一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法

本发明涉及岩土工程，具体为一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法。

背景技术：

1、膨胀土是一种具有特殊性质的土壤，其主要特征是在湿度变化时会显著膨胀和收缩。这种土壤在干燥时会收缩并产生裂缝，而在湿润时会膨胀。膨胀土的主要成分是蒙脱石黏土矿物，这种矿物具有很强的吸水膨胀能力，膨胀土改良是为了减少其膨胀和收缩特性，从而提高其在工程应用中的稳定性和可靠性。

2、目前，针对膨胀土改良的方法主要包括化学改良、物理改良和生物改良等。其中，化学改良法通过添加石灰、水泥等化学剂来改变膨胀土的化学性质，减少其膨胀性；物理改良法通过改良土壤的物理结构，如添加砂、石子等颗粒材料，来提高其稳定性；生物改良法通过引入植物根系来改善土壤结构，降低膨胀性。然而，这些方法在实际应用中存在一些不足。

3、化学改良法：虽然可以显著降低膨胀土的膨胀性，但通常需要大量的化学改良剂，成本较高，且可能对环境造成污染。

4、物理改良法：需要大量的物理材料，施工过程中需要耗费大量人力物力，且效果受限于材料的性质和添加量。

5、生物改良法：适用范围较小，效果受环境条件限制，难以在短时间内实现显著改良效果。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法，解决了难以在短时间内实现显著改良效果，且在改良时对环境造成污染的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，包括以下步骤；

3、a，将氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛和氧化锰进行混合，得到碱渣混合物；

4、b，对碱渣混合物进行颗粒筛分，保留粒径为0.075mm～10mm之间的碱渣颗粒；

5、c，对碱渣进行预处理，包括水洗、酸洗和中和处理，并进行干燥处理；

6、d，使用混合设备将预处理后的碱渣与膨胀土按质量比5％～20％混合，调节含水量至最佳含水量；

7、e，添加改良剂，包括以下一种或多种成分，粉煤灰、石灰、硅灰和脲酶，安碱渣与改良剂质量比95％:5％进行二次混合。

8、优选的，所述步骤a中所述碱渣成分比例包括氧化钙30％～50％、氧化镁5％～10％、二氧化硅10％～20％、氧化铝1％～5％、氧化铁20％～40％、二氧化钛0.5％～2％和氧化锰1％～5％。

9、优选的，所述步骤b中筛分设备为振动筛，并设置筛孔尺寸为0.075mm～10mm。

10、优选的，所述步骤c中预处理包括以下步骤；

11、c，1、将碱渣颗粒放入清洗槽中，使用循环水洗涤20min～30min，去除科兴有害杂质；

12、c，2、在将碱渣放入稀盐酸内进行洗涤15min～20min，稀盐酸浓度控制在5％～12％，以去除重金属杂质，并在酸洗后进行中和处理，确保ph值在5～9；

13、c，3、对预处理后的碱渣进行干燥处理，干燥温度控制在60℃～100℃。

14、优选的，所述步骤d中混合设备为螺旋搅拌器，使碱渣与膨胀土均匀混合，混合时间为10min～25min。

15、优选的，所述步骤d中含水量控制在10％～15％。

16、优选的，一种脲酶碱渣改良膨胀土的施工方法，包括以下步骤；

17、步骤一；使用振动筛分设备，将碱渣进行分级筛分，设定筛分设备的筛孔尺寸为0.075mm～10mm，以确保粒径超过10mm的颗粒被筛除，保留粒径为0.075mm～10mm之间的碱渣颗粒，将筛分后的碱渣颗粒进行收集；

18、步骤二，将筛分后的碱渣颗粒放入清洗槽中，使用循环水洗涤20min～30min，以去除可溶性有害杂质，使用稀盐酸对碱渣颗粒进行酸洗处理15min～20min，浓度控制在5％～12％，以去除重金属杂质，酸洗后进行中和处理，确保碱渣的ph值在5～9，避免对土壤和环境造成二次污染，对预处理后的碱渣进行干燥处理，干燥温度控制在60℃～100℃，以防止碱渣颗粒发生化学变化；

