一种垃圾土稳定剂及稳定垃圾土路基施工方法

摘要

本发明提供了一种垃圾土稳定剂及稳定垃圾土路基施工方法，由下述组分按质量百分比制备而成：乳化沥青：10％‑40％，火山灰类胶凝材料：15％‑60％，电石渣、电石渣的一种、两种或三种组合物：5％‑20％，硫铝酸盐水泥：2％‑10％，硅酸钠、硅酸钾的一种或两种组合物：5％‑20％，氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种组合物：3％‑10％；与垃圾土和水拌和均匀后，经过摊铺、碾压、养护等工艺后制作成道路路基。本技术方案能够大幅度提高稳定垃圾土的性能，达到道路路基的要求，从而实现垃圾土在道路修建领域的大规模资源化利用，达到工业废渣和垃圾土回收利用保护环境的效果。

权利要求

1.一种垃圾土稳定剂，其特征在于：由下述组分按质量百分比制备而成：乳化沥青：10％‑40％，火山灰类胶凝材料：15％‑60％，电石渣或电石渣组合物：5％‑

20％，硫铝酸盐水泥：2％‑10％，硅酸钠、硅酸钾的一种或两种组合物：5％‑20％，氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种组合物：3％‑10％；

所述电石渣组合物为电石渣与生石灰的组合物或电石渣与熟石灰的组合物或电石渣与生石灰和熟石灰的组合物中任意一种；

所述火山灰类胶凝材料为粉煤灰、煅烧煤矸石、硅灰、炉渣、稻壳灰、污泥煅烧灰或火山灰中任意一种或多种的组合物；

一种垃圾土稳定剂稳定垃圾土路基的施工方法，包括如下步骤：

S1，确定稳定剂组分配合比，测定垃圾土的容重、颗粒级配等物理性质指标，结合工程要求的路基的目标强度，确定垃圾土稳定剂的配合比；

S2，稳定剂研磨，将稳定剂中的固态组分分别磨细或混合后磨细至比表面积为150～2

650m/kg；

S3，组分混合，按照配比和掺量称取稳定剂的各组分，将垃圾土稳定剂中的固态组分拌和均匀，再与垃圾土稳定剂中的液态组分以及按照水灰比称取的水拌和均匀；

S4，垃圾土混合，将拌和均匀的垃圾土稳定剂掺入垃圾土中，并拌和均匀；

S5，碾压测试，进行现场碾压试验，确定满足压实度要求时的各层的摊铺厚度、碾压速率和碾压遍数；

S6，摊铺碾压，将制备好的路基混合料进行分层摊铺和碾压，每层碾压完成养护至预定龄期后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工；

当需稳定处理的垃圾土中大于60mm的颗粒所占的质量百分比超过25％时，稳定剂中乳化沥青的质量百分比不低于30％。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾土稳定剂，其特征在于：垃圾土稳定剂还包括如下质量百分比的原料：石膏：0％‑5％。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾土稳定剂，其特征在于：所述乳化沥青为乳化沥青或改性乳化沥青中任意一种，所述乳化沥青为阳离子型乳化沥青、阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青中任意一种，以及阳离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，或者是阴离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，所述改性乳化沥青为SBS型改性乳化沥青、SBR型改性乳化沥青或胶粉型改性乳化沥青中任意一种或多种的组合物。

4.根据权利要求2所述的一种垃圾土稳定剂，其特征在于：所述石膏为分析纯的CaSO4、CaSO4·0.5H2O、CaSO4·2H2O或含有CaSO4的工业废渣中任意一种。

5.根据权利要求4所述的一种垃圾土稳定剂，其特征在于：所述含有CaSO4的工业废渣为工业废石膏或工业废石膏组合物中任意一种，所述工业废石膏为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意一种，所述工业废石膏组合物为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意多种的组合物。

说明书

一种垃圾土稳定剂及稳定垃圾土路基施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及道路修建、土木工程道路路基处理技术领域，具体涉及一种垃圾土稳定剂及稳定垃圾土路基施工方法。

