本發(fā)明涉及一種半剛性基層材料，具體涉及一種利用土體固化的半剛性基層材料。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，各地區(qū)都在如火如荼地開展大量的公路建設(shè)項目，對砂礫石、碎石、砂等工程材料的需求量呈幾何數(shù)的增加。對于現(xiàn)階段使用比較廣泛的半剛性基層材料，主要是由水泥穩(wěn)定碎石層，需要消耗大量的碎石、砂材料。工程建設(shè)中對于碎石、砂等材料的獲取主要是通過炸山碎石、挖河采沙等渠道獲得，嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，不符合環(huán)境友好型狂會及資源節(jié)約型社會的發(fā)展要求。與此同時，工程建設(shè)中產(chǎn)生的大量土方，這些土方得不到有效利用，造成資源浪費，破壞生態(tài)。工程建設(shè)的快速增長，使整個社會付出了太多的代價，如何解決經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾，合理利用好自然資源，保護生態(tài)環(huán)境，是我們所面臨的重大問題。
土壤是一種分布廣泛且經(jīng)濟實用的材料，若能采用土壤來對傳統(tǒng)的工程材料予以代替，那么必然能夠降低砂爍、石子的用量，減少自然破壞，降低工程造價，更加節(jié)能環(huán)保。土壤固化劑是一種新型土工復(fù)合材料，性能優(yōu)良，可以對土壤的物理-力學(xué)性質(zhì)進行有效、快捷地改變。土壤固化劑是一項現(xiàn)代土木工程高新技術(shù)，由于它應(yīng)用廣泛、造價低廉、節(jié)省工期、技術(shù)性能優(yōu)越，頗受工程界歡迎，在國際學(xué)術(shù)界被譽為“特種水泥”。利用土壤固化劑固化土壤作為建筑材料，特別是作為半剛性基層材料，將帶來良好的經(jīng)濟效益和社會效益。但現(xiàn)有的固化劑技術(shù)由于分散性不足導(dǎo)致基層固化不均勻，強度低，水穩(wěn)性差，限制其在工程中的應(yīng)用。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的是一種利用土體固化的半剛性基層材料，該半剛性基層材料具有強度高、水穩(wěn)性好、耐久性好、抗凍性強、成本低等優(yōu)點，特別適用道路水穩(wěn)層、市政道路基層、公路路基、軟基固化、軌道交通路基、鐵路基層等。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種利用土體固化的半剛性基層材料，主要由以下質(zhì)量份的原料制成：土體80~95份、水泥4~10份、土壤固化劑0.01~0.05份、水0~15份。
所述土體為工程建設(shè)過程中所產(chǎn)生的余泥渣土或市政道路路基上原有的土體。
所述水泥為強度等級不小于42.5級的普通硅酸鹽水泥。
所述土壤固化劑為離子型土壤固化劑，是由多種表面活性劑和穩(wěn)定劑及高價離子交換混合硫化物組成，是多種化學(xué)物質(zhì)混合的高分子聚合成的化學(xué)混合物；其分子具有二元性（一端為親水基，另一端為憎水基），在水中可完全溶解。所述土壤固化劑由離子型表面活性劑20~50份、穩(wěn)定劑0~20份、分散劑0~20份、減水劑0~10份、增強劑0~10份、憎水劑0~20份、水20~50份等成分組成。所述離子型表面活性劑是離子硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類，為月桂醇硫酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酰胺和硬脂酸鈉中的至少一種；所述分散劑為聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯酯與乙烯共聚物中的至少一種；所述減水劑為聚羧酸類和木質(zhì)素磺酸鹽類中的至少一種；所述增強劑為鋁酸鈉、碳酸鋰和無水硫酸鈉中的一種或兩種以上混合；所述憎水劑為有機硅憎水劑、硅烷基憎水劑和硬脂酸鈣的一種或兩種以上混合。
所述水為自來水。
本發(fā)明提供的半剛性基層材料是以土體為主要原材料，摻量大于80%以上，添加少量水泥、土壤固化劑等輔助材料，經(jīng)攪拌混合后作為半剛性基層材料，在路面攤鋪后機械壓力作用下，并經(jīng)自然養(yǎng)護而作為道路水穩(wěn)層。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
（1）本發(fā)明是一種利用土體固化的半剛性基層材料，半剛性基層材料具有強度高、水穩(wěn)性好、耐久性好、抗凍性強、成本低等優(yōu)點，同時大量利用了土體，變廢為寶，特別適用道路水穩(wěn)層、市政道路基層、公路路基、軟基固化、軌道交通路基、鐵路基層等。本技術(shù)方案首次提出利用土體固化的半剛性基層材料，土體摻量高達95%，土體得到大量有效資源化利用，減少了對天然資源的砂石開采和能源消耗，降低工程造價，實現(xiàn)了土體資源化高附加值利用，具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。