19、步骤三，使用螺旋搅拌器将预处理后的碱渣与膨胀土按确定比例进行均匀混合，混合时间为10min～25min，在混合过程中，根据土壤最佳含水量适量加水，含水量控制在10％～15％，确保混合物湿度达到最佳状态，添加改良剂，包括粉煤灰、石灰、硅灰和脲酶，按碱渣与改良剂质量比95％：5％进行二次混合，混合时间为10min～25min，确保改良剂均匀分布在混合物中；

20、步骤四，场地清理后，将混合均匀的碱渣膨胀土混合物分层铺设，每层厚度控制在15mm～20mm，使用振动压路机逐层进行压实，对改良后的膨胀土进行表面处理，喷洒固化剂，以形成保护层，减少表面风化和侵蚀。

21、本发明提供了一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法。具备以下

22、有益效果：

23、1、本发明通过对碱渣进行预处理，包括水洗、酸洗和中和处理，有效去除了碱渣中的重金属杂质与溶解性盐，并使土壤的ph值趋于中性避免导致的土壤酸化或碱化问题，进一步改善了土壤的化学性质，达到减少了土壤的污染的效果。

24、2、本发明通过碱渣中的氧化钙与膨胀土中的硅酸盐、铝酸盐发生反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙，这些生成物填充在土壤颗粒间隙中，形成稳定的土壤结构，增强土壤的强度和稳定性，碱渣中的钙离子、镁离子与膨胀土中的钠离子发生离子交换反应，降低膨胀土中的钠离子浓度，从而降低土壤的膨胀潜力。

25、3、本发明通过添加改良剂，通过粉煤灰中的活性成分与碱渣中的成分发生化学反应，生成水化硅酸钙等胶结物质，增强土壤的强度和稳定性，石灰能够显著提高土壤的无侧限抗压强度，使改良后的膨胀土具备更好的承载能力硅灰中的活性二氧化硅能与碱渣中的钙化合物发生反应，生成更多的水化硅酸钙，增强土壤的结构稳定性和抗压强度，矿粉中的活性成分能与碱渣和膨胀土中的成分发生反应，生成具有胶结性的化合物，提高土壤的强度和耐久性，脲酶可以通过诱导微生物诱导碳酸钙沉淀，脲酶催化脲分解生成碳酸氢盐和氨，碳酸氢盐在与环境中的钙离子反应后形成碳酸钙沉淀，能够填充土壤颗粒之间的孔隙，从而提高土壤的强度和稳定性。

技术特征：

1.一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述步骤a中所述碱渣成分比例包括氧化钙30％—50％、氧化镁5％～10％、二氧化硅10％～20％、氧化铝1％～5％、氧化铁20％～40％、二氧化钛0.5％～2％和氧化锰1％～5％。

3.根据权利要求1所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述步骤b中筛分设备为振动筛，并设置筛孔尺寸为0.075mm～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述步骤c中预处理包括以下步骤；

5.根据权利要求1所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述步骤d中混合设备为螺旋搅拌器，使碱渣与膨胀土均匀混合，混合时间为10min～25min。

6.根据权利要求1所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，其特征在于，所述步骤d中含水量控制在10％～15％。

7.一种脲酶碱渣改良膨胀土的施工方法，其特征在于，使用上述权利要求1～8任一项所述的一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法，包括以下步骤；

技术总结
本发明涉及岩土工程技术领域，提供了一种脲酶碱渣改良膨胀土的方法及其施工方法，包括以下步骤；a，将氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、二氧化钛和氧化锰进行混合，得到碱渣混合物；b，对碱渣混合物进行颗粒筛分，保留粒径为0.075mm～10mm之间的碱渣颗粒；c，对碱渣进行预处理，包括水洗、酸洗和中和处理，并进行干燥处理；d，使用混合设备将预处理后的碱渣与膨胀土按质量比5％～20％混合，调节含水量至最佳含水量。通过对碱渣进行预处理，包括水洗、酸洗和中和处理，有效去除了碱渣中的重金属杂质与溶解性盐，并使土壤的pH值趋于中性，避免导致的土壤酸化或碱化问题，进一步改善了土壤的化学性质，达到减少了土壤的污染的效果。

技术研发人员：宋宇,李嘉琦,江嘉辉,成继春,张建伟,郑俊杰
受保护的技术使用者：桂林理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/1/28