[發(fā)明專利]聚乙烯醇飽和石灰水膨脹土改良劑和配制方法及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010175564.0
• 申請(qǐng)日: 2010-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN101851515A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張福海;洪望曦;潘雨辰;趙辰洋;邱雪蓮;譚欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K17/48
• 分類號(hào): C09K17/48;E02D3/12;E02D17/20;C09K103/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種膨脹土改良劑，特別是一種降低膨脹土脹縮性的聚乙烯醇飽和石灰水膨脹土改良劑，和配制方法及其在改良膨脹土中的應(yīng)用，屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在我國(guó)大部分地區(qū)都已發(fā)現(xiàn)膨脹土，當(dāng)使用膨脹土作為工程用土?xí)r，由于其較大的膨脹性，必須對(duì)它進(jìn)行進(jìn)一步的處理。降低膨脹土的脹縮性，增加膨脹土地基和邊坡穩(wěn)定性的方法有物理方法和化學(xué)方法兩大類。

物理方法有：

(1)表水防護(hù)：設(shè)置各種排水溝，建立地表排水網(wǎng)系，使得地表水不易滲入土體中；

(2)坡面防護(hù)，目前主要的加固措施為：植被防護(hù)、骨架防護(hù)、片石護(hù)坡和全封閉護(hù)坡等；

(3)支擋和加固防護(hù)：常用的有擋土墻、抗滑樁和土釘加固等；

(4)換土法：將影響工程安全的膨脹土層全部或部分挖除，用非膨脹黏性土或粗粒土換填。缺點(diǎn)是施工麻煩，需要以好土換壞土，操作不方便。

(5)濕度控制法：包括預(yù)濕和保持含水率穩(wěn)定。為了控制膨脹土含水率的變化，保持邊坡或地基土的含水率少受蒸發(fā)及防止運(yùn)行期地表水的滲入而采取的一些必要措施。如施工過程中預(yù)留保護(hù)層，襯砌前浸泡膨脹土控制臨界濕度等，有時(shí)采用復(fù)合土工膜或?yàn)r青蓋在膨脹土的坡面上；

(6)樁基礎(chǔ)法：通過在膨脹土地基中打樁穿透膨脹土層，將荷載傳遞到膨脹土層以下，消除膨脹土膨脹變形和膨脹力對(duì)建筑物的直接影響。

化學(xué)方法有：向膨脹土中摻入無機(jī)鹽類或有機(jī)化合物，通過催化活化土粒表面反應(yīng)來改善水和土之間的相互作用，使土的性質(zhì)在水的影響下仍能達(dá)到既定指標(biāo)，改善膨脹土的工程性質(zhì)。對(duì)于膨脹土填料，化學(xué)改良法可以通過以下方法加以改良：

(1)石灰類改良劑，石灰是一種無機(jī)的膠結(jié)材料，既能在空氣中硬化，也能在水中硬化。石灰的性質(zhì)取決于活性CaO和MgO的含量，其含量越高，活性越大，膠結(jié)能力越強(qiáng)。石灰改良膨脹土的過程既有物理作用又有化學(xué)反應(yīng)，兩方面共同作用促使土體性質(zhì)發(fā)生根本改變。改良膨脹土的石灰摻量有一個(gè)最佳范圍，針對(duì)不同膨脹土參數(shù)得出石灰的最佳摻量不同。研究表明膨脹土中摻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％的石灰對(duì)膨脹性能最為有效。超過2％時(shí)，對(duì)膨脹性改良有可能起反作用；但根據(jù)塑性指數(shù)和pH值變化來看，最佳摻量應(yīng)大于4％；根據(jù)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，最佳摻量應(yīng)大于8％。而對(duì)于天然膨脹土層，完全采用挖填改良后回填的施工方法有時(shí)難以開展或者經(jīng)濟(jì)性差，從而不能像填土一樣通過摻加石灰的方法來改良。所以對(duì)于天然膨脹土層，改良劑的水溶性和改良方法對(duì)改良效果至關(guān)重要。

(2)水泥類改良劑，水泥對(duì)膨脹土的改良，主要有以下幾個(gè)方面的作用：首先，水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的C-S-H和C-A-H凝膠附著在顆粒表面，具有較強(qiáng)的膠結(jié)力并形成了Ca(OH)₂；其次，Ca²⁺與土顆粒表面吸附離子發(fā)生陽(yáng)離子交換反應(yīng)，使土顆粒吸水性能改進(jìn)和團(tuán)粒化，增加膨脹土的水穩(wěn)定性；最后，Ca²⁺，OH^-滲透進(jìn)入土顆粒內(nèi)部，與黏土礦物發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，繼續(xù)生成上述凝膠物質(zhì)，可減少親水凝粘土礦物的含量，并提高土顆粒間的連接強(qiáng)度。

(3)工業(yè)廢渣類改良劑，由于工業(yè)廢渣在石灰，水泥水化物的堿性環(huán)境中具有潛在水化活性，人們從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度出發(fā)，用其來改良，穩(wěn)定土體，其改良機(jī)理與石灰類，水泥類改良劑類似。此方法的最大優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保性好且比較經(jīng)濟(jì)，缺點(diǎn)是早期強(qiáng)度不高，而且通常需要較大的摻量。

(4)水玻璃類改良劑，水玻璃改良劑是由水玻璃和酸性反應(yīng)劑構(gòu)成的，在強(qiáng)堿條件下發(fā)生膠凝固結(jié)。由于膠凝時(shí)間不能延長(zhǎng)，改良反應(yīng)不完全，會(huì)發(fā)生較強(qiáng)的堿性影響，使生成的SiO₂膠體逐漸溶出，大大降低了耐久性。

(5)有機(jī)類改良劑，有機(jī)類改良劑由于聚合物與土顆粒中黏土礦物一般不發(fā)生反應(yīng)，其改良膨脹土的作用主要是通過包裹，機(jī)械嚙合等物理作用來提高土顆粒間的黏接作用，因此在減少土的膨脹性和增加土的強(qiáng)度方面作用要小。而且有機(jī)物的聚合過程不吸收水分，土顆粒表明吸附水膜的存在會(huì)更影響聚合物網(wǎng)絡(luò)對(duì)土顆粒連接的加強(qiáng)作用。要使有機(jī)改良劑在土中形成一定的均勻聚合物網(wǎng)絡(luò)，常需要加大其摻量，而有機(jī)改良劑的成本通常較高，因此，常常因經(jīng)濟(jì)成本，加固效果等方面的原因而限制了有機(jī)改良劑的應(yīng)用。