[發明專利]利用磷尾礦及秸稈灰改良的膨脹土地基及其施工方法

在審

• 申請號: 202211436596.0
• 申請日: 2022-11-16
• 公開（公告）號: CN115748660A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 莊心善;楊端;楊本馳
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: E02D3/12
• 分類號: E02D3/12;C09K17/08;C09K103/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發明公開了一種利用磷尾礦及秸稈灰改良的膨脹土地基及其施工方法，步驟為：S1：將磷尾礦、秸稈灰與膨脹土拌合均勻得到混合土；S2：通過擊實試驗確定混合土的最佳含水率；S3：調整S1得到的混合土的含水量保持在最佳含水率，拌合均勻后室溫保濕靜置12h，即可得到改良土。將得到的改良土在施工面鋪設，厚度為25～65cm，先用推土機將地面進行大致整平，后利用大型壓路機進行壓實，將路面精確推平，達到路面施工要求的壓實度；使用磷尾礦及秸稈灰摻入膨脹土，可提高地基土體的動強度和動黏聚力，降低膨脹土的自由膨脹率；改良后的膨脹土具有漲縮性小，耐用，穩定性強；與石灰改良膨脹土的方法相比，用磷尾礦及秸稈灰的成本更低。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，具體涉及一種利用磷尾礦及秸稈灰改良的膨脹土地基及其施工方法。

背景技術

膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂隙并有顯著脹縮性的土體。膨脹土在我國分布廣泛，是由強親水性礦物蒙脫石與伊利石組成的高塑限黏土。膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮并反復變形的工程特性，在動荷載反復作用下，膨脹土會產生不可恢復的永久變形，引起土體變形過大及破壞。建造在膨脹土地基上的建筑物，地基會跟隨著季節、氣候的變化，反復地產生不均勻的抬升和下沉，從而引起建筑物結構破壞，它的破壞有以下規律：(1)建筑物的變形和開裂破壞具有地區性成群出現的特點，建筑物開裂的縫隙隨著氣候變化不斷地張開和閉合。(2)房屋在水平和垂直方向都受彎矩和扭力的作用，因此在房屋轉角處先開裂。(3)膨脹土組成的邊坡相對不穩定，因此膨脹土地基會產生水平和垂直方向的變形或破壞，建筑在坡地上的建筑物相對于平地上的破壞更嚴重。

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、換士法和生物改良法。其中，這7種方法中比較常用的、已經具備完整體系的方法為石灰、水泥改良，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，施工費用有點高，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、而且可推廣性差。

磷尾礦是磷礦資源經過分選得到磷精礦后產生的尾礦，每生產1t磷精礦，就要產生0.44t尾礦，每噸磷尾礦及秸稈灰的價格僅用20～40元。磷礦尾礦的大量堆積不僅會占用大面積的土地和農田資源，耗費較多的堆場建設和維護費用；而且露天存放，長期受風吹、日曬、雨淋，有害成分會通過大氣、土壤地表或地下水等介質破壞生態環境，降低農作物產量和質量，直接或間接影響當地居民健康；尾礦庫區表面產生的粉塵會惡化周圍地區的衛生條件；尾礦中的有關成分以及殘留的選礦劑也對生態環境造成嚴重的危害。

據調查，每年全國秸稈的產量大約是9億噸，至少有一半的秸稈被浪費，并且秸稈的價格非常低，因此利用磷尾礦及秸稈灰代替石灰、粉煤灰等常規材料改良膨脹土，可以充分的利用工業廢棄物，降低天然資源消耗。因此，磷尾礦和秸稈的回收利用不僅可以帶來經濟上的效益還可以減少對環境的危害。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明通過所加入的礦渣及灰渣能夠有效地填充空隙，改善膨脹土的工程性質，能顯著的提高膨脹土地基的動強度，降低膨脹土的自由膨脹率，并且提高膨脹土的動黏聚力，從而能夠有效地解決了膨脹土的漲縮變形帶來的路基破壞問題及提高膨脹土的強度，易于推廣。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：