cm，先由推土机粗平，然后由大型压路机精平，最后进行压实。
全文摘要
本发明公开了一种电石渣改良膨胀土的方法及施工方法，其步骤为第一步，根据电石渣质量∶所需改良土体的干土质量＝4∶100～8∶100，称取所需的电石渣，将所需改良土体与称量好的电石渣拌和均匀；第二步，按照重型击实试验确定最优含水率ωopt；第三步，将混合物风干至含水率ωopt～ωopt+3％的范围内，得到电石渣改良土。使用上述方法得到的电石渣改良土的施工方法，将得到的电石渣改良土在施工面铺设厚度为20-80cm，由推土机粗平和大型压路机精平后进行压实。本发明直接使用废弃的电石渣改良膨胀土，既节约了工程成本，又使废弃电石渣得到再利用，保护了环境，又为膨胀土填料的改良提供了一种新的方法。
文档编号C04B14/00GK102249581SQ201110127110
公开日2011年11月23日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者张文慧, 张海霞, 张福海, 李守德, 王保田, 邓兵强 申请人:河海大学