一种用于改良滨海盐渍土的早强型复合固化剂及其应用

1.本发明涉及一种用于改良滨海盐渍土的材料，尤其是一种用于改良滨海盐渍土的早强型复合固化剂及其应用。


背景技术：

2.对盐渍土进行改良处理的方法主要有农业技术改良、水利改良、化学改良以及生物改良等四种。其中，水利改良和农业技术改良工程量大、费用高且处理深度有限；生物改良生态环保但是仅能减少盐渍土中的盐分含量，且处理后的盐渍土工程特性难以达到工程使用标准；化学固化具有见效快，处理量大，处理后的盐渍土强度高、抗变形能力强、水稳定性好，施工简便等优点。
3.根据《岩土工程勘察规范(2009版)(gb50021-2001)》，当岩土中易溶盐含量大于0.3％，并具有溶陷、盐胀、腐蚀等特性时，应判断为盐渍土。我国的盐渍土分布广泛，主要分布在东北平原、东部滨海地区、黄淮海平原以及青海等地区，共有9913万公顷，约占全世界盐碱地面积的1/10。处于滨海盐渍土地区的高速公路常有发生大面积沉降破坏等工程问题，这些均与盐渍土相变所引起的盐胀与溶陷等有关。盐渍土地基所产生的次生危害主要包括盐胀引起的路面鼓包，溶陷引起的路面变形以及路面翻浆、路面起皮坑洼等。然而，符合盐渍土地区高速公路路基填料很少，且通过调运方式来获取符合工程条件的土料又十分不经济。因此，迫切需要发明一种能现场改良处理盐渍土的固化剂。
4.目前，国内主要采用水泥、石灰等材料混合物作为固化剂来处理滨海盐渍土。然而，采用水泥作为固化剂改良的盐渍土干缩/温缩系数大，路基易于开裂，初终凝时间短，水稳定性差，易发生硫酸钠盐胀、水泥骨架易崩解等问题；采用二灰作为固化剂时，固化土的早期强度提高有限，且受粉煤灰影响，水稳定性差，处理效果不理想。