（2）本發(fā)明中，土壤固化劑是由多種表面活性劑、穩(wěn)定劑及高價離子交換混合硫化物組成的化學(xué)混合物。表面活性物質(zhì)溶于水后能顯著降低水的表面張力，而土粒經(jīng)較細(xì)微，具有較大的比表面能，因而具有吸附能力。表面活性劑水溶液加入土粒后，很容易在土粒表面鋪展開，它不但潤濕土粒表面及毛細(xì)管，同進表面活性劑也被滯止于土粒表面及毛細(xì)管中，而它的強電荷及氫鍵極易與土粒表面發(fā)生吸附作用，使表面活性劑分子發(fā)生扭轉(zhuǎn)，離子交換得以迅速進行，置換出土壤中固有的陽離子，這一作用使固化劑極易進入擴散層，改善土顆粒表面電荷性質(zhì)。表面活性劑類土壤固化劑具有高的電荷強度，置換出土粒上的陽離子后，促使擴散層厚度減薄，電勢下降，降低了土粒之間的相互排斥能，可以得到更為密實的壓實體，促使微粒相互間的聚集結(jié)合，提高土粒自身的聚集力，降低了土顆粒的水化作用，提高水穩(wěn)定性，增加了強度。
（3）本發(fā)明中，土壤經(jīng)過拌合和壓實，土體的基本單元在外力的作用下彼此靠近，從而減少土體的孔隙率，增加密實度，降低滲水性，土體的強度隨著外界條件的改變會發(fā)生變化。水泥通過水化反應(yīng)，增加了土顆粒粘結(jié)，使土顆粒固結(jié)變成牢固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
以下對本發(fā)明進行詳細(xì)闡述，所舉實施例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
所述土壤固化劑為離子型土壤固化劑，是由多種表面活性劑和穩(wěn)定劑及高價離子交換混合硫化物組成，是多種化學(xué)物質(zhì)混合的高分子聚合成的化學(xué)混合物；其分子具有二元性（一端為親水基，另一端為憎水基），在水中可完全溶解。所述土壤固化劑由離子型表面活性劑20~50份、穩(wěn)定劑0~20份、分散劑0~20份、減水劑0~10份、增強劑0~10份、憎水劑0~20份、水20~50份等成分組成。所述離子型表面活性劑是離子硫酸化油和高級脂肪醇硫酸酯類，為月桂醇硫酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的至少一種；所述穩(wěn)定劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚丙烯酰胺和硬脂酸鈉中的至少一種；所述分散劑為聚丙烯酸酯以及醋酸乙烯酯與乙烯共聚物中的至少一種；所述減水劑為聚羧酸類和木質(zhì)素磺酸鹽類中的至少一種；所述增強劑為鋁酸鈉、碳酸鋰和無水硫酸鈉中的一種或兩種以上混合；所述憎水劑為有機硅憎水劑、硅烷基憎水劑和硬脂酸鈣的一種或兩種以上混合。
以下實施例中，土體為工程建設(shè)過程中所產(chǎn)生的余泥渣土或市政道路路基上原有的土體。水泥為強度等級不小于42.5級的普通硅酸鹽水泥。土壤固化劑為離子型土壤固化劑。所述水為自來水。
實施例1
余泥渣土95份、水泥4份、土壤固化劑0.01份、水10份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度4.0mpa，承載比50%，水穩(wěn)強度系數(shù)1.08，凍融強度系數(shù)0.95。
實施例2
余泥渣土80份、水泥10份、土壤固化劑0.02份、水15份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度7.0mpa，承載比60%，水穩(wěn)強度系數(shù)1.10，凍融強度系數(shù)0.98。
實施例3
余泥渣土90份、水泥6份、土壤固化劑0.01份、水5份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度4.5mpa，承載比55%，水穩(wěn)強度系數(shù)1.05，凍融強度系數(shù)0.94。
實施例4
余泥渣土92份、水泥8份、土壤固化劑0.02份、水8份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度5.0mpa，承載比45%，水穩(wěn)強度系數(shù)1.07，凍融強度系數(shù)0.96。
實施例5
余泥渣土94份、水泥6份、土壤固化劑0.03份、水9份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度4.5mpa，承載比55%，水穩(wěn)強度系數(shù)1.09，凍融強度系數(shù)0.97。
對比例1
余泥渣土100份、水泥0份、土壤固化劑0.02份、水10份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度0.5mpa，水穩(wěn)強度系數(shù)0.2，凍融強度系數(shù)0.3。
對比例2
余泥渣土94份、水泥6份、市售土壤固化劑（型號lyt-ion-1）0.03份、水9份。
上述原料經(jīng)攪拌混合后制成半剛性基層材料。所得半剛性基層材料無側(cè)限抗壓強度2.0mpa，水穩(wěn)強度系數(shù)0.75，凍融強度系數(shù)0.65。