一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法

本发明属于土木工程，尤其涉及一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法。

背景技术：

1、膨胀土试一种富含蒙脱石、伊利石等亲水矿物成分的特殊土，具有多孔多相介质。膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩变形等性质。膨胀土因自身的不良工程性质及其对外界气候与环境变化的敏感性常带来如路面开裂塌陷、边坡失稳等问题，这也决定了膨胀土成为公路工程中一个持续性的棘手问题。

2、目前公路中常用土质改良法处理膨胀土，从膨胀土的土质改良实质出发用于改良膨胀土的改良方法有换土法、土性改良法、边坡加固法等。其中，土性改良法因施工方便、成本较低，在工程中被广泛应用。主要分为化学改良法、物理改良法、生物改良法。采用水泥、石灰等化学改良剂是改良膨胀土工程中采用最多的传统方法，能从根本上改变土体性质对膨胀土的胀缩特性有明显的抑制效果，但会导致温室效应、环境污染等缺点。采用碎石、风化砂等粒径相对较大的材料，但在施工时也会存在难以压实的问题。

3、目前的研究表明，采用固体废弃物改良膨胀土具有一定的潜力。而关于固体废料运用于改良膨胀土的研究还相对较少，说明固体废料对膨胀土的改良应用还有待进一步探讨。针对不足之处本文以枣潜高速施工路段的云母片岩膨胀土作为研究对象，旨在通过室内试验和微观试验，探究草木灰和粉煤灰对膨胀土的改良效果，并确定改良最佳配比，从宏微观的角度深入研究固体废料对膨胀土的改良效果。研究成果可为固体废弃物在膨胀土治理中的应用研究提供理论依据，实现“以废治废”促进公路建设的可持续发展，对工程建设和环境保护具有重要意义。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了涉及一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，可以使膨胀土的强度和膨胀率能均有明显改善，实现对固体废料的资源化利用。

2、为实现上述目的，本发明提出了涉及一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，包括以下质量份的各组分：膨胀土100份、草木灰5-20份和粉煤灰12-14份；

3、本发明提出了涉及一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，所述方法，包括以下步骤：

4、步骤一：对膨胀土路基填料进行室内试验，获得膨胀土基本物理力学参数，并进行烘干过筛备用；

5、步骤二：选择草木灰和粉煤灰为改良材料，按照不同质量比制备膨胀土改良试样，并进行闷料处理；

6、步骤三：进行改良前后膨胀土试样膨胀率和强度测试，获得路基填料的最优配比；

7、对最优配比开展微观试验，通过sem试验和xrd试验观测改良土样矿物颗粒形貌、粘结方式，测试改良土矿物成分；

8、利用image·j软件对电镜扫描后的图像进行处理得到改良路基填料最优配比条件下的试样孔隙变化规律；

9、本申请的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，具有如下优点和技术效果：

10、1.本发明所使用的改良材料为草木灰和粉煤灰均为固体废料，将其用作改良膨胀土能够实现“以废治废”效果，实现资源化环保化利用，能有效减少固体废弃物的堆放，减少其对环境的负面影响问题。

11、2.草木灰和粉煤灰的掺入改变了膨胀土体的内部结构，从而减小了膨胀性；草木灰和粉煤灰的掺入能增大改良膨胀土的内摩擦角和黏聚力，通过两种土颗粒之间的嵌挤咬合作用提高改良土的抗剪强度、抗压强度，同时有效降低膨胀土的膨胀性。草木灰和粉煤灰的掺入能够与膨胀土产生化学反应生成水化物在土体内部形成网架结构增加土体内部粘结，从而改善了膨胀土的膨胀性，同时提高了膨胀土的强度，并可将改良土应用于道路路基技术领域。

技术特征：

1.一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述改良膨胀土路基填料由膨胀土、草木灰、粉煤灰和水按质量比配置而成。

3.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述步骤一中，所述基本物理参数包括：所述膨胀土的天然含水率为20％、液限为53％、塑限为27.8％、塑性指数为25.2、最大干密度为1.73g.cm-3、最优含水率为26.4％和自由膨胀率为48％。

4.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述步骤一中，烘干温度为：105℃，过筛筛目为2mm；所述步骤二中的所述闷料处理包括：在常温条件下使用保鲜膜包裹放置24h。

5.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述膨胀土100份、草木灰5-20份和粉煤灰12-16份。

6.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述步骤二中，所述草木灰为：农村秸秆、树叶、稻壳、松针等燃烧后的灰烬，其成分包括：cao38.9％、k2o16.5％、sio216.3％、mgo9.82％、p2o56.00％、so33.43％、al2o32.95％、fe2o2.13％；所述粉煤灰为阜新热电厂产生的一级粉煤灰，其成分包括：sio261.13％、al2o320.45％、cao2.37％、mgo2.06％、fe2o36.58％、so30.71％。

7.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，所述步骤二中所述不同质量配比的掺量为：

8.根据权利要求1所述的一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，其特征在于，对步骤三中获得的最佳配比开展微观试验包括：

9.根据权利要求1-8所述的改良材料及方法制备的草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法在膨胀土路基沉陷、变形问题治理的应用。

技术总结本发明公开了一种草木灰和粉煤灰联合改良膨胀土路基填料的方法，包括：步骤一：对膨胀土路基填料进行室内试验，获得膨胀土基本物理参数，并烘干过筛备用；步骤二：选择草木灰和粉煤灰为改良材料，按照不同质量比制备膨胀土改良试样，并闷料处理；步骤三：进行改良前后膨胀土试样膨胀率和强度测试，获得路基填料的最优配比。其制备与应用的方法，以改良路基填料的总重量为100份计，其中包含5‑20份的草木灰和12‑16份的粉煤灰。本发明使用草木灰和粉煤灰掺入膨胀土，可降低路基填料的膨胀率，提高路基填料的强度。本发明所提供的放大具有处理渐变，成本低廉的优点，同时能实现固体废料综合利用，有效解决膨胀土路基沉陷变形问题。技术研发人员：刘家顺,胡硕,刘淼,贾宝新,张航,兰常玉,王思宇,孙梦遥受保护的技术使用者：辽宁工程技术大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11