技术实现要素：

5.本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种性能优良、经济实惠、对环境影响小且对我国盐渍土地区能够普遍适用的由多种材料配制而成的盐渍土早强型复合固化剂及其应用。
6.本发明解决其技术问题采用的技术方案：
7.本发明提供一种用于改良滨海盐渍土的早强型复合固化剂，所述固化剂各组分的掺量以所述滨海盐渍土的质量计，包括以下质量百分比的组分：
8.粉煤灰：10.0-40.0％，水泥：2.0-4.0％，石灰：5.0-10.0％，石膏：1.0-5.0％，铝粉：1.2％，高锰酸钾：0.05％，氧化镁：2.0％，减水剂：0.1-0.25％，聚乙烯醇：0.02％。
9.优选地，所述粉煤灰为浙江绍兴滨海热电厂产生的i级粉煤灰。
10.优选地，所述石灰为桂林永福金英太粉体有限公司生产的i级钙质消石灰粉。
11.优选地，所述石膏为磷石膏。
12.优选地，所述水泥为杭州钱潮水泥股份有限公司生产的钱潮牌p.o42.5普通硅酸
盐水泥。
13.优选地，所述减水剂选用莱阳市宏祥建筑外加剂厂生产的复合型聚羧酸高效减水剂。
14.进一步，所述固化剂由粉煤灰：10.0-40.0％，水泥：2.0-4.0％，石灰：5.0-10.0％，石膏：1.0-5.0％，铝粉：1.2％，高锰酸钾：0.05％，氧化镁：2.0％，减水剂：0.1-0.25％，聚乙烯醇：0.02％组成。
15.优选地，所述固化剂各组分的掺量以所述滨海盐渍土的质量计，包括以下质量百分比的组分：
16.粉煤灰40.0％，石灰10.0％，石膏5.0％，水泥4.0％，减水剂0.25％，铝粉1.2％，高锰酸钾0.05％，氧化镁2.0％，聚乙烯醇0.02％。
17.本发明还提供一种上述用于改良滨海盐渍土的早强型复合固化剂的应用，所述应用的方法为：将所述滨海盐渍土与所述早强型复合固化剂搅拌均匀制备形成复合路基或复合地基。
18.这种由多种材料配制而成的盐渍土早强型复合固化剂的应用方法为，在滨海盐渍土区域路基填筑过程中通过加入所述的复合固化剂并经过人工或机械搅拌、压实处理后形成符合工程性能指标要求的复合路基，或者在盐渍土场地通过加入所述的复合固化剂通过深层搅拌法生成复合地基。
19.针对盐渍土盐胀性、溶陷性等特性的基础上，分别从提高早期强度、减少土中可溶盐成分、加强对易溶离子的吸附、提高水稳定性等角度选择固化材料，充分发挥各材料的作用效应和组合效应，实现盐渍土的改良处理。
20.与现有技术相比，发明有益的效果是：经早强型复合固化剂改良处理后的盐渍土具有早期强度高、后期强度大、水稳定性好，处理后的固化土符合工程使用标准以及充分利用工业废弃物等优点。
具体实施方式
21.下面对本发明作进一步说明：
22.实施例1
23.土壤选用江苏如东地区的滨海盐渍土，其性能指标见下表。
24.塑限液限塑性指数土粒比重孔隙比最优含水量/％最大干密度/(g/cm3)含盐量/％19.2633.1413.882.690.7216.11.823.5
25.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.42mpa、浸水强度为0.36mpa；28天时的平均强度为0.89mpa，浸水强度为0.76mpa。其中，试验所用粉煤灰选用浙江绍兴滨海热电厂产生的i级粉煤灰，石灰选用桂林永福金英太粉体有限公司生产的i级钙质消石灰粉，石膏选用上海保平建材有限公司生产的磷石膏粉(主要成分为硫酸钙)，水泥选用杭州钱潮水泥股份有限公司生产的钱潮牌p.o42.5普通硅酸盐水泥，减水剂选用莱阳市宏祥建筑外加剂厂生产的复合型聚羧酸高效减水剂(下同)。
26.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％10.05.01.02.00.11.20.052.00.02
27.作为对比例，在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.28mpa，浸水强度为0.20mpa；28天时的平均强度为0.59mpa，浸水强度为0.46mpa。
28.成分石灰水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％5.02.00.11.20.052.00.02
29.作为对比例，在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.35mpa，浸水强度为0.30mpa；28天时的平均强度为0.69mpa，浸水强度为0.57mpa。
30.成分粉煤灰水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％10.02.00.11.20.052.00.02
31.作为对比例，在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.38mpa，浸水强度为0.33mpa；28天时的平均强度为0.78mpa，浸水强度为0.71mpa。
32.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％10.05.01.02.00.10.052.00.02
33.从上述对比例可看出，在早强型复合固化剂中，掺入粉煤灰、石灰、石膏或铝粉后盐渍固化土的7天和28天的浸水与非浸水强度明显得到提高。
34.实施例2
35.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.48mpa、浸水强度为0.44mpa；28天时的平均强度为0.98mpa，浸水强度为0.88mpa。
36.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％10.08.02.04.00.11.20.052.00.02
37.实施例3
38.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.56mpa，浸水强度为0.49mpa；28天时的平均强度为1.05mpa，浸水强度为0.96mpa。
39.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％20.05.01.02.00.11.20.052.00.02
40.实施例4
41.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.67mpa，浸水强度为0.59mpa；28天时的平均强度为1.12mpa，浸水强度为1.03mpa。
42.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％20.08.03.04.00.151.20.052.00.02
43.实施例5
44.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.72mpa，浸水强度
为0.69mpa；28天时的平均强度为1.26mpa，浸水强度为1.13mpa。
45.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％30.05.01.02.00.151.20.052.00.02
46.实施例6
47.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.85mpa，浸水强度为0.76mpa；28天时的平均强度为1.46mpa，浸水强度为1.32mpa。
48.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％30.08.03.02.00.201.20.0520.02
49.实施例7
50.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为0.99mpa，浸水强度为0.89mpa；28天时的平均强度为1.63mpa，浸水强度为1.49mpa。
51.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％40.010.05.02.00.251.20.0520.02
52.实施例8
53.在试验前，称取5000g土样，按照下表的配比添加固化材料，将混合物搅拌均匀制成12个φ39.1
×
80mm的圆柱形平行试样，标准养护，其7天的平均强度为1.18mpa，浸水强度为1.03mpa；28天时的平均强度为1.89mpa，浸水强度为1.74mpa。
54.成分粉煤灰石灰石膏水泥减水剂铝粉高锰酸钾氧化镁聚乙烯醇质量组成/％40.010.05.04.00.251.20.0520.02
55.除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。