一種土壤硬化穩定劑及土壤硬化穩定方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及土壤硬化穩定領域，具體是一種土壤硬化穩定劑及土壤硬化穩定方 法。
【背景技術】
[0002] 在工程實際中，很多天然地基并不能滿足施工要求，施工中會遇到很多軟土地地 基甚至淤泥地基，這類地基具有承載力低，強度增長緩慢，加荷后易變形且不均勻，變形速 率大且穩定時間長，具有滲透性小、觸變性及流變性大的特點。如果處理不當將會嚴重影響 道路性能，主要表現為，路基不均勻沉陷導致路面結構破壞，因此軟土地基的處理一直是困 擾工程建設的一個難題。
[0003] 目前國內大規模處理軟土地基的辦法是對土壤進行硬化穩定處理，來改變土壤的 組成，改變土體的工程性質，從而達到提高土質強度、改善土質壓實性的目的。處理后的土 壤具有高強度、低滲透性的優點，被大量應用于國家高速公路、機場、海堤、港口、碼頭、水利 防滲等工程項目。現有的土壤硬化穩定技術主要可以分為物理法、化學法、生物酶生化法、 水泥砼凝固硬化穩定技術等等。
[0004] 物理法:在各種粉碎或原來松散的土(包括各種粗、中、細粒土）中，摻入一定數量 的無機結合料(如石灰、水泥、工業廢渣)及水，經拌合得到的混合料，經過壓實、養生后，具 有一定強度和穩定性，稱無機結合料穩定土(半剛性材料）。根據材料不同硬化穩定土技術 又可分為:水泥類、石灰類、工業廢渣類、碎石粘土。其技術原理為，初期通過離子交換，壓實 作用；中后期自身硬化作用，火山灰反應原理，達到硬化穩定土的效果。
[0005] 化學法:如二灰碎石摻加硫酸鈉、土壤中拌合粉煤灰、加一定量的激發劑等膠凝材 料，火山灰反應，壓實等程序達到硬化穩定土效果。
[0006] 生物酶生化法:如在各種粉碎或原來松散的土中加入生物酶劑和擴散劑，擊實達 到硬化穩定土效果。
[0007] 在過去硬化穩定土流程中，不管是物理法、化學法、生物酶生化法，都離不開石灰 類、碎石、粘土、大量水泥等材料，這些材料的來源，都離不開以破壞生態為代價，需要開山 炸石、挖土填方、運輸耗能、排放二氧化碳、加重空氣污染，從而使道路基礎建設與生態資源 環境之間的矛盾日益凸顯。
[0008] 然而，二十一世紀我們倡導的是節能減排，保護環境和節約資源是我國的基本國 策。我國的基礎設施建設每年都要消耗大量的不可再生資源，礦產資源開采的回收率很低， 損失浪費嚴重。由于人為的不合理開發、利用而引起的生態環境退化和生態系統的嚴重失 衡，對生態環境的影響極為顯著。鐵路、公路等建設，大量開山取石、往往破壞地貌和植被， 鋪路搭橋中，由于管理和運作不善，造成新的水土流失。生態危機的后果比戰爭更危險，對 于地球及地球上所有的生命具有毀滅性的影響。歷史的經驗說明，一個國家可以從戰爭的 創傷中恢復起來，如第二次世界大戰后的德國和日本;但是沒有一個國家可以從被破壞的 自然環境中迅速崛起。只有實現節能減排目標，我們國家才能實現經濟的可持續發展。故現 有技術的土壤硬化穩定方法及試劑均以犧牲環境資源為代價，與我國的可持續發展戰略相 悖。
[0009] 除此之外，現有技術的土壤硬化方法及固化劑還普遍存在以下問題：
[0010] 施工工藝繁瑣：由于現有技術穩定劑及硬化方法對周圍環境影響較大，且對于所 處理土壤的要求較為苛刻，故在周圍環境的處理、土壤的選擇及預處理等方面需要復雜的 工藝來配合，使現有技術的土壤硬化穩定施工的工序繁瑣，例如:在土方施工的前期準備工 作中，承包商就需要在工程師指定的區域內，對現存的灌木叢、樹木和長草區的保護和日常 維護。又例如:在進行原有溝渠改道的施工中，需要清除所有的有機物和松軟的沉積物，再 用合格的穩定土予以回填。
[0011] 施工成本高：由于我國國內土壤固化劑生產廠家很少，只有北京、天津幾家生產單 位，大量靠從美國、日本、澳大利亞進口，使得穩定劑的價格較為昂貴。同時，由于在現有技 術的施工過程中，穩定劑的使用量通常較大，也使得施工成本倍增。
[0012] 對土壤含水量要求高:現有技術的穩定劑多依賴土壤的顆粒度和含水量，對土壤 的最佳含水量要求較高，當遇到含水量高且富含有機質的土壤時，往往硬化穩定效果較差， 施工時難以壓實。如果遇到土壤含水量過大的情況，現有技術的處理方法一般考慮將土攤 開晾曬，待接近最佳含水量時再進行碾壓，否則將出現因含水量過大碾壓達不到標準或出 現軟彈現象，難以通過碾壓達到到標準，故使得工期拖長。
[0013] 耐水性不佳:現有技術的土壤穩定劑的性能欠佳，尤其是水劑，在進行土壤硬化穩 定處理后如果遇到長時間的雨水浸泡，則容易出現松散失效，無法固結地基土壤的情況。
[0014] 綜上所述，隨著我國工程建設步伐的逐步加快，亟需一種性價比更佳的環境友好 型土壤硬化穩定藥劑。
【發明內容】
