高强度防水性盐渍粉土固化剂及固化方法

摘要

本发明公开了一种高强度防水性盐渍粉土固化剂及固化方法，属于道路工程领域。所述固化剂由质量比为20～60:40～80的骨架组分与粘结组分组成，所述骨架组分为具有级配特征的碎石，所述粘结组分包括拌合站回收粉和乳化沥青，回收粉与乳化沥青的质量比为70～90:10～30。与现有技术相比，本发明的盐渍粉土固化剂及固化方法可以有效增加路基土的固化强度与防水抗裂效果，极大的提升路基土填筑的工程质量，并解决了拌合站除尘回收废粉的再利用问题，具有很好的推广应用价值。

权利要求

1.高强度防水性盐渍粉土固化剂，其特征在于：由质量比为20 60:40 80的骨架组分与~ ~粘结组分组成，所述骨架组分为具有级配特征的碎石，所述粘结组分包括拌合站回收粉和乳化沥青，回收粉与乳化沥青的质量比为70 90:10 30，~ ~

所述碎石为0‑3mm石灰岩，碎石级配满足2.36mm的通过率大于80%、0.075mm的通过率小于15%，所述乳化沥青为阴离子型乳化沥青，其固含量范围为35%‑55%。

2.根据权利要求1所述的高强度防水性盐渍粉土固化剂，其特征在于：所述粘结组分还包括粉煤灰，粉煤灰、回收粉与乳化沥青的质量比为35 45: 35 45:10 30。

~ ~ ~

3.高强度防水性盐渍粉土固化方法，其特征在于：以权利要求1所述固化剂对盐渍粉土进行固化处理，固化剂掺量为5%‑8%。

4.根据权利要求3所述的高强度防水性盐渍粉土固化方法，其特征在于固化处理包括以下步骤：S1.将骨架组分与干燥的盐渍粉土进行掺配并充分拌和均匀；

S2.加入粘结组分，其中，先将拌合站回收粉进行掺加，充分拌和均匀后再加入乳化沥青拌和均匀；

S3.加入适量水，并充分搅拌，使固化土达到最佳含水率与最大干密度状态。

5.高强度防水性盐渍粉土固化方法，其特征在于：以权利要求2所述固化剂对盐渍粉土进行固化处理，固化剂掺量为5%‑8%。

6.根据权利要求5所述的高强度防水性盐渍粉土固化方法，其特征在于固化处理包括以下步骤：S1.将骨架组分与干燥的盐渍粉土进行掺配并充分拌和均匀；

S2.加入粘结组分，其中，先将粉煤灰、拌合站回收粉进行掺加，充分拌和均匀后再加入乳化沥青拌和均匀；

S3.加入适量水，并充分搅拌，使固化土达到最佳含水率与最大干密度状态。

说明书

高强度防水性盐渍粉土固化剂及固化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种高强度防水性盐渍粉土固化剂及固化方法。

背景技术

[0002] 随着我国经济建设的不断发展，大量的基础设施建设正在持续进行，包括路基路面的建设与施工等。由于我国国土面积广，不同地区的土质条件存在一定的差异，在工程建设中，有些地区的天然土质不能够直接作为建筑物的地基或者公路路基使用，其中就包括粉土。

[0003] 粉土在我国多地区均有分布，其工程特性较差，主要原因为比表面积小，塑性低，颗粒之间的内聚力弱，水稳定性弱等特点，并且粉土中粉粒的占比较大，导致了粉土的颗粒级配差，颗粒磨圆度较高，故在施工时难以压实，具有干燥时较易产生扬尘、潮湿后易流动、土体内部毛细水上升高度较大等特点，所以粉土路基的处理是亟待解决的工程难题，尤其是针对于沿海地区的盐渍化粉土，土壤中含有一定的盐分，遇水后快速溶解，强度大幅度降低，自身性质极不稳定，大大加剧了路基质量的保证与施工难度。

[0004] 除了将土体进行换填以外，对粉土进行固化处理是目前较为简便的处理方式，国内一般采用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合材料，并通过掺加适量的水与土体进行拌和，生成胶凝状物质，以起到固化的效果。然而，通过传统的固化手段生成胶凝产物仅仅增加了土体间的粘结力，不能极大的提升固化土的强度。

