[發明專利]廢棄鑄砂改良膨脹土的方法及施工方法

無效

• 申請號: 200810243910.7
• 申請日: 2008-12-10
• 公開（公告）號: CN101423353A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 孫樹林;張鑫;魏永耀;盤霞
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C04B20/02
• 分類號: C04B20/02;C04B14/12;E02D3/00;C04B14/06
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術領域

本發明涉及的是一種膨脹土改良方法，具體涉及一種廢棄鑄砂的選取及提高膨脹土強度和減小膨脹變形最佳摻量的方法。屬于地質災害處理及巖土工程技術領域。

背景技術

到目前為止，膨脹土改良方法主要有：夯實法、物理改良法、化學改良法、保濕法、換土法和生物改良法。

(1)夯實法是將膨脹土壓實到所要求的密度。夯實法費用低，但是有一定的適用性限制，它一般適用于弱膨脹土地基，夯實后的膨脹土地基干密度會增加，而且凝聚力和內摩擦角也增大，地基承載力提高。

(2)物理改良法包括土釘墻，樁基礎，加土工織物和向膨脹土中摻入砂礫石改變土的級配等方法。物理改性法施工簡單，但施工條件、適用范圍有限。

(3)化學改良方法是向土中摻無機鹽類或有機物質等，通過催化活化土粒表面反應來改善水和土之間的相互作用，使土的性質在水的影響下仍能達到既定指標，改善膨脹土的工程性質。

(4)保濕法是含水率的變化是引起膨脹土干縮濕脹的最直接的因素，保濕法就是保持土中的含水率不變。

(5)換土法是一種將地基下膨脹土挖去而換成普通土類或灰土的方法，這種方法能徹底根治膨脹土造成的危害。

(6)生物改良法就是利用生物表面活性劑附著在粘土礦物的表面上可以降低液面張力和使粘土礦物表面疏水化，破壞礦物表面水化膜或使之變薄，從而使粒間粘結力變大，土的抗剪強度提高，脹縮性減小。

(7)既有物理改良又有化學改良方法是指在膨脹土中按一定比例摻入石灰、水泥、粉煤灰、礦渣及其混合料，再加上一定量的活性催化劑促進改良劑與土的反應穩定土。

歸結以上7種方法膨脹土的改造主要有改性和結構性改造兩大類，其中，改性方法中比較成熟和常用的方法為石灰、粉煤灰改良，這兩種方法都是利用硅酸鹽和鋁的水化物與土顆粒相互間的膠結作用，隨著膠結物逐漸脫水和新生礦物的結晶作用，形成膠凝成分來膠結土壤、堵塞土壤的毛細結構，從而降低液限，增大土體的抗剪強度。這是目前較為成功的土壤固化劑，但石灰和水泥與土的反應速度較慢，所生成的水化物強度較低，耐久性較差，而且石灰摻量在8％以上，水泥摻量在6％以上才能達到一定的效果，施工量很高，施工時需要反復拌和均勻，周期長，耗工時，且不易把握，容易出現質量隱患。同時它也存在污染環境、不利于綠化等問題。為尋求經濟、有效、環保的膨脹土填料改良新途徑，國內外學者從不同途徑提出了大量添加劑方法，其中高分子材料作為添加劑已成為熱點。但是，目前國內的添加方案的試驗效果并不理想、而且可推廣性較差。

而鑄造用的砂多為優質石英砂(含SiO₂85％-95％以上)，有的還是能經受更高溫度(1600℃)的價格較貴的非石英砂。我國優質石英砂資源相對短缺，如果對鑄造舊砂不綜合利用而大量廢棄，對有限的資源是極大的浪費，而且會造成嚴重的環境污染。

發明內容

本發明的目的就在于克服上述缺陷，本發明提供了一種廢棄鑄砂改良膨脹土的方法及用得到的廢棄鑄砂改良膨脹土的施工方法，能有效的解決膨脹土脹縮變形破壞問題及提高膨脹土強度，易于推廣。

本發明的技術解決方案為一種廢棄鑄砂改良膨脹土的方法，步驟為：

第一步，按廢棄鑄砂質量∶所需改良土體的干土質量＝1∶5～1∶3的比例，稱取廢棄鑄砂和改良土體，混合均勻；所述的廢棄鑄砂的組成為，以質量百分比比計：石英砂41％、煤粉37％、陶土19％、鐵3％。所述的石英砂含SiO₂85％-95％wt。

第二步，按《公路土工試驗規程》(JTJ-051-93)中重型擊實試驗確定最佳含水率；

第三步，按確定的最佳含水率的水量添加水到第一步得到的混合土中，可以采用逐層灑水拌合，使水均勻分散在混合物中，攪拌均勻得到廢棄鑄砂改良膨脹土。

使用所述的廢棄鑄砂改良膨脹土的方法得到的廢棄鑄砂改良膨脹土的施工方法，將得到的廢棄鑄砂改良膨脹土在施工面鋪設厚度為30～60cm的表面改良層；然后，在自然條件下保持3～7天，改良土體與廢棄鑄砂中的成分發生化學反應，消除或降低改良層內土體的脹縮性，即可達到工程需要強度。

有益效果：

首先，本發明直接使用廢棄的鑄砂改良膨脹土，既節約了工程成本，又使廢棄鑄砂得到再利用，保護了環境，又為減少膨脹土引起的工程災害開拓了一個新的改良方法。

其次，鑄造廢棄所含的鑄砂作為粗骨料添加，鑄砂起到骨架作用，而且還可以改善混合物級配，廢棄鑄砂在膨脹土中均勻分布，具有優良的物理性能，屬于物理改良方法；