【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于路基固化，尤其涉及一种酸性岩土用固化剂、制备方法及其使用方法。
技术介绍
1、岩土固化的本质就是将原本碎散的土壤颗粒通过某种手段统一为具有强度的整体，提高其工程特性和耐久性。自1824年aspdin专利技术水泥之后，水泥成为除石灰外应用最为重要的岩土固化材料，在修建港口、道路、地基加固等工程中，得到了广泛应用。
2、现有技术中，采用单一水泥作为固化剂固化岩土时，固化土的强度有所改善，但也存在一定的缺陷，比如水泥生产成本高，会排放二氧化碳污染环境。另一方面，也正因为我国固化土技术主要应用在道路交通以及水利防渗等工程，水泥固化土抗渗能力差、水稳性不强、不能抵抗干湿循环等恶劣环境的缺点，难以达到工程耐久性的要求。因此，寻求一种新型的岩土固化材料，可以最大程度上解决固化土中“水”的问题，从而提固化土的工程性质，对于工程实践的应用具有一定的科学及现实指导意义。
3、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的第一个目的是提供一种岩土固化剂，将建设工程中产生的大量的隧道渣土就地固化并替代天然砂石用作路基材料。在保证固化效果的前提下显著减少运输成本和天然砂石资源的消耗，同时产生显著的经济、环保效益。
2、本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
3、一种岩土固化剂，按照重量份数计算，包括如
4、水泥 100份
5、离子外加剂 0.2～1份。
6、作为优选的，所述离子外加剂含有亲水基和疏水基，所述离子外加剂为sz离子外加剂、pdl离子外加剂、gc离子外加剂中的一种或多种，所述离子外加剂常温下呈液体状。
7、作为优选的，采用电感耦合等离子体质谱仪(icp-ms)测试20余种主要阳离子，离子成分及含量如表1所示。
8、表1三种离子外加剂水溶液(1:200)阳离子浓度(mg/l)
9、
10、具体的，三种离子外加剂主要阳离子及其含量如表2、表3、表4所示。
11、表2sz溶液主要阳离子含量
12、
13、表3pdl溶液主要阳离子含量
14、
15、表4gc溶液主要阳离子含量
16、
17、具体的，三种离子外加剂主要阴离子及其含量如表5所示。
18、表5sz溶液主要阳离子含量
19、
20、可知，三种离子外加剂含阳离子种类及成分存在差异，主要阴离子包括f-、so42-、cl-、no3-。sz含有大量的na+离子，其次是ca2+离子，此外还含有一定量的k+、mg2+、al3+离子；pdl中主要含有k+、ca2+以及al3+离子；gc中含有大量的k+离子，此外还含有ca2+、fe3+离子。当离子外加剂与水及岩土颗粒混合后，其中大量的阳离子可以与岩土颗粒表面吸附的阳离子充分进行离子交换，这一过程能够有效减薄岩土颗粒表面的结合水膜，降低其双电层厚度，并且改善岩土颗粒的可压实性。
21、三种离子外加剂与水泥复合使用后，有效提高了固化土无侧限抗压强度及其水稳性，离子外加剂通过离子交换及疏水基团的作用，改变了岩土颗粒表面的亲水性，阻止水分的进一步吸收，减小了岩土颗粒表面的结合水膜厚度。同时，sz外加剂促进了水泥的水化反应，红外光谱显示硅酸盐矿物吸收峰随着反应而减弱，水化产物数量不断增加，固化土的性能得到显著增强。
22、作为优选的，所述水泥为强度42.5mpa或52.2mpa的普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥主要是由硅酸三钙(c3s)、硅酸二钙(c2s)、铝酸三钙(c3a)、铁铝酸四钙(c4af)四种不同氧化物组成的细小结晶相化合物。水泥固化土的固化机制包括水泥水化、阳离子交换、絮凝和火山灰反应。当岩土颗粒与水泥和水混合后，水泥立即水化，生成csh、ch等凝胶物质，见反应式；
23、2c3s+6h2o→csh+ca(oh)2(1.1)
24、2c2s+4h2o→csh+ca(oh)2(1.2)
25、同时释放ca2+离子和oh-离子,这些ca2+离子对岩土颗粒产生絮凝的同时，将土中na+等一价离子取代，使其层间电斥力减少，促进了岩土颗粒团簇；在碱性环境下还可以与岩土中sio2、al2o3等活性物质发生火山灰反应，生成化合物csh、cash等。这些凝胶状水化产物包裹岩土颗粒，加强颗粒间的相互黏结，显著增强土体的强度。离子外加剂促进了水泥的水化反应，提供了更多的碱性环境。保证混凝土固化中ph大于10，使得岩土中的部分石英晶体(sio2)在碱性条件下溶解，形成sio(oh)3-、h2sio42-、hsio3-等离子，并与ca2+离子反应生成csh等凝胶物质，胶结岩土颗粒，显著提高了固化土的强度。
26、作为优选的，所述水泥的比表面积≥400m2/kg。
