[发明专利]一种改良路基填料膨胀特性的材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种改良路基填料膨胀特性的材料及其制备方法，将玄武岩纤维和土壤改良剂掺入膨胀土路基填料中，其中所述的玄武岩纤维不仅具有较高抗拉强度，而且能够限制土体的侧向和竖向变形；所述土壤改良剂对土体的微结构和分子结构进行调整，改良膨胀土的密实度和膨胀性能。本发明复合改良膨胀土后具有良好的水稳定性、抗变形、抗拉、抗裂、抗剪性能，且胀缩率抑制显著，具有成本低廉，对环境污染小的特点，可用于铁路和公路等路基工程中。

技术领域

本发明涉及一种改良路基填料膨胀特性的材料及其制备方法，属于地质灾害处理及岩土工程技术领域。

背景技术

膨胀土具有高天然含水量、高塑性指数、高液限、强度低、水稳性差、压实困难、吸水膨胀、失水收缩且反复变形等性质，其不良特性是道路工程中潜在的安全隐患，极易造成巨大经济损失。

目前，膨胀土常见的改良方法主要有换填法、物理改良法、化学改良法。换填法是简单有效的处理方法，即将膨胀土废弃并替换成工程性质优良的土。物理改良法主要通过加筋（如土工布、土工膜、土工格栅、纤维等）、机械和施工工艺改进的方法对填筑的土体进行加固，现有技术中常见使用聚丙烯纤维或粉煤灰聚丙烯纤维改性膨胀土的研究，研究表明：使用聚丙烯纤维或粉煤灰聚丙烯纤维改性膨胀土可依靠纤维增加抗拉强度的作用约束膨胀土的胀缩性能，在增强膨胀土抗剪强度方面作用显著，利用纤维或粉煤灰纤维可增强膨胀土的抗剪性能。化学改良法即向膨胀土中掺入无机盐类或有机化合物，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，达到改善膨胀土的工程性质的目的。目前主要采用石灰、水泥改良，两种材料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，形成胶凝成分来胶结土壤、堵塞土壤的毛细结构，从而降低膨胀土的膨胀性，增加土体的抗剪强度。

上述常见的改良方法中，采用换填法时不仅需要为废弃膨胀土寻找堆放场地，且耗资巨大；采用物理改良法改良膨胀土体时，纤维与膨胀土颗粒难以形成固化的整体，致使其在提高膨胀土的抗剪强度方面存在不足，并且纤维的补强作用不是很突出，加筋后土的强度提高幅度不大，远不及水泥或水泥稳定土的强度，此外纤维土的水稳性较差，浸水一段时间会发生崩解，且无法改善土体的不良特性；化学改良法中采用石灰、水泥等无机固化剂虽可以改善土体的不良性质，但水泥加固后土体往往收缩较大，易开裂，石灰加固后土体则早期强度低，发展慢，且水泥和石灰对塑性指数高的黏土、有机土和盐渍土固化效果较差，甚至有时无固化作用。不仅于此，石灰和水泥等无机固化剂与土的反应速率慢、反复拌和均匀难度大，不易把握，极易出现质量安全隐患，并且单掺某一种材料很难应对各种类膨胀土的改良需求，同时存在环境污染的问题。因此，如何提供一种加筋固化膨胀土路基填料的方法，是岩土工程领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺点和不足，提供一种改良路基填料膨胀特性的材料，降低膨胀土的膨胀性，提高膨胀土的水稳定性、抗变形、抗裂、抗剪等良好性能。

为了达到上述的目的，本发明采取以下技术方案：

一种改良路基填料膨胀特性的材料，以十二烷基苯磺酸为主要成分的复合改良剂和玄武岩纤维为主要成分的加筋材料，两者配合使用，耦合改良膨胀土的不良特性和提高膨胀土的抗压强度。

进一步地，所述复合改良剂，其成分及其各重量百分比为：

十二烷基苯磺酸35-45%、脂肪酸烷醇酰胺5-10%、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠2-6%、2-羟基丙烷-1.2.3-三羧酸5-10%、水30-53%，总质量分数之和为100%。

进一步地，所述玄武岩纤维的密度为2.699g/cm³，抗拉强度≥2000MPa，弹性模量＞85GPa，长度12mm，直径为17.4μm。

本发明还提供了上述的改良路基填料膨胀特性的材料的应用方法，包括如下步骤：