一种路基土壤稳固剂及其使用技术制造技术

本发明专利技术涉及一种路基土壤稳固剂及其使用技术，属筑路工程。本发明专利技术运用电化络合原理使就地土壤稳固成一个更为坚固、耐水、稳定、持久的整体板块结构的路基，使旧技术道路中普遍存在的水毁、不规则沉降、反射性裂缝等问题得以解决。稳固的基层比传统施工的基层提高了抗压、抗弯折强度，提高了回弹模量和承载比。从而可使面层减薄，取消碎石基层，由传统的路面三层结构变为二层，且提高道路的质量，使修筑速度更加快捷。成本降低２０％～５０％。这种路基土壤稳固剂可广泛用于简易公路的面层、城乡公路、高等级公路的路基、底基层、基层；机场、港口码头、水库堤坝、房地产开发等交通工程和基础工程建设。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种路基土壤稳固剂及其使用技术，属筑路工程。路基土壤稳固剂技术在西方发达国家已有长达30年以上的使用历史，被大量应用于国家高速公路、机场、海堤、港口、码头、水利防渗等工程项目。此项技术采用就地土壤来强固路基，使其形成一个更为坚固、稳定、持久的整体板块结构，使旧技术道路中普遍存在的水毁、不规则沉降、反射性裂缝等问题得以解决，从而大大提高了路基的负载能力，使得道路面层减薄及碎石基层取消。从而使道路基础的直接投资降低。由于道路基础条件的有效改善，也就减少了年复一年的道路维修成本。我国于96年后引进该技术，如ISS离子土壤稳固剂、固路宝(goodroadbase)、路特固(roadgood)等进口产品。但由于其价格昂贵，不符合我国的国情。实际操作中筑路直接成本与传统筑路成本相比较未能有较大的减少，难以得到广泛的推广。本专利技术的目的在于提供一种价格便宜、性能优于进口路基稳固剂的替代产品。由于其价格低廉，效果及筑路工艺同国外同类产品相似，因而可以作到真正使筑路工程直接投资额减少20％～50％，日后的维修费减低40％～60％。本专利技术是运用丙烯酸聚合物改性的物理化学性质来实现的。因其具有带负电的羧酸根离子，可以电离，与黏土的外缘带阳电中和，达到永久的平衡，使黏土由亲水性变为疏水性，同时产生络合反应，生成不溶于水的络合物，在反应初期具有粘性和润滑性，有利于路基的压实，从而最大提高路基的密实度、抗压强度、回弹模量及CBR。一、路基稳固剂概述本专利技术涉及的这种路基土壤稳固剂(substructure soil solidifyingagent，以下简称3SA或强路王)是一种多功能的液态土壤稳固剂，其功用是将普通土壤集结成稳定、整体、坚实的路基板块结构。道路的生命在于路基，结实整体坚固的路基，正是我们人类在筑路操作中不断研究探索、渴望改善的一个理想目标。3SA的应用，使旧工艺标准中投入的施工材料、机械设备、人工等综合投入减少20％～50％，并在日后长期的公路使用中减少维护保养费用40％～60％。使用3SA路基稳固剂技术，只需按程序将稳固剂材料按比例要求掺入就地土壤，而建造路面的其它准备工作不变，且施工是不需要增加特殊的机械设备。应用这种技术，工程施工进度可更快速、更便捷。其稳定的路基可防止水的渗透，且不会因为天气冷热骤变，差异极大的气候条件下发生下陷与断裂。3SA可应用在高等级公路、机场、港口、码头、水利配套等工程中。使用3SA形成的路基，永久性地减少了水与土壤的吸附力，从而解决了土壤的膨胀与缩水。在路基压实后的承压比例(C.B.R)值达300％，(C.B.R是全球国际性的运用承压能力标准)二、特性3SA是一种良好的化合型液态土壤稳固剂，它是通过电化络合原理永久的将路基土壤的亲水性变为疏水性。同时提高土壤微粒之间的吸附力，使路基土壤容易充分压实且在日后免受雨水的侵害与破坏。3SA的主要用途是处理改变就地土壤的内在亲和力，直接用以筑造路面的坚固基层，用其稳固土壤筑造的基层较传统工艺筑造的基层在稳定性、强度、整体、板结力、抗弯折等方面均具有明显的提高。因此，可将路面(包括面层、基层)结构尺寸减薄50％左右。传统工艺中的碎石基层将被取消，大大减少石料的投入用量，筑路的直接成本将明显节省30％～50％。这一新工艺和传统工艺路面典型断面的对比详见附图。