27、本专利技术的第二个目的是提供一种改性岩土材料，使用以上岩土固化剂，利用离子外加剂促进水泥水化放热速率，增加水泥累计放热总量，从而进一步促进水化产物生成，使得固化土的力学性能明显提高。
28、所述岩土固化剂相对于所述岩土的占比为10～15％。由固化剂的组分占比可知，具体限定的是水泥相对于岩土的比例，水泥的掺入可以明显的增强固化土强度，随水泥掺量的增加固化土的强度逐渐增大，但强度的增长幅度在减小。
29、所述改性岩土材料的最大干密度为1.559～1.569g/cm3，最大含水率为28～29.5％。水泥分别复合三种离子外加剂后，土体最优含水率均降低，最大干密度均增大。其中，sz、pdl两种离子外加剂随掺量的增加，其最优含水率呈下降趋势，最大干密度呈上升趋势；gc离子外加剂随掺量的增加，其最优含水率保持不变，最大干密度稍有下降。这种现象是由于离子外加剂的离子外加剂的离子交换作用，降低了岩土颗粒对水分的吸引，使岩土颗粒表面的结合水膜厚度变薄，以自由水的形式排出，颗粒之间的排斥作用降低，在相同的击实功作用下，岩土颗粒更容易相互靠拢，颗粒间的定向排列逐渐增多，因此与单掺水泥组相比，最大干密度进一步增大，最优含水率减小。
30、本专利技术的第三个目的是提供一种改性岩土材料的制备方法，具有同样的技术效果。
31、本专利技术的上述技术目的是由以下技术方案实现的：
32、一种改性岩土材料的制备方法，包括如下步骤：
33、s01：依据目标区域的岩土的特性，确定岩土固化剂用量；
34、s02：将离子外加剂掺入水中混合均匀；
35、s03：充分混合岩土和水泥；
36、s04：利用离子外加剂的水溶液进行拌和，之后摊铺、整平、压实，获得所述改性岩土材料。
37、综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
38、本专利技术中离子外加剂可以通过离子交换作用本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述离子外加剂含有亲水基和疏水基，所述离子外加剂为SZ离子外加剂、PDL离子外加剂、GC离子外加剂中的一种或多种，所述离子外加剂常温下呈液体状。
3.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述SZ离子外加剂中的主要阳离子为Na+，所述Na+的浓度为346.758mg/L。
4.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述PDL离子外加剂中的主要阳离子为K+，所述K+的浓度为17.48mg/L。
5.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述GC离子外加剂中的主要阳离子为K+，所述K+的浓度为143.092mg/L。
6.根据权利要求1所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述水泥为强度42.5MPa或52.2 MPa的普通硅酸盐水泥。
7.根据权利要求1所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述水泥的比表面积≥400 m2/kg。<...
【技术特征摘要】
1.一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，按照重量份数计算，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述离子外加剂含有亲水基和疏水基，所述离子外加剂为sz离子外加剂、pdl离子外加剂、gc离子外加剂中的一种或多种，所述离子外加剂常温下呈液体状。
3.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述sz离子外加剂中的主要阳离子为na+，所述na+的浓度为346.758mg/l。
4.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述pdl离子外加剂中的主要阳离子为k+，所述k+的浓度为17.48mg/l。
5.根据权利要求2所述的一种酸性岩土用固化剂，其特征在于，所述gc离子外加剂中的主要阳离子为k+...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡浪，陆沫，唐林，陈海，甘云峰，卢青山，邱东海，杨文炳，吴昌标，沈治吉，刘坤，
申请(专利权)人：贵州省公路工程集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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