发明内容

[0005] 本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种高强度防水性盐渍粉土固化剂。该固化剂能够极大提升固化土强度，并起到防水损害及低温抗裂的效果。

[0006] 本发明进一步的技术任务是提供一种高强度防水性盐渍粉土固化方法。

[0007] 本发明的技术任务是按以下方式实现的：一种高强度防水性盐渍粉土固化剂，由骨架组分与粘结组分组成，所述骨架组分为具有级配特征的碎石，所述粘结组分为拌合站回收粉和乳化沥青。

[0008] 石料的强度要远远高于土体，可以较好的形成骨架结构。以碎石为骨架组分能够实现对整体结构的骨架支撑，较好的增加土体强度的作用。拌合站除尘废粉含有大量的石粉，以拌合站除尘废粉与阴离子乳化沥青组成的粘结组分，形成乳化沥青胶浆，可以起到骨架填充及颗粒粘结的效果，更好的提升土体的强度与稳定性。因此，本发明将具有级配特征的碎石和回收粉加入到盐渍土中，使粉土同时具备骨架与粘结效果，不仅可以提升粉土固化强度，又保证了工程的经济性。另外，适量乳化沥青的加入既可以起到防水抗裂的效果，又能通裹覆于石料表面，增加石料与粉土颗粒的粘结力，进而增大粉土固化的强度。

[0009] 作为优选，所述骨架组分为具有一定级配特征的0‑3mm石灰岩碎石，碎石级配满足2.36mm的通过率大于80％、0.075mm的通过率小于15％。

[0010] 固化剂中骨架组分的比例与碎石的粒径相关，对于粒径偏细的碎石，其掺加比例相对较高。作为优选，所述骨架组分与粘结组分的质量比为20～60:40～80，更为优选的是30～50:50～70。

[0011] 作为优选，可将一部分回收粉用粉煤灰代替，粉煤灰、回收粉与乳化沥青的质量比为35～45:35～45:10～30，优选为35:40:25。可以利用粉煤灰的碱激发效果，更好的增加固化土的强度，促进胶凝产物的生成。

[0012] 粘结组分中，所述乳化沥青为阴离子型乳化沥青，其固含量范围为35％‑55％，考虑固化效果与经济性，优选为40％‑45％。

[0013] 所述拌合站回收粉为道路工程中拌合站除尘废粉，含有大量的石粉，主要成分为CaCO3、SiO2、CaO、硅酸盐等。

[0014] 拌合站回收粉与乳化沥青的质量比为70～90:10～30，优选为75～85:15～25。可根据拌合站回收粉中钙化物的含量进行合理掺配，例如：氧化钙含量越多，可形成的胶凝结合物越多，固化效果越明显，在满足强度要求的情况下，拌合站回收粉的掺配比例可适当降低。

[0015] 以本发明固化剂对粉土进行固化处理时，可直接将盐渍粉土、骨架组分、粘结组分复合掺配使用，一般采用外掺法使用，即土体的总质量百分比为100％，固化剂用量为土体质量的5％‑8％，优选为6.7％～6.9％。

[0016] 但为了达到更好的防水性能及强度，本发明高强度防水性盐渍粉土固化方法包括以下步骤：

[0017] S1.将骨架组分与干燥的盐渍粉土进行掺配并充分拌和均匀；

[0018] S2.加入粘结组分，其中，先将回收粉进行掺加，充分拌和均匀后再加入乳化沥青拌和均匀；

[0019] S3.加入适量水，并充分搅拌，使固化土达到最佳含水率与最大干密度状态。

[0020] 步骤S3中水的用量与乳化沥青中水的量之和满足土的最佳含水量即可，最佳含水量可通过土的击实试验得到。

[0021] 当粘结组分中包含粉煤灰时，可以在步骤S2中将粉煤灰与回收粉一起加入骨架组分与盐渍粉土的混合物中。

[0022] 与现有技术相比，本发明的高强度防水性盐渍粉土固化剂及固化方法具有以下突出地有益效果：

[0023] 一、利用细碎石在土体内部形成骨架结构，大幅度提升了土体的固化强度，可以更好的承受来自土体上部的荷载，进而提升盐渍粉土的工程特性；

[0024] 二、拌合站回收粉中含有氧化钙等含有钙离子的物质，强度较高，掺入到土体中，不仅可以提高土体的强度，并且通过部分钙化物的胶凝反应生成的胶凝物质，可以将土体颗粒包裹粘结，形成更高的强度；

