一种盐渍土改性剂及其制备方法与应用与流程

本发明涉及盐渍土改性，尤其涉及一种盐渍土改性剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、路基是整个公路的基础，承载着上部的交通荷载，在服役年限内必须保证其具有足够的强度、刚度及稳定性。大量研究结果表明，路基在交通荷载及气候作用下的性能劣化，是造成公路路基路面损坏的主要因素，因此，确保路基具有良好的性能对提高公路使用性能、延长服役年限具有重要的意义。路基工程质量与路基土填料的工程性质密切相关，作为路基填土应具有足够的强度、刚度、水稳定性、冻融稳定性、抗冲刷能力等力学和路用性能。而盐渍土路基作为其中一种极为特殊的路基，在路基服役年限内，由于受到大量交通荷载和极端气候的影响，极易对路基造成严重的损伤，大大降低了其使用性能及服役年限。

2、公路工程中，盐渍土一般是指地表1m范围内土中易溶盐含量平均大于0.3％的土。当土中的易溶盐含量超过5％时，土的结构和工程特性会有较大的改变，产生多种病害，造成重大的经济损失。我国分布着大量的盐渍土：新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西和内蒙古等地区是盐渍土分布面积最广最多的地区，约占我国盐渍土总面积的60％左右。由于土中易溶盐的存在及含盐性质和含盐量的不同，盐渍土的路基病害类型复杂多变，常见的盐胀、翻浆、溶陷和腐蚀等类型的公路病害会对建成的高等级公路的运营和安全产生严重影响。当温度降低时，盐溶液中会逐渐析出结晶颗粒，导致体积膨胀，进而导致地基土产生盐胀破坏；当温度较高且地下水位较浅或雨水较丰富时，易溶盐易被溶解，气体孔隙将逐步被盐溶水填充，地基土将会产生溶陷破坏；由于盐渍土中含有cl-、so42-、na+、ca2+等强电解质离子的存在，在空气及水和温度等条件下易与其他材料发生电化学反应，对地基土及其他基础设施产生严重腐蚀性破坏。因此，公路设计及施工规范对盐渍土作为路基填料的含盐量作了严格的限制。

3、盐渍土的破坏类型主要是溶陷破坏、盐胀破坏、腐蚀破坏、翻浆破坏以及吸湿软化和次生盐渍化等，面对这些问题，若不采取合理的措施，任其慢慢发展将会严重影响道路路基的结构稳定性，进而影响路面的耐久性和使用性能，严重的情况下会导致道路整体性发生破坏，造成巨大的生命财产损失。当前规范规定盐渍土不能直接作为填土来填筑路基，对项目区内盐渍土的处治措施主要为挖除盐渍土，换填非盐渍土，并在中、强盐渍土区域使用复合土工布做隔断层进行联合处治。在整个建设过程中所需土方量巨大，远距离运送性能较好的土来填筑路基，不仅导致运输成本增加，提高了工程造价，还会加大现场组织管理的难度。同时，由于当地路基土含盐量高且地下水位埋藏较浅，盐分将随地下毛细水不断上升，随着时间的推移，最终导致底部路基填土也会逐渐变成盐渍土，进而产生溶蚀、盐胀、腐蚀等破坏，经过换填的土层在盐渍土环境下，仍然存在二次盐渍化问题。

4、为此，需综合考虑地下毛细水上升、盐胀深度和冻胀深度等因素，适当增加路基高度和铺设路基隔断层来克服盐渍土在道路建设中带来的诸多问题，但以上方法无疑增加了盐渍土地区路基的修建成本，且有时候并不能得到预期的效果。由于这些原因，研究者开发了盐渍土固化剂，通过固化改良降低盐渍土危害，使其能够用于填筑路基。