背景技术

[0002] 伴随我国经济社会的快速发展，人们逐渐开始关注和重视垃圾处理问题，这主要是因为大量的工业垃圾和生活垃圾给人们的正常生活和社会的发展都带来了极大的负面影响，也引起了较为严重的生态环境问题。针对各类垃圾，目前所采取的主要措施为填埋处理，不过这种处理方式存在一定的缺陷：一方面由于垃圾土自身强度不足，填埋体有发生滑坡灾害、产生不均匀沉降的隐患，另一方面集中填埋会在一定程度上造成土地资源的浪费。因此，如何有效提升和改善垃圾土的工程力学性质从而消除安全隐患，如何有效处理和利用这些垃圾土从而实现“变废为宝”，是当前亟待解决的问题。

[0003] 向垃圾土中掺加稳定剂增强垃圾土体的力学性能和工程性能，以实现垃圾土工程应用是垃圾土“变废为宝”的有效途径。但是，由于目前尚未开发出高效、廉价的垃圾土稳定剂，使得稳定垃圾土的力学性能和工程性能的改善幅度不大，稳定垃圾土的工程应用十分有限。

[0004] 针对垃圾土的颗粒组成和典型特性，采用不同的稳定剂组分进行科学组配，是突破稳定垃圾土性能瓶颈，实现高效稳定垃圾土的关键所在。垃圾土中不仅包含建筑垃圾、塑料垃圾等“大块体”垃圾，还包含大量粉质土和粘性土等细粒土，因此要求垃圾土稳定剂中既要包含能够胶结“大块体”的组分，也要包含能够稳定细粒土的组分。在此基础上，考虑加入能够提高稳定垃圾土路用性能和耐久性的组分，使其达到公路路基的要求，便能够实现稳定垃圾土在公路建设领域的大规模应用。

发明内容

[0005] 本发明实施例提供了一种垃圾土稳定剂及稳定垃圾土路基施工方法，能够大幅度提高稳定垃圾土的力学性能、路用性能和耐久性，达到道路路基的应用要求，实现垃圾土的大规模资源化利用，既经济又环保。

[0006] 鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

[0007] 一种垃圾土稳定剂，由下述组分按质量百分比制备而成：

[0008] 乳化沥青：10％‑40％，火山灰类胶凝材料：15％‑60％，电石渣、电石渣的一种、两种或三种组合物：5％‑20％，硫铝酸盐水泥：2％‑10％，硅酸钠、硅酸钾的一种或两种组合物：5％‑20％，氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种组合物：3％‑10％。

[0009] 进一步的，垃圾土稳定剂还包括如下质量百分比的原料：石膏：0％‑5％。

[0010] 进一步的，所述乳化沥青为乳化沥青或改性乳化沥青中任意一种，所述乳化沥青为阳离子型乳化沥青、阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青中任意一种，以及阳离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，或者是阴离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，所述改性乳化沥青为SBS型改性乳化沥青、SBR型改性乳化沥青或胶粉型改性乳化沥青中任意一种或多种的组合物。

[0011] 进一步的，所述火山灰类胶凝材料为粉煤灰、煅烧煤矸石、硅灰、炉渣、稻壳灰、污泥煅烧灰或火山灰中任意一种或多种的组合物。

[0012] 进一步的，所述电石渣组合物为电石渣与生石灰的组合物或电石渣与熟石灰的组合物或电石渣与生石灰和熟石灰的组合物中任意一种。

[0013] 进一步的，所述石膏为分析纯的CaSO4、CaSO4·0.5H2O、CaSO4·2H2O或含有CaSO4的工业废渣中任意一种。

[0014] 进一步的，所述含有CaSO4的工业废渣为工业废石膏或工业废石膏组合物中任意一种，所述工业废石膏为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意一种，所述工业废石膏组合物为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意多种的组合物。

[0015] 本发明另一个目的在于提供一种垃圾土稳定剂稳定垃圾土路基的施工方法，其包括如下步骤：

[0016] S1，确定稳定剂组分配合比，测定垃圾土的容重、颗粒级配等物理性质指标，结合工程要求的路基的目标强度，确定垃圾土稳定剂的配合比；

[0017] S2，稳定剂研磨，将稳定剂中的固态组分分别磨细或混合后磨细至比表面积为1502
～650m/kg；

[0018] S3，组分混合，按照配比和掺量称取稳定剂的各组分，将垃圾土稳定剂中的固态组分拌和均匀，再与垃圾土稳定剂中的液态组分以及按照水灰比称取的水拌和均匀；

[0019] S4，垃圾土混合，将拌和均匀的垃圾土稳定剂掺入垃圾土中，并拌和均匀；

[0020] S5，碾压测试，进行现场碾压试验，确定满足压实度要求时的各层的摊铺厚度、碾压速率和碾压遍数；

[0021] S6，摊铺碾压，将制备好的路基混合料进行分层摊铺和碾压，每层碾压完成养护至预定龄期后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。