[0025] 三、回收粉价格低廉，保证了工程经济性的同时，也实现了废弃资源的利用；

[0026] 四、乳化沥青的掺加，可在土体内部及表面形成一层良好防水层，防止水对盐渍土的损害，并且通过对乳化沥青阴阳离子调控，可增加颗粒间的吸引，促使土颗粒凝结，将土颗粒与碎石颗粒更好的粘结在一起，提升压实密度，增大土的抗压强度，减小收缩膨胀率，增加土体的水稳性定等。

具体实施方式

[0027] 以具体实施例对本发明的高强度防水性盐渍粉土固化方法及其制备方法作以下详细地说明。

[0028] 粉土性能分析：

[0029] 根据盐渍粉土的特点进行成分分析，确定其含盐量的大小及盐渍土的类型。经检测，本发明实施例所用盐渍土CaCO3含量为12％，属于碳酸盐渍土。对烘干后的盐渍土样进行筛分试验与液塑限的测定，并通过击实试验测定其最佳含水率为14.25％，最大干密度为3
1.88g/cm。保证掺加乳化沥青中水的量与后续的掺加水量之和满足土的最佳含水量。

[0030] 试验方法：

[0031] 本发明实施例采用7d无侧限抗压强度试验方法，试件大小为50*50mm的圆柱体试件，试件的制作过程中，称取一定量的烘干盐渍土，通过试验确定其最佳含水量与最大干密度，按土体的最佳含水量，计算掺入特定固含量的乳化沥青后，另需加入水的质量，以及按照特定的压实度计算每个圆柱体试件需要土体及固化剂的总质量。最后进行试件的成型、养生及抗压强度测试，养生时间为7天，为了进一步说明水稳定特性，部分试件应浸水一天后再进行抗压强度试验。

[0032] 【实施例1～5】

[0033] 一种高强度防水性盐渍土固化剂，其组成成分为骨架组分和粘结组分。实施例1～5采用骨架组分与粘结组分的质量比为20:80、30:70、40:60、50:50、60:40。

[0034] 所述骨架组分为0‑3mm石灰岩碎石，具体各筛孔通过率如表1：

[0035] 表1：实施例1～5中0‑3mm碎石各筛孔通过率

[0036]筛孔空隙(mm) 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率％ 100 83.3 62.4 42.5 32.1 16.7 8.2
通过率范围 100 80‑100 50‑80 25‑60 8‑45 0～25 0～15

[0037] 所述粘结组分为拌合站回收粉和阴离子乳化沥青。回收粉与乳化沥青的质量比为75:25、80:20、85:15，乳化沥青固含量采用45％。

[0038] 固化剂掺量按土体质量的6.8％掺加。养生龄期均为7天，并对浸水后的试件进行抗压强度的试验与分析。各组分平均无侧限抗压强度值如表2所示：

[0039] 表2.不同配比的固化土在不同条件下的无侧限抗压强度(MPa)

[0040]

[0041] 从表中可以看出，粘结组分中的各部分比例不变时，随着骨架组分占比的不断增加，无侧限抗压强度呈现先增大后减小的趋势，所以当骨架组分与粘结组分质量比为40:60时，强度效果最佳。而在回收粉掺量逐渐增加，乳化沥青掺量减少时，强度逐渐减小，且回收粉与乳化沥青的质量比为90:10时，其浸水后的强度已不满足路基承载力的强度要求。说明回收粉的掺量不宜过多，否则影响其强度值。而由不同的养生方式可以看出，随着乳化沥青的掺量的减小，其浸水后的试件强度逐渐下降，说明乳化沥青对固化土的防水性起到了主要作用，且掺量越高，防水能力越强，试件在浸水后的强度越高。但乳化沥青的价格较贵，所以需要对乳化沥青的用量酌情处理，所以，综合考虑回收粉与乳化沥青取质量比为80:20左右。

