[发明专利]一种胶凝砂砾石坝的混合料及其应用

说明书

本发明公开了一种胶凝砂砾石坝的混合料及其应用。混合料包括相互独立存放的组分A和组分B，组分A包括骨料、水泥、尿素、碳酸氢铵的组分A，组分B包括微生物菌液、氯化钙溶液、氯化镁溶液、Tris溶液；使用时，组分A与组分B按10～15:1的质量比混合。利用此混合料修建砂砾石坝时，先将组分A加水配成基料，再将组分B混入基料中，得大坝修筑料，随后将大坝修筑料逐层平铺到提前搭建好的挡板之间，再通过碾压等处理，即可完成砂砾石的修建。采用本发明中的混合料和方法，可有效解决胶凝砂砾石坝抗渗透性较差的技术问题。

技术领域

本发明属于大坝技术领域，具体涉及一种胶凝砂砾石坝的混合料及其在胶凝砂砾石坝修筑中的应用。

背景技术

胶凝砂砾石坝是介于混凝土(含碾压混凝土)坝和土石坝之间的新坝型，其筑坝材料是使用少量的胶凝材料和工程现场不筛分、不水洗的砂、砾、石料，通过简易拌和，经过摊铺、振动碾压或者浇筑捣后形成的具备一定强度和抗剪性能的胶结颗粒料。具有漫顶不溃、环境友好、适应性强和施工快捷以及造价低等特点。

但是，胶凝砂砾石坝修筑时的骨料一般都不会冲洗筛分，而且胶凝材料用量低，掺合料掺量较高，水化产物中Ca(OH)₂含量少，因此在压力水长期渗透作用下，胶凝砂砾石筑坝材料性能会有所降低，导致胶凝砂砾石坝的抗渗透性较差，严重影响石坝的稳定性和安全性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种胶凝砂砾石坝的混合料及其在胶凝砂砾石坝修筑中的应用，以解决胶凝砂砾石坝抗渗透性较差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种胶凝砂砾石坝的混合料，混合料包括组分A和组分B，组分A和组分B的质量比为10～15:1；其中：

组分A包括以下质量份的组分：骨料100份，水泥0～2份，尿素5～10份，碳酸氢铵2～4份；

组分B包括以下体积份的组分：微生物菌液1份，氯化钙溶液2～3份，氯化镁溶液0.5～1份，Tris溶液0.5～1份；微生物菌液中的菌株为巴氏芽孢杆菌和短小芽孢杆菌，它们的活性均大于0.5mmol·min-¹；氯化钙溶液、氯化镁溶液和Tris溶液浓度分别为2～3mol/L、0.5～1mol/L、1～2mol/L。

本发明中将胶凝砂砾石坝的混合料分为组分A和组分B两部分，平时组分A与组分B单独存放，只有在使用时才将两者进行混合，充分保证了组分B中微生物的活性，筑坝后微生物能快速分组分A中的尿素，并与Ca²⁺一起形成胶粘物质碳酸钙，不仅能增加砂砾石坝的整体强度，还能提升石坝的抗渗透性能，保证了石坝的稳定性和安全性。

混合料的组分A中包括骨料、水泥、尿素和碳酸氢铵。水泥在组分A中占很小的比例(0～2％左右)，与常规砂砾石坝建筑料相比，水泥用量大大减少，不仅降低了水泥生产所带来的能耗以及环境污染，复合绿色施工的要求，而且保证组分A与组分B混合后不会对微生物的活性造成影响；组分A与组分B混合后，组分B中的微生物菌液中的巴氏芽孢杆菌产生脲酶(Urease)，脲酶分解组分A中的尿素，产生NH₃和CO₂，NH₃极易溶于水，而且溶于水后溶液呈碱性，碱性溶液吸收CO₂生成碳酸根离子，碳酸根离子结合吸附在细菌表面的钙离子(钙离子由氯化钙溶液提供)，生成碳酸钙沉淀；反应过程如下：

NH₃+H₂O→NH₄⁺+OH^- (3)

OH^-+CO₂→CO₃^2-+H₂O (4)