[发明专利]废弃铸砂改良膨胀土的方法及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种膨胀土改良方法，具体涉及一种废弃铸砂的选取及提高膨胀土强度和减小膨胀变形最佳掺量的方法。属于地质灾害处理及岩土工程技术领域。

背景技术

到目前为止，膨胀土改良方法主要有：夯实法、物理改良法、化学改良法、保湿法、换土法和生物改良法。

(1)夯实法是将膨胀土压实到所要求的密度。夯实法费用低，但是有一定的适用性限制，它一般适用于弱膨胀土地基，夯实后的膨胀土地基干密度会增加，而且凝聚力和内摩擦角也增大，地基承载力提高。

(2)物理改良法包括土钉墙，桩基础，加土工织物和向膨胀土中掺入砂砾石改变土的级配等方法。物理改性法施工简单，但施工条件、适用范围有限。

(3)化学改良方法是向土中掺无机盐类或有机物质等，通过催化活化土粒表面反应来改善水和土之间的相互作用，使土的性质在水的影响下仍能达到既定指标，改善膨胀土的工程性质。

(4)保湿法是含水率的变化是引起膨胀土干缩湿胀的最直接的因素，保湿法就是保持土中的含水率不变。

(5)换土法是一种将地基下膨胀土挖去而换成普通土类或灰土的方法，这种方法能彻底根治膨胀土造成的危害。

(6)生物改良法就是利用生物表面活性剂附着在粘土矿物的表面上可以降低液面张力和使粘土矿物表面疏水化，破坏矿物表面水化膜或使之变薄，从而使粒间粘结力变大，土的抗剪强度提高，胀缩性减小。

(7)既有物理改良又有化学改良方法是指在膨胀土中按一定比例掺入石灰、水泥、粉煤灰、矿渣及其混合料，再加上一定量的活性催化剂促进改良剂与土的反应稳定土。

归结以上7种方法膨胀土的改造主要有改性和结构性改造两大类，其中，改性方法中比较成熟和常用的方法为石灰、粉煤灰改良，这两种方法都是利用硅酸盐和铝的水化物与土颗粒相互间的胶结作用，随着胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，形成胶凝成分来胶结土壤、堵塞土壤的毛细结构，从而降低液限，增大土体的抗剪强度。这是目前较为成功的土壤固化剂，但石灰和水泥与土的反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且石灰掺量在8％以上，水泥掺量在6％以上才能达到一定的效果，施工量很高，施工时需要反复拌和均匀，周期长，耗工时，且不易把握，容易出现质量隐患。同时它也存在污染环境、不利于绿化等问题。为寻求经济、有效、环保的膨胀土填料改良新途径，国内外学者从不同途径提出了大量添加剂方法，其中高分子材料作为添加剂已成为热点。但是，目前国内的添加方案的试验效果并不理想、而且可推广性较差。

而铸造用的砂多为优质石英砂(含SiO₂85％-95％以上)，有的还是能经受更高温度(1600℃)的价格较贵的非石英砂。我国优质石英砂资源相对短缺，如果对铸造旧砂不综合利用而大量废弃，对有限的资源是极大的浪费，而且会造成严重的环境污染。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，本发明提供了一种废弃铸砂改良膨胀土的方法及用得到的废弃铸砂改良膨胀土的施工方法，能有效的解决膨胀土胀缩变形破坏问题及提高膨胀土强度，易于推广。

本发明的技术解决方案为一种废弃铸砂改良膨胀土的方法，步骤为：

第一步，按废弃铸砂质量∶所需改良土体的干土质量＝1∶5～1∶3的比例，称取废弃铸砂和改良土体，混合均匀；所述的废弃铸砂的组成为，以质量百分比比计：石英砂41％、煤粉37％、陶土19％、铁3％。所述的石英砂含SiO₂85％-95％wt。

第二步，按《公路土工试验规程》(JTJ-051-93)中重型击实试验确定最佳含水率；

第三步，按确定的最佳含水率的水量添加水到第一步得到的混合土中，可以采用逐层洒水拌合，使水均匀分散在混合物中，搅拌均匀得到废弃铸砂改良膨胀土。

使用所述的废弃铸砂改良膨胀土的方法得到的废弃铸砂改良膨胀土的施工方法，将得到的废弃铸砂改良膨胀土在施工面铺设厚度为30～60cm的表面改良层；然后，在自然条件下保持3～7天，改良土体与废弃铸砂中的成分发生化学反应，消除或降低改良层内土体的胀缩性，即可达到工程需要强度。

有益效果：

首先，本发明直接使用废弃的铸砂改良膨胀土，既节约了工程成本，又使废弃铸砂得到再利用，保护了环境，又为减少膨胀土引起的工程灾害开拓了一个新的改良方法。

其次，铸造废弃所含的铸砂作为粗骨料添加，铸砂起到骨架作用，而且还可以改善混合物级配，废弃铸砂在膨胀土中均匀分布，具有优良的物理性能，属于物理改良方法；