[发明专利]一种改良型膨胀土及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种改良型膨胀土，其原料组分按质量份数计，包括：干膨胀土100份；生物质灰20～30份；碱性活化剂7～13份；水24～32份；其中，生物质灰选自稻壳灰和/或甘蔗渣灰。本发明还提供一种上述改良型膨胀土的制备方法，包括：先按照一定的质量比称取干膨胀土、生物质灰和碱性活化剂，将三者混合均匀，得到第一产物；再将水添加至第一产物中，混合均匀，在自然条件下闷料，即得到改良型膨胀土。本发明制得的改良型膨胀土具有力学强度高、膨胀性低的特点，能够解决膨胀土路基在岩土工程应用中出现明显的胀缩行为、较差的承载能力，减少因膨胀土胀缩特性而对岩土工程带来的破坏和安全影响，为岩土工程中的膨胀土路基的施工应用提供了新的解决方案。

技术领域

本发明涉及膨胀土改良的技术领域，具体涉及一种改良型膨胀土，还涉及一种改良型膨胀土的制备方法与应用。

背景技术

膨胀土在世界范围内分布极广，我国是膨胀土分布最广的国家之一，先后有20多个省区发现有膨胀土川。由于膨胀土的胀缩特性、裂隙性、超固结性等特性显著，在其基本特性的共同作用下，使得膨胀土的工程性质极差，容易使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，危害性很大。通常，膨胀土为高塑性粘土，它是一种在自然地质过程中逐渐形成的地质体，强亲水性矿物伊利石和蒙脱石是其主要粘粒成分，故其具有较好的粘聚性和可塑性，同时也具有良好的持水性和亲水性。该土具有吸水膨胀，失水收缩并往复变形的性质，对路基破坏作用影响较大，并且构成的破坏是不易修复的。为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度达到安全舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。

常用的膨胀土改良方法包括物理改良、化学改良和生物改良。其中，物理改良是指传统的加筋方法，包括在膨胀土中植入面状的土工合成材料如土工布、土工格栅、土工织物等；此外，膨胀土地基的处理也可采用换土法、保湿法、压实法等。化学改良法是利用一些添加剂掺入膨胀土中使其产生一系列化学反应，降低膨胀土的膨胀性，增加膨胀土的强度及水稳定性的方法。常见的化学改良法有石灰法、水泥法、电石渣法。在过去的几十年里，为了加固膨胀土，常用水泥、石灰、粉煤灰等其他混合剂作为加固膨胀土的一种手段，但是石灰和水泥的成本较高，且对环境会造成一定的危害。生物改良的方法是利用微生物自身及其新陈代谢的产物改良膨胀土，主要是利用生物表面活性剂的疏水作用改变粘土矿物颗粒的双电层结构，利用微生物促进矿物沉积在粘土矿物的颗粒空隙及土体裂隙中引起胶结、填充，从而减少水的影响，近而减小土体的胀缩性。然而，上述方法存在着制作成本高、经济效益低、施工困难等问题，不利于大范围推广应用。

基于此，如何对膨胀土进行操作简单、低成本的改良，以提高膨胀土的强度性能、降低其膨胀特性，使其能够更好的满足岩土工程中膨胀土路基的应用需求，是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种强度高、膨胀率低，能够更好的满足岩土工程中膨胀土路基应用需求的改良型膨胀土。

本发明的目的之二在于提供一种方法简单、操作方便、低成本的制备强度高、膨胀率低的改良型膨胀土的制备方法。

本发明的目的之三在于提供一种改良型膨胀土在岩土工程中膨胀土路基中的应用。

本发明实现目的之一采用的技术方案是：提供一种改良型膨胀土，其组分按质量份数计，包括：干膨胀土100份；生物质灰20～30份；碱性活化剂7～13份；水24～32份；所述生物质灰选自稻壳灰和/或甘蔗渣灰；所述生物质灰的成分包括：SiO₂ 80～90wt％、Al₂O₃ 1～4wt％、CaO 2～4wt％、Fe₂O₃ 1～2wt％、K₂O 0.5～5wt％、MgO 0.4～4wt％、TiO₂ 0.1～1.5wt％。

本发明提供的一种改良型膨胀土的总体思路如下：