[0015] 本發明的目的在于提供一種土壤硬化穩定劑及使用方法，它即能實現節能減排， 又能減少工序、節約成本，且對土壤的硬化效果顯著，防水和節水性好，適合普及推廣應用。
[0016] 本發明為實現上述目的，通過以下技術方案實現：
[0017] 一種土壤硬化穩定劑，是由以下重量份的原料混合制得:氧化鈣4~10份，三氧化 二鋁2~9份，氧化硅2~7份，濃硫酸6~16份，含鐵制劑13~34份，含鎂制劑7~15份，二氯甲 烷1~7份，萘磺酸鈉鹽甲醛縮合物2~9份。
[0018] 所述含鐵制劑包括硫酸亞鐵、硫化亞鐵、氧化鐵、三氧化二鐵中的一種或幾種。
[0019] 所述含鎂制劑包括硫酸鎂、氯化鎂、硝酸鎂中的一種或幾種。
[0020] 作為進一步的優選方案，一種土壤硬化穩定劑是由以下重量份的原料混合制得： 氧化鈣4~10份，三氧化二鋁2~9份，氧化硅2~7份，98%的濃硫酸6~16份，硫酸亞鐵10~ 20份，硫化亞鐵3~14份，硫酸鎂7~15份，二氯甲烷1~7份，萘磺酸鈉鹽甲醛縮合物2~9份。
[0021] 使用所述一種土壤硬化穩定劑進行土壤硬化穩定的施工方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟1: 土壤預處理:對需要硬化區域的土壤進行深翻、旋耕；
[0023] 步驟2:藥劑的施加：如果土壤的干密度小于1.8g/cm3，就地取土，將權利要求1~4 任一項所述一種土壤硬化穩定劑按重量比0.14%。~0.2%。與土壤混勾，并布土攤鋪；
[0024] 步驟3:硬化施工:依照平路一撒布水泥一拌合水泥與土壤一壓實一養生的流程進 行施工。
[0025]在處理含水量過大的土壤時，步驟3的硬化施工流程為:平整路面一每立方米路基 泥土中，撒布并拌合125kg42.5ρ. 〇水泥和80kg粉煤灰一壓實一養生。
[0026]作為一種優選方案，所述的土壤硬化穩定的施工方法包括以下步驟：
[0027]步驟1: 土壤預處理:對需要硬化區域的土壤進行深翻、旋耕；
[0028] 步驟2:藥劑的施加：如果土壤的干密度小于1.8g/cm3，就地取土，將權利要求1~4 任一項所述一種土壤硬化穩定劑按重量比0.147%。與土壤混勻，并按規定厚度回填布土攤 鋪；
[0029]步驟3:硬化施工:對布土區域進行整平，并在其上撒布水泥，將水泥與土壤拌合均 勻后，噴灑權利要求1~4任一項所述一種土壤硬化穩定劑的5~10倍稀釋液，并與土壤拌合 均勻，再進行壓實、養生。
[0030] 處理后的土壤環境質量符合和滿足中國《土壤環境質量標準》(GB15618-1995)二 級標準要求。
[0031] 對比現有技術，本發明的有益效果在于：
[0032] 1、本發明區別現有技術的缺陷，配方僅含有比例極低的的氧化鈣，且在施工過程 中避免使用大量的水泥，從而擺脫了現有技術在土壤硬化穩定過程中對于石灰類、隨時、粘 土、大量水泥等礦產資源的過度依賴，減少傳統材料開采、加工、存放等環節占用和破壞的 土地，減少石灰、水泥生產時所消耗的大量石灰石和煤炭資源，從而減少CO 2的排放量，解決 了基礎建設與生態環境資源之間的矛盾，實現了加強環境保護，遏制破壞生態事件的高發 態勢，加強生態保護重點領域環境風險防控的目的，達到了《國家環境保護"十二五"規劃》 中要求，符合我國節能減排，保護環境和節約資源的基本國策。
[0033] 2、本發明含有多種組分，通過激發土粒活性、膠結、離子交換作用，增強土粒間的 吸附力，減少孔隙，使土粒中的吸附水排出，土體含水量降低，使粘土由親水性變為厭水性， 并永久改變粘土的親水性。碾壓后形成致密土體，強度可提高40%~60%。經過本發明處理 過的路基，壓實度可以超過100%，根據無側限抗壓強度試驗結果，7d路基的平均表觀密度 為2293kg/m3，抗壓強度為3.07MPa。硬化穩定土壤環境質量完全滿足、符合中國《土壤環境 質量標準》(GB15618-1995)二級標準要求，土壤的硬化穩定效果顯著且環境適應能力強，環 境溫度在一 25°C~40°C條件下對本發明所述一種土壤硬化穩定劑幾乎沒有影響，硬化穩定 土層經凍脹實驗，達到或超過國家《土工試驗方法標準》GB/T50123-1999。且各類土壤均可 采用，可廣泛用于路基、坪基，垃圾處理、危險廢物防滲底襯、基礎加固等領域。
[0034] 3、本法明的顯著優勢在于就地取土、用量較少、流程簡單:本發明在土方施工中就 地取土，不會對周邊造成不良影響，故省去了在場地清理環節中對周圍指定區域的大量維 護工作。且土分布廣泛、廉價，就地取材與傳統的基層材料相比可降低成本40-50%。取土后 僅加入土壤重量比的萬分之1.4~2即可實現理想的固化效果，將土固結成板體，用做路面 基層、場地基層等等。用量較少有助于降低施工成本。此外，本發明施工的流程較現有技術 做出顯著優化精簡，大大節約了勞動力，提高施工效率，是一種