專利名稱：：道路路基土壤強固劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于道路鋪筑的工程材料，尤其涉及道路路基道路路基土壤強固劑。技術(shù)背景道路的損壞主要與水侵害有關(guān)。在陰雨天氣過多時水分使土壤膨化過渡，以至變軟甚至變成液態(tài)，道路因路基失掉穩(wěn)定性而遭到徹底破壞。目前的工程技術(shù)需以高pH值并使用堿化過程處理土壤以達到固化或強化的功效，基體施工的方法有級配料工法和二灰/三灰工法及水泥穩(wěn)定工法。級配料工法需挖除并運棄現(xiàn)場5060cm厚的土壤，鋪筑價值昂貴的砂石級配料，這種路基的壓實時間極長，施工期長，因基層品質(zhì)不良，致使AC面層需要經(jīng)常刨除換新，維修費高，而且容易因為材料中水分含量的多寡造成體積的膨脹或收縮，此外來回運送廢棄土及砂石級配料，造成環(huán)境污染，高載重量車輛往返運輸，對既有道路產(chǎn)生嚴重破壞，更對日漸頻繁的交通量造成極大的沖擊，所付出之社會成本更無法估計。二灰/三灰工法不論是二灰底基層或三灰基層，對于土壤之選擇皆甚為嚴格，需要廢棄不適合作為道路基層材料的現(xiàn)場土壤，拌和費時，施工程序復(fù)雜，滾壓時間長，這些都導(dǎo)致了鋪筑成本較高，并且由于氣候變化及交通量的激增以及材料中水分的變化與體積的膨脹收縮等問題，將導(dǎo)致后期維修經(jīng)費也比較高昂。同時龐大二灰基層或三灰底基層的材料處理的過程中極易產(chǎn)生灰塵，嚴重地影響了環(huán)境。目前國內(nèi)修建道路大多采取水泥穩(wěn)定工法，使用水泥穩(wěn)定工法處理路基時，必須挖除并運棄現(xiàn)場5060cm厚的土壤，鋪筑機軋碎石和水泥粉煤灰和砂的拌和料，而開采碎石本身對河川和環(huán)境產(chǎn)生極大的破壞，且使用水泥和粉煤灰處理的三和料無法再回收利用，對于水泥的堿化過程處理亦直接污染了下層的土壤，再加上運棄工程現(xiàn)場的土壤和運來三和料的高載重車輛在已經(jīng)開放交通的道路上來回行駛，對既有的道路更產(chǎn)生了極大的沖擊，加速現(xiàn)有道路的破壞。本發(fā)明的目的在于提供一種道路路基土壤強固劑，它能利用工程現(xiàn)場土壤，并在其對土壤發(fā)生反應(yīng)壓實后成為堅實的路基。本發(fā)明提供的這種道路路基土壤強固劑，按重量百分比計包括如下成份-2%10%的聚丙烯酸鈉、2%10%的聚丙酰胺、2%10%的聚丙酰胺共聚物、2%10%聚乙烯醇、2%10%的鋁酸鈉、50%90%的蒸餾水。本發(fā)明道路路基土壤強固劑使用時直接灑在刨松整平的現(xiàn)場土壤上，然后經(jīng)拌和后再壓實即可成為堅實的路基。本發(fā)明是以低pH値而非堿化過程來達到穩(wěn)定土壤。在土壤中只有粘土是經(jīng)過礦物學(xué)變化的礦石晶體的顆粒，稱為膠體。粘土的結(jié)構(gòu)是八面體或四面體的從格型結(jié)構(gòu)，這種構(gòu)分子使它們的顆粒表面產(chǎn)生靜電荷，靜電荷的平衡方式是負電荷主要在里面而正電荷主要在外緣。這些靜電荷使7jc分子的電極產(chǎn)生靜電力吸弓1，將水分子吸附在顆粒表面。當本發(fā)明土壤強固劑與土壤產(chǎn)生作用時，因其具有帶負電的羧酸根離子，與粘土顆粒表面的正離子中和，達到離子交換的作用，消除土壤顆粒表面的靜電引力，使黏土由親7jC性變?yōu)槭杷?