[0022] 进一步方案，当需稳定处理的垃圾土中大于60mm的颗粒所占的质量百分比超过25％时，稳定剂中乳化沥青的质量百分比不低于30％。

[0023] 相对于现有技术而言，本发明的有益效果是：

[0024] 1、本发明利用粉煤灰等废渣材料，不仅可以充分利用了工业废渣，实现了工业废渣资源化利用，同时大幅度降低了成本，节能环保。

[0025] 2、本发明制备垃圾土稳定剂具有提高垃圾土体的力学性能、路用性能和耐久性，达到道路路基的应用要求，实现垃圾土的大规模资源化利用，达到垃圾回收利用保护环境的效果。

[0026] 上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

[0027] 图1为本发明实施例公开的一种垃圾土稳定剂稳定垃圾土路基的施工方法流程示意图。具体实施例

[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0029] 一种垃圾土稳定剂，由下述组分按质量百分比制备而成：

[0030] 乳化沥青：10％‑40％，火山灰类胶凝材料：15％‑60％，电石渣、电石渣的一种、两种或三种组合物：5％‑20％，硫铝酸盐水泥：2％‑10％，硅酸钠、硅酸钾的一种或两种组合物：5％‑20％，氢氧化钠、氢氧化钾的一种或两种组合物：3％‑10％。

[0031] 垃圾土稳定剂还包括如下质量百分比的原料：石膏：0％‑5％。

[0032] 乳化沥青为乳化沥青或改性乳化沥青中任意一种，乳化沥青为阳离子型乳化沥青、阴离子型乳化沥青或非离子型乳化沥青中任意一种，以及阳离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，或者是阴离子型乳化沥青与非离子型乳化沥青的组合物，改性乳化沥青为SBS型改性乳化沥青、SBR型改性乳化沥青或胶粉型改性乳化沥青中任意一种或多种的组合物。

[0033] 火山灰类胶凝材料为粉煤灰、煅烧煤矸石、硅灰、炉渣、稻壳灰、污泥煅烧灰或火山灰中任意一种或多种的组合物。

[0034] 电石渣组合物为电石渣与生石灰的组合物或电石渣与熟石灰的组合物或电石渣与生石灰和熟石灰的组合物中任意一种。

[0035] 石膏为分析纯的CaSO4、CaSO4·0.5H2O、CaSO4·2H2O或含有CaSO4的工业废渣中任意一种。

[0036] 含有CaSO4的工业废渣为工业废石膏或工业废石膏组合物中任意一种，工业废石膏为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意一种，工业废石膏组合物为磷石膏、氟石膏、盐石膏、芒硝石膏或排烟脱硫石膏中任意多种的组合物。

[0037] 本发明另一个目的在于提供一种垃圾土稳定剂稳定垃圾土路基的施工方法，其包括如下步骤：

[0038] S1，确定稳定剂组分配合比，测定垃圾土的容重、颗粒级配等物理性质指标，结合工程要求的路基的目标强度，确定垃圾土稳定剂的配合比；

[0039] S2，稳定剂研磨，将稳定剂中的固态组分分别磨细或混合后磨细至比表面积为1502
～650m/kg；

[0040] S3，组分混合，按照配比和掺量称取稳定剂的各组分，将垃圾土稳定剂中的固态组分拌和均匀，再与垃圾土稳定剂中的液态组分以及按照水灰比(由稳定剂中固态组分的含量确定)称取的水拌和均匀；

[0041] S4，垃圾土混合，将拌和均匀的垃圾土稳定剂掺入垃圾土中，并拌和均匀；

[0042] S5，碾压测试，进行现场碾压试验，确定满足压实度要求时的各层的摊铺厚度、碾压速率和碾压遍数；

[0043] S6，摊铺碾压，将制备好的路基混合料进行分层摊铺和碾压，每层碾压完成养护至预定龄期后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。