5、公开号为cn 106882944 a的中国发明专利公开了一种盐渍土固化剂，它的组分及各组分的质量份为：水泥5～15份，高炉矿渣60～85份，碱激发剂5～10份，硬脂酸盐1～10份，高吸水性树脂1～10份。该固化剂可用于解决盐渍土地区路基填筑过程中遇到的溶陷、盐胀等工程病害，具有固化效果好、施工方便的优点，而且选用了工业废渣，成本低，便于推广应用。该固化剂用量为盐渍土质量的20％。

6、公开号为cn 108640613 a的中国发明专利公开了盐渍土固化剂，由水泥和矿渣混合搅拌而成，其中水泥为通用硅酸盐水泥，矿渣为s95及以上矿渣。该固化剂解决了现有普通硅酸盐水泥加固盐渍土出现的凝结硬化慢，强度低、水稳性差的问题。且大量使用矿渣，不仅降低了成本，还实现了废物利用，达到了节约资源和保护环境的效果。该固化剂用量也为盐渍土质量的20％。

7、由此可见，现有技术中，大部分以水泥等原料为主的盐渍土固化改性剂的用量均较高，进而导致项目成本、施工难度显著增加，还会带来环境污染等风险。因此，在保证良好固化改性的基础上，减少改性剂的用量，对降低项目成本，减少对环境的负面影响，简化施工过程，降低施工难度具有重要意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种盐渍土改性剂及其制备方法与应用。本发明通过调整盐渍土改性剂的原料组合及其配比，得到了一种固化改性效果良好、稳定，且掺量更低的盐渍土改性剂产品。

2、本发明所述盐渍土改性剂包括以下质量份的原料：

3、水泥10～15份、石灰10～15份、粉煤灰10～30份、激发剂5～10份、沸石5～10份、硅酸钙0.5～3份、聚乙烯醇(pva)0.5～1.5份；

4、所述硅酸钙和所述pva的质量比为(1.5～2):1。

5、进一步地，所述盐渍土改性剂包括以下重量份的原料：

6、水泥13份、石灰15份、粉煤灰25份、激发剂8份、沸石8份、硅酸钙2.1份、pva 1.2份。

7、进一步地，所述激发剂为氯化钙、水玻璃中的一种或两种。优选的，所述激发剂为氯化钙和水玻璃。

8、进一步地，所述氯化钙和水玻璃的质量比为(1～2):(1～2)。优选的，所述氯化钙和水玻璃的质量比为1.5:1.2。

9、进一步地，所述水玻璃的模数为1.8～3.3。优选的，所述水玻璃的模数为2.1。

10、本发明还提供了所述盐渍土改性剂的制备方法，具体包括以下步骤：

11、s1、称取水泥、石灰、粉煤灰、激发剂、沸石，分别烘干，烘干后用球磨机分别粉磨物料；

12、s2、称取硅酸钙、pva；

13、s3、先将水泥、石灰、粉煤灰和沸石放置在搅拌容器内，搅拌均匀，然后加入硅酸钙和pva搅拌均匀，得到混合物料；

14、s4、向所述混合物料中添加激发剂和水10～30质量份，拌和均匀得到盐渍土改性剂。

15、进一步地，所述步骤s1中粉磨后物料的比表面积≥300m2/kg。

16、本发明所述盐渍土改性剂用于盐渍土的固化改性。

17、进一步地，所述盐渍土改性剂的用量为盐渍土的10wt.％～25wt.％。优选的，所述盐渍土改性剂的用量为盐渍土的12wt.％～18wt.％。更优选的，所述盐渍土改性剂的用量为盐渍土的12wt.％～15wt.％。

18、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

19、本发明的盐渍土改性剂能够在较低掺量的前提下，实现良好的固化改性效果。

20、本发明采用粉煤灰等工业废料作为原料，不仅降低了成本，还减少了环境污染，具有良好的环保效益。

21、本发明的盐渍土改性剂能够在较低掺量的前提下改善固化土的路用性能，提高固化土的强度及其阻水性能，且稳定性良好，能够显著提高盐渍土的工程性能，延长路基的使用寿命，具有广泛的应用前景。