[发明专利]用废弃秸秆灰渣及大理石灰改良的膨胀土及其制备方法和在施工中的应用

说明书

技术领域

本发明属于地质灾害处理及岩土工程技术领域。特别涉及用废弃秸秆灰渣及大理石灰改良的膨胀土及其制备方法和在施工中的应用。

技术背景

膨胀土对水的敏感性较强，具有遇水膨胀失水收缩的特点。在膨胀土地基上的轻型构筑物如道路、铁路、水利工程存在很大的安全隐患，所以在施工之前必须对膨胀土进行处理。

膨胀土在我国分布较为广泛，我国是世界膨胀土分布最广，面积最大的国家之一，膨胀土危害的地区已达到20余个省、市、自治区。膨胀土带来的工程问题严重阻碍了当地经济的发展，所以改良膨胀土以使其带来的灾害消失或减少，成为亟待解决的技术难题。

目前针对用添加剂改良膨胀土的方法有：掺生石灰，水泥，粉煤灰或者石灰-粉煤灰混合物等，主要是化学改良。其中添加石灰或者石灰-粉煤灰最为普遍，石灰主要成分是氧化钙，在改良膨胀土中起到离子交换、絮凝作用、碳化作用和胶结作用。秸秆灰渣来自生物质发电厂，以燃烧秸秆为主。生物质灰分为粗灰渣与细灰，其中细灰是一种生产化肥的优良原料直接送往化肥厂，而粗灰渣不宜碾碎所以无人问津。到目前为止粗灰渣主要被填埋或者直接作为道路填筑材料等，由于粗灰渣为粗骨料粘聚性较小、水稳性较差，直接作为高等级路基填料耐久性差。大理石灰来自南京地区采石场及大理石切割厂或其抛光厂，主要成分是氧化钙、二氧化硅、三氧化二铁和氧化铝等，这些都是很好的胶凝材料，粘聚性大方便取得，可以弥补秸秆灰渣的不足，所以可以用这两种固废物按一定比例配成有效固化剂。秸秆灰渣来源广泛，据调查全国一年秸秆产量为9亿吨，每年至少有一半被浪费。由此可见这两种废弃物的取材来源十分方便，且价格低廉，有很大的发展应用空间。

与其他改良剂相比较，“二灰”（秸秆灰渣和大理石灰）具有更好的经济效益和社会效益，成本十分低廉，且这两种废弃物按一定配比直接掺和就可以投入到工程当中，为“二灰”的再利用创造了新思路。因此，“二灰”作为改良膨胀土的新材料对治理膨胀土病害，提高高等级公路路基工程质量，降低工程成本，保护环境建设友好型社会具有十分重要的学术价值、社会价值。

目前利用固废物改良膨胀土受到广泛关注，因其具有广泛的推广应用前景而备受青睐。中国专利CN101423353B，废弃铸砂改良膨胀土的方法及施工方法，该专利充分考虑了膨胀特性、提高强度以及资源的循环利用，但仍存在以下不足：①强度提高较小；②未进行改良后的强度耐久性研究；③未充分给出具体的施工方法。中国专利CN102352622A，碱渣改良膨胀土的方法及施工方法，该专利在改良膨胀土方面取得了很大成就，但仍存在以下不足：①固废物的取得途径狭窄；②碱渣用量较大；③没有进行改良后的强度耐久性研究。中国专利CN102249581A，电石渣改良膨胀土的方法及施工方法，该专利考虑了降低膨胀土的膨胀土特性及环境保护，但仍存在以下不足：①未给出改良后填料的耐久性特征；②未给出改良后的强度特征；③改良剂含量较低，会给具体施工带来一定困难。

为了克服这些不足，本发明用废弃秸秆灰渣及大理石灰改良膨胀土，这两种固废物的来源广、数量巨大，后进行了改良后膨胀土的膨胀特性和强度试验，并给出了强度耐久性变化特征和具体的施工过程。

发明内容

解决的技术问题是：本发明克服现有技术的不足而提出用废弃秸秆灰渣及大理石灰改良的膨胀土及其制备方法和在施工中的应用，能有效解决膨胀土的胀缩变形带来的破坏问

题及废弃物带来的环境污染问题。

技术方案：：根据本发明所述的用废弃秸秆灰渣及大理石灰改良的膨胀土的制备方法为：

第一步，按质量百分比称取10%的秸秆灰渣，10%~20%的大理石灰，70%~80%的所需改良土体的干土，混合均匀；所述秸秆灰渣的分析结果为，以分析检测后得到的氧化物的质量百分比计：二氧化硅60%~61%、氧化钙23%~25%、氧化铝4%~5%、氧化铁2%~3.3%、氧化钾3%~5%、氧化镁2%~3%、氧化钠0.9%~1%；所述大理石灰的分析结果为，以分析检测后得到的氧化物的质量百分比计：氧化钙54.1%~55.2%、二氧化碳40.6~41.2、二氧化硅1%~1.7%、氧化铝0.1%~1.3%、氧化铁0.8%~1.2%、氧化镁0.9%~1.5%。

第二步，按照《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）中重型击实试验确定混合土的最佳含水率为18.6%~19.7%。