，進而將土壤顆粒外圍的吸附的水分子置換成為游離7]C，使土壤顆粒表面失去了對水的靜電吸附力，同時產(chǎn)生絡(luò)合反應(yīng)，生成不溶于水的絡(luò)合物，在反應(yīng)初期具有粘性和潤滑性，因此可以較小的機械壓力將水分排除，而土壤的壓實度(壓密度)將迅速地提高，再經(jīng)過蒸發(fā)的動作使得土壤的含水量下降，土壤的強度將逐漸上升，并且不再形成吸附水，土壤顆粒與顆粒間將產(chǎn)生極大的摩擦阻力，使得土壤的強度足以承受各種的交通量及載重，當土壤的壓密度超過95%時，經(jīng)過本發(fā)明土壤強固劑處理后后的路基層將不會有沉陷之慮，且因為不可逆的化學(xué)反應(yīng)作用，將使得處理后的路基層歷久彌新，大大地減少日后的維護費用及日漸沉重的交通量。本發(fā)明能降低多數(shù)土壤的塑性指數(shù)，在雨季或春天解凍期，它限制多數(shù)水分進入道路基層土壤結(jié)構(gòu)中；在脫水干燥期，它也降低了水分脫離的速度。能使道路基層土壤的粒料成一體，緩和了水的侵蝕。本發(fā)明具有如下優(yōu)點能消除土壤間的靜電吸引力，排除顆粒間的吸附水；增加土壤顆粒間的摩擦阻力，結(jié)合土壤粒料成一體，提高土壤的抗壓強度，使經(jīng)過土壤強固劑處理過后的土壤形成一個人造沉積巖板塊；降低土壤的塑性指數(shù)并消除底層之滑動，達到離子交換的作用，消除土壤顆粒表面的靜電引力，達到快速去除土壤中的吸附水問題；平衡穩(wěn)定土壤的含水率，能抵抗潮濕、防止冰凍傷害、阻止膨脹破壞及消除含水量飽和致使路基損壞的因素，減少孔隙，使處理過后的土壤結(jié)構(gòu)形成不透水層或幾乎不透水；快速得到要求的壓密度，減少滾壓動作，縮短施工時間，提早實現(xiàn)道路的經(jīng)濟價值；與土壤的化學(xué)反應(yīng)是不可逆的，以土壤強固劑建造的道路堅固、耐久、有彈力、能承受高載重及頻繁的交通及震動，使處理過后的路基土壤歷久彌新；工程費用低，無須使用碎石級配料，建造道路不必廢棄現(xiàn)場土壤，沒有廢棄土；提高道路建設(shè)施速度與品質(zhì)，降低道路施工費用及維護費用；符合環(huán)保要求，不破壞環(huán)境，減少施工中的塵土飛揚，延長道路使用年限。具體實施方式用重量百分比為2%10%的聚丙烯酸鈉、2%100/。的聚丙酰胺、2%10%的聚丙酰胺共聚物、2%10%聚乙烯醇、2%10%的鋁酸鈉、50%90%的蒸餾水進行混合攪拌便得到本發(fā)明道路路基土壤強固劑。實施方式一本發(fā)明較好的一種配比是按重量百分比計取3%的聚丙烯酸鈉、3%的聚丙酰胺、2%的聚丙酰胺共聚物、3%的聚乙烯醇、3%的鋁酸鈉、86%的蒸餾水進行混合攪拌。在本發(fā)明的范圍內(nèi)發(fā)明人配制了一批道路路基土壤強固劑，見表一。表一:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>使用本發(fā)明道路路基土壤強固劑的施工程序及步驟:1.現(xiàn)場取樣土壤測試1.1土壤分類測試依照ASTMD2487-83《工程用途之土壤分類試驗法(統(tǒng)一分類法)》確定現(xiàn)場土壤之分類，以決定本發(fā)明土壤強固劑之使用量，見表二。表~<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>12現(xiàn)場土壤含水量測試ASTMD2216或AASHTOT265[實驗室土壤含水量測定法]。1.3土壤最佳含水量及最大干密度測試ASTMD698或AASHTOT99(以5.5磅夯錘，落距12寸，決定土壤含水量與密度關(guān)系試驗法)。上述土壤最佳含水量及現(xiàn)場土壤含水量之差即為土壤強化劑之稀釋用水量。2.本發(fā)明道路路基土壤強固劑的配比2.1將土壤強固劑以土壤干土重的萬分之二(2/10000)比例加入經(jīng)試驗室試驗后土壤所需達到最佳含水量的稀釋水，依照ASTMD2216或AASHTOT265(實驗室土壤含水量測定法)求得最佳干密度和最佳含水量。