由附图可见这一程序的工艺结构简化了，结构厚度明显的减少，工程量及造价均占较大比例的碎石基层由此去消，面层也相应减半。因此，使用3SA稳固剂技术可做到投资成本大幅度降低，工程内在质量提高，工期明显缩短。另外，3SA稳固土料还具备以下水工方面的特征抗渗透、抗冻融、抗干湿循环，可用于水渠、水坝、水库等水利工程。三、作用机理3SA使土壤中的胶质电离失去表面阳性，使之无法再多余地吸收水份，且这种电动反应是永久性的，是不可逆的。土壤一旦被压实稳固，将不会再发生湿涨和塑化，因而也就不会受到日积月累水浸的损害。同时，3SA在初期反应还能充当土壤微粒之间的粘结剂和滑润剂的作用，非常有利于土壤的充分压实，使路基土壤有效地达到95％以上的最大密实度。这些机理如何保证土质永久的水稳定性和抗压强度，需要结合土壤的微观特性分析在土壤中只有粘土是经过矿物学变化的矿石晶体的颗粒，称为胶体。粘土的结构是八面体或四面体的从格型结构，这种结构分子使它们的颗粒表面产生静电荷，静电荷的平衡方式是负电荷主要在里面而正电荷主要在外缘。这些静电荷对水分子的电极产生静电力吸引，将水分子吸附在颗粒表面。粘土颗粒又被称为层状矽酸盐，格形结构形成的层状导致粘土微粒呈现鱼鳞状，造成一些粘土颗粒有很大的表面积。这些表面和水的静电引力使水能和土粒的大面积表面结合，结合水和失掉水的过程便成了膨化或干缩，膨化或缩水过程中产生巨大的能量(相当于一万个大气压)，足以使土壤改变原来旧有的形态。水和粘土间的这种联系形成了粘土特有的内聚力和可塑性，这是砂石或沙泥不会具备的。粘土的可塑性使道路能被压缩成型，粘土的内聚力把石子、沙子等强力的凝聚在一起。日常道路的损坏主要与水侵害有关。在阴雨天气过多时水分使土壤膨化过渡，以至变软甚至变成泥态，道路因失掉稳定性而遭到彻底破坏。若建路时含水份过少使土壤无法形成足够的内聚力，无法达到最大密实度，土中的砂石粒料也粘结不紧，遇干旱的天气便会松散或分离。过湿的土壤在干燥缩水过程中还会发生必然的干裂。膨胀和缩水的循环使道路破裂或在车轮作用下逐渐损坏。3SA路基稳固剂在水中有一种强大的离子作用，它和粘土颗粒表面的正离子中和，将土粒表面吸附的水分子置换成为自由水，使土粒表面失去了对水的静电吸附力，被压实的土壤不再吸收水份，则土壤的膨胀及缩水现象导致的路面破坏也就不会发生了。3SA的这种离子作用是永久的，不可逆的结果。一旦和土壤中和就不再被水溶走。3SA路基稳固剂在置换土粒表面的水分子的同时，还生成一种不可溶解的络合物，能发挥类似水泥的凝固作用，这对提高土壤压实的密度是有着直接作用的。使用3SA路基稳固剂的结果是在紧固方面，粘土颗粒之间的距离缩短，空隙减少，土壤的密度显著提高，承载能力大大加强。在稳定方面离子交换后，粘土颗粒表面的吸附力大部份被中和了，基本上杜绝了土壤的湿涨与干缩，再也不怕遭受雨水侵扰造成损害。四、承载能力使用3SA路基稳固剂新增加的承压能力，相当于C.B.R标准(美国加州承压标准)的300％，而C.B.R是世界公认的一致标准。根据承压试验，用3SA处理后的土壤的抗压强度可以达到每平米300T以上。由于离子置换过程中产生了有凝聚作用的络合物，使土粒之间的结合力有效加强。因此，用这种土壤筑成的路基的抗拉及抗弯折能力也大幅度明显提高。五、施工机械及设备与我国传统的筑路工艺相比，3SA路基稳固剂对机械并无太多的要求，只需有推土机、压路机、洒水车及旋拌机即可。其中的旋拌机可以是专用的路拌机，也可以使用能达到深度的农用旋耕机。如果有条件，压路机最好是具有振动式和轮胎式两种，以便施工进度更加快捷。为了准确使用3SA剂量，需要配备一些简单的计量设备，如可以计量控制容量的桶或水箱等。六、土壤范围适用于粘土成份含量占25％以上，粘土粒径0.074mm不少于15％的任何土壤，但腐质土，耕地表面土(含有机杂质过多)本文档来自技高网...

【技术保护点】
以低分子量或高分子量聚丙烯酸（ＰＡＡ）为主要成分的土壤稳固剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张振慧，
申请(专利权)人：张振慧，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]