[0042] 【实施例6～9】

[0043] 一种高强度防水性盐渍粉土固化剂，由骨架组分、粘结组分组成，骨架组分与粘结组分的质量比为40:60。

[0044] 所述骨架组分为0‑3mm石灰岩碎石，具体各筛孔通过率如表3：

[0045] 表3：实施例6～9中0‑3mm碎石各筛孔通过率

[0046] 筛孔空隙(mm) 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075通过率％ 100 82.7 63.8 44.7 33.5 17.2 9.6
通过率范围 100 80‑100 50‑80 25‑60 8‑45 0～25 0～15

[0047] 粘结组分为回收粉与阴离子乳化沥青，回收粉与乳化沥青质量比为80:20，其中乳化沥青固含量为35％、40％、45％、50％、55％。实施例6～9中，固化剂掺量设定为5.8％、6.8％、7.8％、8.8％四种。各组分的无侧限抗压强度值如表4所示：

[0048] 表4.不同固化剂掺量的无侧限抗压强度(MPa)

[0049]

[0050] 由表4可以看出，随着固化剂掺量的逐渐增加，无侧限强度逐渐增加，且两种养生状态下的强度均提升较大，说明固化剂对盐渍土固化效果明显，但固化剂掺量不断增加，无侧限抗压强度的增长率不断减小；随着乳化沥青固含量的增加，无侧限抗压强度先增大后走平，且浸水养生下的强度变化基本不大，所以，考虑工程经济性的影响，乳化沥青的固含量在40％‑45％左右较为合理，固化剂的综合最佳掺量可以定为6.8％左右。

[0051] 【实施例10～12】

[0052] 一种高强度防水性盐渍粉土固化剂，由骨架组分、粘结组分组成，骨架组分与粘结组分的质量比为40:60。

[0053] 所述骨架组分为0‑3mm石灰岩碎石，具体各筛孔通过率如表5：

[0054] 表5：实施例10～12中0‑3mm碎石各筛孔通过率

[0055] 筛孔空隙(mm) 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075通过率％ 100 85.7 66.4 47.5 31.6 19.7 8.4
通过率范围 100 80‑100 50‑80 25‑60 8‑45 0～25 0～15

[0056] 粘结组分为回收粉与阴离子乳化沥青，回收粉采用山东省聊城市、泰安市、济宁市的三处沥青拌合站回收粉，均为二级除尘下的石灰岩回收石粉，但除尘效果略有偏差。设定回收粉与乳化沥青质量比为80:20，其中乳化沥青固含量为45％。实施例10～12中，固化剂掺量设定为6.8％。各组分的无侧限抗压强度值如表6所示：

[0057] 表6.掺加不同拌合站回收粉的无侧限抗压强度(MPa)

[0058]

[0059] 【实施例13～15】

[0060] 一种高强度防水性盐渍粉土固化剂，由骨架组分、粘结组分组成，骨架组分与粘结组分的质量比为40:60。

[0061] 所述骨架组分为0‑3mm石灰岩碎石，具体各筛孔通过率如表7：

[0062] 表7：实施例13～15中0‑3mm碎石各筛孔通过率

[0063]筛孔空隙(mm) 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过率％ 100 88.1 69.0 49.1 33.5 14.7 7.2
通过率范围 100 80‑100 50‑80 25‑60 8‑45 0～25 0～15

[0064] 粘结组分为粉煤灰、回收粉与阴离子乳化沥青，粉煤灰、回收粉与乳化沥青质量比为35～45:45～35:10～30，其中乳化沥青固含量为45％。实施例13～15中，固化剂掺量设定为6.8％。采用粉煤灰、回收粉与乳化沥青的质量比为：45:40:15、40:40:20、35:40:25，各组分的无侧限抗压强度值如表8所示：

[0065] 表8.不同粉煤灰掺量的无侧限抗压强度(MPa)

[0066]

[0067] 由表8可以看出，将一部分回收粉替换为粉煤灰后，在浸水与非浸水的条件下，抗压强度略有提升，基本波动幅度较小，说明粉煤灰可以替代一部分回收粉，当粉煤灰：回收粉：乳化沥青＝35:40:25时，强度最高。

[0068] 为了进一步了解本发明的技术特征，以上为结合具体实施例对本发明进行详细地阐述。实施例只对本发明具有示例性的作用，而不具有任何限制性的作用，本领域的技术人员在本发明的基础上做出的任何非实质性的修改，都应属于本发明的保护范围。