一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用的制作方法

本发明涉及岩土工程技术领域，具体为一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。

背景技术：

在工程建设过程中，现有的砂石材料已远远不能满足日益增长的工程建设需要。另外，对于砂石的大量开采会造成严重的自然环境破坏，会导致大量耕地被毁，影响河道河势稳定、桥梁和通航安全，带来防洪安全隐患。为此，人们开始研究以土壤作为工程材料，在保证工程建设的同时，有效节约砂石的用量，降低工程成本，减少对自然资源的破坏。

目前，通常采用土壤改良剂对土壤进行改性，其改良机理如下：土壤改良剂在与土壤细微颗粒接触时，发生多种物理和化学反应，使界面形成牢固的多结晶聚集体，改变颗粒界面接触的本质，使土壤具有工程特性。在工程应用时，土壤改良剂加固土采用就地取材的土壤作为主要建筑材料，可以利用土壤作为主要骨料，加入一定的土壤改良剂，改变土壤的理化性质，使其能够作为建筑材料被利用。

常用的土壤改良剂主要包括如下几类：水泥类的；石灰类的；用水泥、石灰混合加固；用石灰、粉煤灰、少量外加剂加固等。然而，这些改良剂对路基的加固作用各有优缺点，如水泥改良土早期强度较高，但水泥改良土在温度、湿度变化时，易产生裂缝，而影响面层的稳定性，当细颗粒含量高、水泥用量大时，开裂更为严重。石灰改良土具有良好的力学性能，但是它的初期强度较低和水稳定性较差。

其中，粉性土是含粉土粒较多的土。粉性土的水稳性差，毛细作用大，干燥时有较高强度，随含水量的增加强度显著下降。干时虽有黏性，但易于破碎，浸水时容易成为流动状态。粉性土属于不良的公路用土，如必须用粉性土填筑路基，则应采取技术措施改良土质并加强排水、采取隔离水等措施。

基于粉性土黏性不够、保水性不足的特性，开挖后通常被直接废弃，难以将其用于工程建设中，不仅导致工程周期延长，施工成本增高，对于粉性土的处理也成为一个难题。

为此，迫切需要一种新的、用于粉性土的改良剂，以满足实际应用的需求。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对粉性土自身存在黏性不够、保水性不足的缺陷，开挖后通常被直接废弃，难以将其用于工程建设中，导致工程周期延长，成本升高，且粉性土难于处理的问题，提供一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。本申请提供一种用于粉性土的、新的改良剂，其能在提高强度的前提下，大幅缩短改良时间，有利于工程应用的需求。进一步，将本发明应用于工程实际时，其以粉性土为作用对象，通过改良剂的作用，使得制备的改良体具有良好的强度，又有效避免了粉性土的长途运输，节省了运输费用，且有利于节约资源、保护环境，具有较好的经济价值和实用价值。另外，本申请施工简单，效果明显，改良时间短，能够大幅缩短施工周期，具有较高的应用价值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种粉性土用改良剂，包括如下质量份数比的组分：15～25份水泥、3～6份生石灰、2～6份羧甲基纤维素钠、3～7份磷石膏、8～12份煤粉灰、5～10份石英砂、3～5份磷酸氢钠、1～3份三乙醇胺、1～4份辛烷基磺酸钠。

包括如下质量份数比的组分：20～25份水泥、3～6份生石灰、2～4份羧甲基纤维素钠、4～6份磷石膏、10～12份煤粉灰、8～10份石英砂、4～5份磷酸氢钠、2～3份三乙醇胺、2～4份辛烷基磺酸钠。