[0044] 当需稳定处理的垃圾土中大于60mm的颗粒所占的质量百分比超过25％时，稳定剂中乳化沥青的质量百分比不低于30％。

[0045] 实施例1

[0046] 某垃圾填埋场垃圾土以建筑垃圾为主,容重12.8kN/m3，颗粒级配如表1所示，采用本发明提供的稳定剂稳定该垃圾土进行路基填筑，考虑表1中垃圾土的颗粒级配，确定稳定剂由SBS型改性乳化沥青，占总质量的40％；煅烧煤矸石和硅灰的组合物，分别占总质量的10％和5％；电石渣与生石灰、熟石灰的组合物，分别占总质量的1％、3％和1％；硫铝酸盐水泥，占总质量的10％；硅酸钠，占总质量的20％和氢氧化钠和氢氧化钾的组合物，分别占总质量的4％和6％组成。

[0047] 表1垃圾土颗粒级配：

[0048] 粒径(mm) >60 25‑60 10‑25 2‑10 <2质量百分比(％) 37 22 18 15 8

[0049] 道路路基的主要施工工艺如下：

[0050] Sa1,将稳定剂中的组分煅烧煤矸石和硅灰的组合物、电石渣与生石灰、熟石灰的组合物、硫铝酸盐水泥和氢氧化钠和氢氧化钾的组合物的原材料烘干，混合后磨细至比表2
面积为650m/kg；

[0051] Sa2,将稳定剂中的组分煅烧煤矸石和硅灰的组合物、电石渣与生石灰、熟石灰的组合物、硫铝酸盐水泥和氢氧化钠和氢氧化钾的组合物拌和均匀，再与SBS型改性乳化沥青、硅酸钠以及按照水灰比称取的水共同拌和均匀；

[0052] Sa3,道路路基分3层填筑，每层松铺厚度为32cm；采用28T重的轮胎压路机进行碾压，碾压速率为2.5km/h，反复碾压4遍；

[0053] Sa4,每层碾压完成后按公知的方式养护10d后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。测试稳定垃圾土路基强度达到3.7MPa，满足规范要求。

[0054] 实施例2

[0055] 某垃圾填埋场垃圾土以生活垃圾为主，容重9.3kN/m3，颗粒级配如表2所示,采用本发明提供的稳定剂稳定该垃圾土进行路基填筑,考虑表2中垃圾土的颗粒级配，确定稳定剂由阴离子型乳化沥青，占总质量的10％；粉煤灰，占总质量的60％；电石渣，占总质量的15％；硫铝酸盐水泥，占总质量的2％；硅酸钠和硅酸钾的组合物，分别占总质量的4％和
1％；氢氧化钾，占总质量的3％和磷石膏和排烟脱硫石膏的组合物，分别占总质量的3.5％和1.5％组成。

[0056] 表2垃圾土颗粒级配

[0057]粒径(mm) >60 25‑60 10‑25 2‑10 <2
质量百分比(％) 10 14 17 36 23

[0058] 道路路基的主要施工工艺如下：

[0059] Sb1,将稳定剂中的组分粉煤灰、电石渣、硫铝酸盐水泥、氢氧化钾和磷石膏和排烟2
脱硫石膏的组合物的原材料烘干，分别磨细至比表面积为150m/kg；

[0060] Sb2,将稳定剂中的组分粉煤灰、电石渣、硫铝酸盐水泥、氢氧化钾和磷石膏和排烟脱硫石膏的组合物拌和均匀，再与阴离子型乳化沥青、硅酸钠和硅酸钾的组合物以及按照水灰比称取的水共同拌和均匀；

[0061] Sb3,道路路基分5层填筑，每层松铺厚度为25cm；采用激振力30T的振动压路机进行碾压，碾压速率为2km/h，反复碾压3遍；

[0062] Sb4,每层碾压完成后按公知的方式养护7d后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。测试稳定垃圾土路基强度达到2.2MPa，满足规范要求。

[0063] 实施例3

[0064] 某垃圾填埋场垃圾土以生活垃圾为主,容重7.6kN/m3，颗粒级配如表3所示,采用本发明提供的稳定剂稳定该垃圾土进行路基填筑,考虑表3中垃圾土的颗粒级配，确定稳定剂由阳离子型乳化沥青和非离子型乳化沥青的组合物，分别占总质量的10％和4％；粉煤灰和炉渣的组合物，分别占总质量的32％和14％；电石渣和生石灰的组合物，分别占总质量的14％和6％；硫铝酸盐水泥，占总质量的6％；硅酸钾，占总质量的7％；氢氧化钠，占总质量的
5％和CaSO4·2H2O，占总质量的2％组成。

