一种土体固化材料及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种土体固化材料及其使用方法，所述固化材料由氧化镁、硫酸镁和硅灰组成，其中，硫酸镁与氧化镁的质量比为（0.05～0.3）:1.0，硅灰与氧化镁的质量比为（0.05～0.3）:1.0。本发明专利技术固化土体生态性接近自然条件下的岩土，不仅具有较好水稳定性，而且具有良好的生态性，对环境无危害，有利于植物生长，能实现土体固化和生态环保双重目的。实现土体固化和生态环保双重目的。

【技术实现步骤摘要】
一种土体固化材料及其使用方法


[0001]本专利技术涉及土体固化
，具体涉及一种土体固化材料及其使用方法。

技术介绍

[0002]随着我国社会经济的快速发展，各类生产建设项目迅猛增长。人类生产建设活动对地表的破坏日益加剧，破坏土体表面原生植被，进而导致一系列环境问题，如水土流失、土地荒漠化、扬尘等。为了固定土体，如加固软土地基和道路路基，人们常常采用固化组分来固化土体以提高土体的稳定性和承载能力。通过固化组分来固化土体，相对夯实和采用混凝土等材料置换等方式来提高土体承载力更为有效，也可以显著降低土体处理费用。此外，固化组分或固化剂可用于临时地坪硬化、临时或低等级道路、路基工程等，可改善土体满足复杂的施工要求，从而加快施工速度，节约施工成本。
[0003]目前工程中常用的土体固化材料主要有无机固化材料，如硅酸盐水泥和石灰。然而，无机固化材料在使用时存在诸多问题：比如，硅酸盐水泥基固化剂固土技术已较为成熟，固化后土体能获得较高的强度，但由于水化产物氢氧化钙的溶解度比较高，而且碱度也较高(pH值为12～13)，导致其生态性差，会使得水化产物氢氧化钙进入周围水体中，对周围水体产生强碱性影响，从而使得植物生长缓慢甚至无法恢复，也对周围环境的水体中鱼类等生长产生危害，因此用硅酸盐水泥基材料固化土体从生态角度必将受到限制；其次，现有的水泥基固化材料的抗干湿循环性能较差，在自然界反复干湿循环作用下，土体易发生溃散，影响固化效果；另外，水泥基固化剂存在与土体的基体协调性差、干燥收缩大等问题。石灰类固化材料现在单独使用更少，需要与硅酸盐水泥和粉煤灰以及矿渣等具有一定活性的材料复合使用，由于强碱性同样存在生态性差的特点，相对硅酸盐水泥对土体固化效果非常有限。
[0004]目前，已有很多有机类固化剂的应用报道，相对无机固化材料，有机固化剂用量少，有些有机固化剂还能溶解于水中，因此使用方便，但是有机固化剂价格高，耐水性差，用于固化土体时，其长期稳定性难以保证，特别是比较多的有机固化剂都有一定的毒性，因此从生态角度有机固化剂并未被广泛接受。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种土体固化材料及其使用方法，以解决现有技术中无机固化材料生态性差、会对周围生物的生长产生危害、同时在反复干湿循环作用下易发生溃散、影响固化效果的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种土体固化材料，所述固化材料由氧化镁、硫酸镁和硅灰组成，其中，硫酸镁与氧化镁的质量比为(0.05～0.3):1.0，硅灰与氧化镁的质量比为(0.05～0.3):1.0。
[0008]本专利技术在对固化材料进行深入研究时发现，常用的无机固化材料在获得较高强度的同时也具有很高的碱度，pH值能够达到12～13，即便在自然环境长时间存在后，其pH值仍
然高达12，因此，本专利技术对固化材料的原料进行筛选，结果发现，氧化镁可以很好的作为固化材料的主要组分，配合复合硫酸镁和硅灰，这种氧化镁基土体固化材料在使用时，氧化镁与硫酸镁先前期快速反应形成一定的强度并将土体结合成整体，再发挥氧化镁与硅灰之间反应，可以在3
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14天时间内形成较高强度。其中，氧化镁的用量相较于硫酸镁和硅灰的用量处于过量状态，那么就存在未参与前两种反应的过量氧化镁，而这部分过量的氧化镁能够接触空气、地下水和土体中的二氧化碳和水分，持续产生碳化反应，将土体胶结成整体，而且，由于自然环境往往是干湿交替的，这一碳化过程会在干湿循环过程中不断增强，不仅可以继续提高固化土体的耐水性和强度，还会将固化的土体最终pH值控制在接近7的范围内，不会对周围生物的生长带来不利影响，具有非常好的生态性。