所述水泥为425级普通硅酸盐水泥。

前述改良剂在工程中的应用。

前述改良剂在粉性土改良中的应用。

以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的5wt％～15wt％。

以土壤的质量计，所述改良剂的添加量为土壤质量的8wt％～12wt％。

针对前述问题，本申请针对黏性不够、保水性不足的粉性土，提供一种粉性土用改良剂及其在粉性土改良中的应用。本申请中，以水泥、生石灰、羧甲基纤维素钠、磷石膏、石英砂、煤粉灰、磷酸氢钠、三乙醇胺、辛烷基磺酸钠为原料，制备出一种专用于粉性土的改良剂。其中，磷石膏作为湿法生产磷酸时产生的副产品，其产量巨大，但利用率不足10％。磷石膏的低利用率与大量堆积严重限制了磷肥工业的生存与发展，并且成为了一种污染源。为此，本发明变废为宝，以磷石膏为原料，通过其与其他组分之间的互配，制备出一种全新的环保型改良剂。采用本发明，能有效减少磷石膏对耕地的占用，降低磷石膏对环境的破坏。同时，磷石膏用于本发明的改良剂中，能有效提高土壤的性能。

另外，如前所述，粉性土具有黏度不足、保水性差的缺点，为此本发明对组分配比进行了全新的改进。现有技术中，主要采用微生物改良砂土，例如《微生物改良砂土的进展研究》(梁仕华等，《工业建筑》2018年第48卷第7期)。而本发明采用了完全不同的处理方式，本发明中，粉性土主要来源于河沙、淤泥、河滩。该改良剂作用时，采用高分子材料将土壤颗粒吸附在一起，并为颗粒提供骨架支撑，最后通过黏结剂将各组分有效结合在一起，形成高强度、能满足工业应用的改良体，有效解决粉性土无法用于改良体的缺陷。

进一步，本发明请求保护该改良剂在粉性土改良中的应用。

实验结果表明，针对粉性土，本发明制备出具有较高强度的改良体，有效解决现有粉性土难于进行改良的难题。与微生物砂土改良方法相比，本发明能大幅降低工程操作要求，具有操作方便，工程成本低，改良强度高等优点，对于粉性土的改良应用具有重要的进步意义和实用价值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1)本发明施工简单，操作方法，适应性强；

2)将本发明用于粉性土改良时，能制备出具有较高强度的改良体，满足工程建筑的需要；

3)本发明的原料易得，成本低廉，且变废为宝，对环境友好，节能环保，工程造价低，效益好；

4)本发明成本低廉，经济实用，能对粉性土进行了就地处理，有利于减少建材的运输成本和粉性土的转运、填埋成本，降低工程造价；

5)本发明对环境友好，能有效降低环境污染，避免资源破坏，符合生态可持续发展的需求；

6)本发明的改良剂用于粉性土时，具有强度高、水稳定好的优点，值得大规模推广和应用。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为实施例1的测试结果图。

图2为实施例2的测试结果图。

图3为对照组的土体搅拌后的状态图。

图4为参照组的土体搅拌后的状态图。

图5为对照组的土体在自然环境下的改良现象图。

图6为参照组的土体在自然环境下的改良现象图一。

图7为参照组的土体在自然环境下的改良现象图二。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例中，改良剂的质量百分比如下表1所示，表1中各组分为质量份数比。

表1

对本实施例的改良剂进行性能测试(测试时土壤的添加量为土壤质量的10wt％)，实验结果如图1所示。

实施例2

本实施例中，改良剂的质量百分比如下表2所示，表2中各组分为质量份数比。

表2

对本实施例的改良剂进行性能测试(测试时土壤的添加量为土壤质量的10wt％)，实验结果如图2所示(图2中，上方曲线为7天后测试结果，下方曲线为3天后测试结果)。

从图2中可以看出，经过配方的改进，实施例2中改良剂的性能相对实施例1得到显著的提升。

为了进一步说明本发明的改良效果，申请人进行了如下对比实验：以标号g23为参照组，以普通改良剂作为对照组，进行测试。

图3给出了对照组的土体搅拌后的状态图，图4给出了参照组的土体搅拌后的状态图。图5给出了对照组的土体在自然环境下的改良现象，图6、图7给出了参照组的土体在自然环境下的改良现象。从图中可以看出：采用发明，土体能迅速变干，并且自然放置状态下颗粒化明显，未出现板结。

进一步，实验结果表明：针对粉性土，采用本发明能够制备出具有较高强度的改良体，能够有效满足实际应用的需要，具有较好的效果。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。