[0065] 表3垃圾土颗粒级配

[0066]粒径(mm) >60 25‑60 10‑25 2‑10 <2
质量百分比(％) 16 18 14 31 21

[0067] 道路路基的主要施工工艺如下：

[0068] Sc1,将稳定剂中的组分粉煤灰和炉渣的组合物、电石渣和生石灰的组合物、硫铝2
酸盐水泥、氢氧化钠和CaSO4·2H2O的原材料烘干，分别磨细至比表面积为300m/kg；

[0069] Sc2,将稳定剂中的组分粉煤灰和炉渣的组合物、电石渣和生石灰的组合物、硫铝酸盐水泥、氢氧化钠和CaSO4·2H2O拌和均匀，再与阳离子型乳化沥青和非离子型乳化沥青的组合物、硅酸钾以及按照水灰比称取的水共同拌和均匀；

[0070] Sc3,道路路基分4层填筑，每层松铺厚度为30cm；采用激振力35T的振动压路机进行碾压，碾压速率为3km/h，反复碾压5遍；

[0071] Sc4,每层碾压完成后按公知的方式养护11d后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。测试稳定垃圾土路基强度达到2.6MPa，满足规范要求。

[0072] 实施例4

[0073] 某垃圾填埋场垃圾土以建筑垃圾为主，容重8.1kN/m3，颗粒级配如表4所示,采用本发明提供的稳定剂稳定该垃圾土进行路基填筑,考虑表4中垃圾土的颗粒级配，确定稳定剂由SBS型改性乳化沥青、SBR型改性乳化沥青和胶粉型改性乳化沥青的组合物，分别占总质量的8％、14％和11％；煅烧煤矸石、稻壳灰和污泥煅烧灰的组合物，分别占总质量的13％、13％和10％；电石渣和熟石灰的组合物，分别占总质量的4％和5％；硫铝酸盐水泥，占总质量的3％；硅酸钠和硅酸钾的组合物，分别占总质量的3％和6％；氢氧化钠和氢氧化钾的组合物，分别占总质量的5％和2％和CaSO4·2H2O和CaSO4·0.5H2O的组合物，分别占总质量的1％和2％组成。

[0074] 表4垃圾土颗粒级配

[0075]粒径(mm) >60 25‑60 10‑25 2‑10 <2
质量百分比(％) 31 20 24 14 11

[0076] 道路路基的主要施工工艺如下：

[0077] Sd1,将稳定剂中的组分煅烧煤矸石、稻壳灰和污泥煅烧灰的组合物、电石渣和熟石灰的组合物、硫铝酸盐水泥、氢氧化钠和氢氧化钾的组合物和CaSO4·2H2O和CaSO4·2
0.5H2O的组合物的原材料烘干，混合后磨细至比表面积为400m/kg；

[0078] Sd2,将稳定剂中的组分煅烧煤矸石、稻壳灰和污泥煅烧灰的组合物、电石渣和熟石灰的组合物、硫铝酸盐水泥、氢氧化钠和氢氧化钾的组合物和CaSO4·2H2O和CaSO4·0.5H2O的组合物拌和均匀，再与SBS型改性乳化沥青、SBR型改性乳化沥青和胶粉型改性乳化沥青的组合物、硅酸钠和硅酸钾的组合物以及按照水灰比称取的水共同拌和均匀；

[0079] Sd3,道路路基分4层填筑，每层松铺厚度为27cm；采用重25T的轮胎压路机进行碾压，碾压速率为3.5km/h，反复碾压6遍；

[0080] Sd4,每层碾压完成后按公知的方式养护8d后再开始填筑上一层路基，直至完成稳定垃圾土路基施工。测试稳定垃圾土路基强度达到3.4MPa，满足规范要求。

[0081] 在上述4个实施例中，针对垃圾土的颗粒组成和典型特性，采用不同质量百分比的稳定剂组分进行科学组配实现高效稳定垃圾土，大幅度提高稳定垃圾土的力学性能、路用性能和耐久性，达到道路路基的应用要求，实现垃圾土的大规模资源化利用，同时大量使用了粉煤灰等废渣材料，大幅度降低了成本，达到了既经济又环保的效果。

[0082] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。