[0009]本专利技术中还可以根据土体性质、环境条件以及具有工程要求的不同，调整土体固化材料的组成比例，使得土体固化后强度、耐水性、生态性能等方面能满足不同地区要求，并且使这种固化材料能够真正有效应用于矿山生态修复、道路路基以及地基处理等领域，还能用于其他防止水土流失场所，也可以用于滨水水岸的生态恢复。
[0010]优选地，所述氧化镁为重烧氧化镁、轻烧氧化镁或者重烧氧化镁和轻烧氧化镁的混合物，且所述氧化镁的粒径小于80μm。如果粒径更小，用水量可能会加大，但在本专利技术中氧化镁用量较小，所以粒径的影响并不明显。
[0011]优选地，所述硫酸镁的粒径小于1.0mm。
[0012]本专利技术还提供一种土体固化材料的使用方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：备好原料。
[0014]步骤2：将所述固化材料、待固化的土体和水混合，得到混合物料；其中，所述固化材料的质量占待固化的土体质量百分比小于20％；水和待固化的土体中含有的水的质量总和占固化材料和待固化土体质量总和的百分比小于70％。
[0015]步骤3：将步骤2得到的混合物料通过喷射施工，或采用浇注振动，或采用摊铺压实，应用于需要进行固化土体的场所，固化土体强度随龄期增长。在具体实施时，混合物料的流动性与水的用量有关，具有一定塑性的混合物料可以采用摊铺到应用场所然后采用压实方法，用水量较大时混合物料具有比较好的流动性可以采用浇注方法应用需要的使用场所，也可以采用泵送喷射方式将混合物料喷射至需要的使用场所。所述固化材料固化土体后通常使用环境温度为5～40℃，可采用自然养护而无需其他养护。早期洒水有利于固化土体稳定性和耐水性提高，当混有植物种子时，则需要定期洒水以保证种子发芽和植物生长，定期洒水不但不会降低土体固化效果，反而更有利于固化效果，当环境温度较低时，固化土体强度发展缓慢，洒水可以适当延后，温度高时洒水可以适当提前。环境温度高于0℃低于5℃时，本专利技术固化材料仍能使用，但固化材料与土体比例应适当提高至15％～20％；环境温度高于40℃时需要加强洒水养护。
[0016]优选地，在步骤3中，当步骤2得到的混合物料应用于植被恢复时，前1周内，采用质量分数为0.001％～0.01％柠檬酸溶液喷洒土体表面至表面润湿，且不少于2次。具体喷洒次数根据pH监测结果以及具体施工情况来确定，喷洒柠檬酸溶液可以与洒水同时进行，柠檬酸溶液浓度需要根据洒水量进行调整，喷洒柠檬酸溶液通常在土体固化早期实施，作用是为了降低土体早期pH值，当固化体表面无水渍时即可喷洒柠檬酸溶液。
[0017]优选地，所述固化材料与待固化土体的质量比为1：(5～25)。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0019]1、本专利技术固化土体生态性接近自然条件下的岩土，不仅具有良好的生态性，对环境无危害，有利于植物生长，而且具有较好水稳定性，能实现生态环保和土体固化双重目的。
[0020]2、本专利技术的固化材料采用几种复合胶凝体系，通过不同复合胶凝体系在不同时期的水化和碳化反应使得体系的强度发展先低后高，用于固化土体后，虽然早期强度发展较慢且相对比较低，但不会影响植物种子正常的发芽生根，特别适合需要植被恢复的情况，早期固体土体的软化系数虽然只本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种土体固化材料，其特征在于，所述固化材料由氧化镁、硫酸镁和硅灰组成，其中，硫酸镁与氧化镁的质量比为（0.05～0.3）: 1.0，硅灰与氧化镁的质量比为（0.05～0.3）: 1.0。2.根据权利要求1所述土体固化材料，其特征在于，所述氧化镁为重烧氧化镁、轻烧氧化镁或者重烧氧化镁和轻烧氧化镁的混合物料，且所述氧化镁的粒径小于80μm。3.根据权利要求1所述土体固化材料，其特征在于，所述硫酸镁的粒径小于1.0mm。4.一种土体固化材料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：备好原料；步骤2：将所述固化材料、待固化的土体和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈平，范英儒，赵雨姗，陈四海，黄启江，张刚，钱觉时，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：