膨胀土生态改性剂及施工技术.docVIP

序 言 膨胀土在我国分布广泛，其矿物成分多以伊利石为主，高岭石次之，夹少量的蒙脱石。这些亲水性的粘土矿物成份遇水膨胀，失水收缩，具有明显的胀缩性、崩解性、多裂隙性、超固结性、风化特性， 以及强度减弱性。容易导致沉陷、滑坡、溜塌、纵裂、坍滑等事故。 在铁路、公路、水利、工民建等工程建设中，不可避免地要经过膨胀 寸地区，治理膨胀土，确保工程质量一直是困扰工程界的重大技术难题，属国家重点科研攻关项目。 一、膨胀土危害工程的主要原因 膨胀土的矿物成分及结构形式，使它具有胀缩特性，含水量的变 化使其这一特性显示出来。新开挖的膨胀土地基与边坡，受雨水、大 气、地下水、土压力等因素的影响，使膨胀土含水量发生变化。反复 胀缩导致了膨土土体的松散，并在其中形成许多不规则的裂隙，裂 隙性破破了土体的整体性。使水的侵入和土中水分的蒸发更为容易。 土中含水量的波动和胀缩的反复发生，又进—步导致了裂隙的扩展和 向土层深部发展，使该土体强度大为降低，形成风化层。风化层深度 一般在1~1，2m。风化层深度范围内，土体湿胀干缩效应明显，土体 的粘聚力和抗剪强度变化极大，所以大气风化作用层是产生各类地基 及边坡病害的直接引导层。对地基及边坡稳定性危害极大。因此膨胀 土大气风化作用层是危害工程的主要原因。是工程防护和治理的对象 治理膨胀土风化作用层是工程防护成败的关键。 膨胀土含水量的变化是受多种因素的影响，雨水渗入只是其中的 一个主要原因。因此治理膨胀土地基及边坡，仅仅依靠防止雨水渗入 土体是远远不够的。它应该是对大气风化作用层影响深度范围内土体 的彻底治理。 二、膨胀土传统处理方法 对于膨胀土挖方边坡传统的处置方案，一般采用全封闭形式的刚性防护。其主要观点认为：膨胀土失稳原因是受降水影响。当土体吸水由非饱和态进入饱和态这一过程中，土体的抗剪强度则由强逐渐变弱，当土体的剪切指标值随含水量增加而衰减时，其边坡稳定性随之递减直至产生变形破坏。因此采用边坡封闭防护以阻止降水被非饱和土吸收，其主要方式如浆砌片石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡等。实践证明这些刚性防护方案在治理膨胀土效果较差。因为膨胀土新挖开的坡面受大气、地下水、土压力变化等多种因素影响，既使没有降水的侵入，也会发生膨胀与收缩，必然产生一定的变形，以求达到新的平衡。即使这种变形不大，也会对刚性防护结构起破坏作用。慢慢形成裂缝，雨水就会从裂缝中渗入，加剧膨胀土的胀缩，恶性循环，直至引发连锁破坏。刚性防护结构还有产生眩光、噪声、不能还原生态环境等缺陷。 对于膨胀土路基的处理方法通常采用换填土及在膨胀土路堤填料中掺石灰，水泥等方法处理，石灰固化机理是硅酸盐和铝的水化物与颗粒相互间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低了液限，增大土的抗剪强度。以上两种方法虽有一定效果，但我们通过多年报的施工过程和已通车的道路调查以及室内、室外试验，发现石灰和水泥与土反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且石灰掺量在8％以上，水泥渗量在6％以上，用量较大能达到一定的效果。而在施工时需要反复拌和均匀，周期长，耗工时施工性不好，造价高。 三、膨胀土生态改性剂(CMA)工程应用 由于上述治理方案的种种不足，我公司在有关科研单位，大专院 校的帮助下，认真总结施工经验，经多次试验，开发研制出一种膨胀 土生态改性剂(CMA)和施工技术，应用膨胀土地基与边坡的治理能起到较好的效果，其原理是利用改性剂和少量石灰掺配成水溶液后，使水分子离解成H+、OH-，从而与膨胀土表面附带的大量活跃的金属阳 离子交换，使吸附在土粒上的水化学键破坏形成自由水，使石灰土形 成键状和网状结构加快反应和离子交换，水分通过重力、蒸发、压实 作用排出，减弱其膨胀势能，改变膨胀土颗粒结构特性，从而提高土 体的抗剪强度，永久地改变膨胀土属性。能将膨胀土改性为非膨胀土。 且具有比石灰石更稳定，更持久的效果。 CMA生态改性剂为中性水溶液，其PH值界于6~7之间，且无毒，无腐蚀性，不可燃，无污染，能解决石灰土的水稳性问题。增强了土强度，并大幅度降低工程造价，简化了施工工序，施工性好，工期短。改性后土体能种值灌木和草皮，具有绿化与美化环境，还愿生态的功能。 四、膨胀土CMA生态改性剂结构特征 1、改性效果：对膨胀土能起到较好的改性效果，能将膨胀土改性为非膨胀土， 改性深度可达成1～1.2m，影响深度可达到1.5~2m，能使膨胀土土体永久改变属性。增强土的强度，确保工程质量。此技 术属国内首创。 2、环保产品：CMA生态改性剂其PH值界于6～7之间， 为中性水溶液，且无毒，无腐蚀性，不可燃，无污染，属生态环保产品。 3、生态环境保护：改性后的膨胀土能种植灌木和草皮，具有绿化