一种再生骨料改良土石混合体及其制备方法和一种边坡填筑的方法

本发明涉及岩土边坡加固，尤其涉及一种再生骨料改良土石混合体及其制备方法和一种边坡填筑的方法。

背景技术：

1、在国道、高速路网及露天矿山分布大量土石混合体边坡，区域气候特征为季节性温和冻融，冬季昼夜维持-5℃~5℃循环（昼融夜冻）。现有边坡加固技术存在显著短板：

2、1.传统水泥/石灰固化改良：水泥掺量高，碳排放量大，单次冻融循环后土体孔隙持续发育，15次循环后强度损失可达40%，长期冻融后边坡易出现表层溜塌、深层裂隙；同时水泥材料工程造价高，大幅提升边坡治理成本。

3、2.纯土石混合体无改良支护：天然土石混合体孔隙率高达28~35%，降雨融水易渗入孔隙，昼夜冻胀产生膨胀应力，撑开土体内部微裂纹，逐年扩大形成贯通滑裂面，出现冻融滑坡、溜塌事故。

4、3.建筑垃圾再生骨料资源化利用不足：建筑垃圾年产量高，现有再生骨料多应用于路基均质土体改良，未针对土石混合体、温和冻融工况开发专用配伍体系；现有配方仅适配常温环境，无法抵御反复冻融损伤，骨料掺配比例不合理时会大幅降低土体抗剪性能。

5、4.现有改良工艺缺乏区域针对性：冻融改良研究多聚焦严寒区域，未考虑“冰水反复渗透、无剧烈冰晶楔裂”的独特损伤机制，室内试验参数与现场工况脱节，室内优化配比无法直接落地工程。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种再生骨料改良土石混合体及其制备方法和一种边坡填筑的方法，本发明提供的再生骨料改良土石混合体使用建筑垃圾再生骨料作为骨料，建筑垃圾资源化利用率高，无水泥加入，减少了碳排放，同时用于边坡填筑后不仅力学性能优异，同时具有很好的抗冻融性能，适用于国道、矿山和乡村道路季节性冻融土石混合体边坡加固防护工程。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种再生骨料改良土石混合体，按质量份数计，由包括以下原料制备而成：土石混合体基体60~70份；分级建筑垃圾再生骨料30~40份；活性激发辅料2.5~4.5份和拌合用水；

4、所述土石混合体基体中的土和石的质量比为3:7~6:4；

5、所述分级建筑垃圾再生骨料包括5~10mm细骨料、10~20mm中径骨料和20~31.5mm粗骨料；所述5~10mm细骨料、10~20mm中径骨料和20~31.5mm粗骨料的质量比为（1.8~2.2）:（4.5~5.5）:（2.3~3.3）；

6、所述活性激发辅料包括辅助凝胶组分、硅组分和石膏。

7、优选地，所述土石混合体基体中石的粒径≤60mm；所述土石混合体基体的含水率为12~18%；所述土石混合体基体的孔隙率为28~35%。

8、优选地，所述分级建筑垃圾再生骨料的压碎值≤25%；所述分级建筑垃圾再生骨料的吸水率为6~8%。

9、优选地，所述辅助凝胶组分为粉煤灰、矿渣微粉、活化稻壳灰和偏高岭土中的一种或多种；所述辅助凝胶组分的中位粒径d50为5~30μm；所述辅助凝胶组分45μm的方孔筛筛余≤30%。

10、优选地，所述硅组分为纳米二氧化硅、稻壳基纳米硅、纳米硅溶胶和超细硅灰中的一种或多种；所述硅组分的平均粒径为8~50nm。

11、优选地，所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏和天然二水石膏中的一种或多种；所述石膏的中位粒径d50为5~50μm；所述石膏45μm的方孔筛筛余≤35%。

12、优选地，所述辅助凝胶组分、硅组分和石膏的质量比为（4~8）:（2~5）:（0.8~1.2）。

13、优选地，所述辅助凝胶组分、硅组分和石膏的质量比为6:3:1。

14、本发明提供了上述技术方案所述再生骨料改良土石混合体的制备方法，包括：将分级建筑垃圾再生骨料进行预浸润，然后将土石混合体基体、分级建筑垃圾再生骨料和活性激发辅料混合，得到混合料，最后将混合料和拌合用水混合后静置活化，得到再生骨料改良土石混合体。

15、本发明提供了一种边坡填筑的方法，包括：对边坡待加固区域进行预处理，然后铺设再生骨料改良土石混合体，形成边坡，随后在边坡的坡脚铺设碎石反滤层，在边坡的坡顶和坡面铺设改良封层，最后覆盖保湿层进行养护成型，得到改良土石混合体边坡整体；

16、所述再生骨料改良土石混合体为上述技术方案所述再生骨料改良土石混合体或上述技术方案所述制备方法制备得到的再生骨料改良土石混合体。

17、本发明提供了一种再生骨料改良土石混合体，按质量份数计，由包括以下原料制备而成：土石混合体基体60~70份；分级建筑垃圾再生骨料30~40份；活性激发辅料2.5~4.5份和拌和用水；所述土石混合体基体中的土和石的质量比为3:7~6:4；所述分级建筑垃圾再生骨料包括5~10mm细骨料、10~20mm中径骨料和20~31.5mm粗骨料；所述5~10mm细骨料、10~20mm中径骨料和20~31.5mm粗骨料的质量比为（1.8~2.2）:（4.5~5.5）:（2.3~3.3）；所述活性激发辅料包括辅助凝胶组分、硅组分和石膏。本发明以土石混合体为基体，搭配分级建筑垃圾再生粗骨料，辅以微量活性激发辅料协同改性；通过限定再生骨料三级梯度粒径区间和掺配比例，可以填充土石混合体孔隙，重构土体骨架，减小原生大孔隙，从根源上减少冻融水储存空间；辅助凝胶组分、硅组分和石膏复配形成的活性激发辅料利用低温水化胶凝机理，遇水低温下持续生成c-s-h、c-a-s-h水化凝胶，包裹土石颗粒与再生骨料界面，填充微小孔隙，形成致密整体，阻断融水渗透通道和冻融冰水膨胀裂隙发育，且形成的致密胶凝体系可抵抗微小膨胀应力，避免微裂纹持续扩展，适应温和冻融的配伍体系（无极端低温，无剧烈冰晶楔裂破坏，仅孔隙水反复胀缩的环境）；同时本发明提供的再生骨料改良土石混合体无需高掺量水泥即可得到高性能的土体结构，能够大幅降低碳排放，符合绿色环保的发展路线，解决了-5℃~5℃昼融夜冻季节性温和冻融环境下土石混合体边坡易开裂与溜塌、传统水泥改良碳排高且耐久性差以及建筑垃圾再生骨料利用率低的问题。实施例的结果显示，本发明提供的再生骨料改良土石混合体用于边坡填筑后，经20次冻融循环（冷冻4h/-5℃，融化4h/5℃）后抗压强度≥3.5mpa、抗剪强度≥0.8mpa，黏聚力c≥0.45mpa，内摩擦角≥28°，冻融后强度损失率≤22%，边坡安全系数提升至1.3以上，同时建筑垃圾资源化利用率可达55%以上，边坡治理综合成本降低30%，解决传统水泥改良冻融易开裂、溜塌难题，适用于国道、矿山和乡村道路季节性冻融土石混合体边坡加固防护工程。

1.一种再生骨料改良土石混合体，按质量份数计，由包括以下原料制备而成：土石混合体基体60~70份；分级建筑垃圾再生骨料30~40份；活性激发辅料2.5~4.5份和拌合用水；

2.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述土石混合体基体中石的粒径≤60mm；所述土石混合体基体的含水率为12~18%；所述土石混合体基体的孔隙率为28~35%。

3.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述分级建筑垃圾再生骨料的压碎值≤25%；所述分级建筑垃圾再生骨料的吸水率为6~8%。

4.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述辅助凝胶组分为粉煤灰、矿渣微粉、活化稻壳灰和偏高岭土中的一种或多种；所述辅助凝胶组分的中位粒径d50为5~30μm；所述辅助凝胶组分45μm的方孔筛筛余≤30%。

5.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述硅组分为纳米二氧化硅、稻壳基纳米硅、纳米硅溶胶和超细硅灰中的一种或多种；所述硅组分的平均粒径为8~50nm。

6.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述石膏为脱硫石膏、磷石膏、钛石膏和天然二水石膏中的一种或多种；所述石膏的中位粒径d50为5~50μm；所述石膏45μm的方孔筛筛余≤35%。

7.根据权利要求1所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述辅助凝胶组分、硅组分和石膏的质量比为（4~8）:（2~5）:（0.8~1.2）。

8.根据权利要求7所述的再生骨料改良土石混合体，其特征在于，所述辅助凝胶组分、硅组分和石膏的质量比为6:3:1。

9.权利要求1~8任意一项所述再生骨料改良土石混合体的制备方法，包括：将分级建筑垃圾再生骨料进行预浸润，然后将土石混合体基体、分级建筑垃圾再生骨料和活性激发辅料混合，得到混合料，最后将混合料和拌合用水混合后静置活化，得到再生骨料改良土石混合体。

10.一种边坡填筑的方法，包括：对边坡待加固区域进行预处理，然后铺设再生骨料改良土石混合体，形成边坡，随后在边坡的坡脚铺设碎石反滤层，在边坡的坡顶和坡面铺设改良封层，最后覆盖保湿层进行养护成型，得到改良土石混合体边坡整体；