2.2按照2.1所得的土壤最佳含水量調(diào)整土壤強固劑的使用劑量，以1.4/10000、1.7/10000、2.0/10000、2.3/10000、2.6/10000的計量制作CBR試體兩組以上，經(jīng)過CBR試驗找出上述土樣的最大CBR值試體配比或符合施工道路的設(shè)計CBR值的試體，此即為土壤強固劑的最佳使用劑量。在鋪筑土壤強固劑穩(wěn)定層之前，應(yīng)把路床基層上所有浮土、雜物全部清除干凈。2.3材料要求土壤強固劑的原材料要求無沉淀、無雜質(zhì)、不結(jié)塊，所需的土壤中含有礫石粒徑不大于10cm，篩出土壤中較大的石塊及體積較大的腐殖物(例如樹枝雜物等)。3.施工放樣在下基層上每隔15m設(shè)一高程樁及邊線樁，并標明松鋪厚度和壓實后厚度標記。4.土方運輸在取土場拌合后采用自卸翻斗車由取土場拌和點運到工地現(xiàn)場，卸堆于已整型并符合設(shè)計要求的下承層上，堆料距離和工作段長度通過現(xiàn)場操作的具體情況而定。5.攤鋪在攤鋪土壤基層料前，先使用灑水車噴灑稀釋后的本發(fā)明土壤強固劑(土壤強固劑水為1:250)于下承層上(路床)，噴灑時要求下承層(路床)表面略濕即可，此項工作可使本土壤強固劑穩(wěn)定層和下承層(路床)緊密結(jié)合。經(jīng)進場后的土壤基層料采用平地機推鋪、平整，并以人工配合攤鋪，部分地段不能采用平地機攤鋪時，采用推用人工配合平整。根據(jù)鋪筑層的厚度計算每車土方的攤鋪面積(松鋪系數(shù)為1.25~1.4)，將土方均勻地卸在路幅中央，根據(jù)測量標高掛線，采用推土機、挖土機及平地機將進場土方按松鋪厚度粗平后加以平整，并設(shè)一小組及時消除粗集料窩和粗集料帶，管蓋周圍以人工配合攤鋪、平整(在工地現(xiàn)場土壤足夠時可直接將現(xiàn)場土壤整理至要求高層后直接噴灑土壤強固劑于欲處理的土壤上方，再采用路拌機拌和均勻后使用壓路機滾壓)。6.拌合本發(fā)明道路路基土壤強固劑與土壤混合料拌和采用路拌機于現(xiàn)場拌制，若是下水道及管網(wǎng)已成形，可排開現(xiàn)場管網(wǎng)的人孔處尋找可利用的空地直接在工地上實施攪拌。拌和時，土壤強固劑的使用量須嚴格按照試驗室的最佳配合比進行稱量調(diào)配，保證用料的準確，所拌制的混和料均達到質(zhì)量要求并須拌和均勻。7.整形、碾壓整型時，先使用壓路機快速碾壓兩遍后，使其表面暴露出潛在的不平整。對于局部低洼處，采用齒耙將表面5cm以上耙松，回填新拌和料找補平整，直至達到滿足設(shè)計要求的縱橫斷面。壓實本工程擬采用平地機配合振動壓路機進行碾壓，經(jīng)土壤強固劑處理后的土壤基層經(jīng)平地機攤鋪整平一小段后(時間不超過3小時)，采用壓路機在初平的路段上靜壓二遍，振壓一遍后，暫時停止碾壓，測量人員立即進行高程測量復(fù)核，將標高比設(shè)計高超過1cm或低0.5cm的部位立即進行找補，然后再用壓路機振壓成型，部分地段不能采用平地機攤鋪和壓路機碾壓時，采用推用人工配合平整、碾壓。碾壓時，其行駛速度應(yīng)是先慢后快，其最大行駛速度應(yīng)小于4km/h。直線路線時，由兩邊向中間碾壓，小半徑曲線段，由內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓，碾壓應(yīng)按試驗提供的遍數(shù)進行，對壓路機無法碾壓的狹窄地方則用汽油夯機夯實。碾型時由邊至中、由低至高、由弱至強、重疊1/3輪寬的原則碾壓，在規(guī)定的時間內(nèi)(不超過4小時)碾壓到設(shè)計壓實度并無明顯輪跡時為止。碾壓過程中，嚴禁壓路機在基層上調(diào)頭或起步時速度過大，碾壓時，壓路機輪胎朝向正在攤鋪的方向。嚴禁壓路機在己成型或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，以防破壞成品，在各施工段端頭4-5m范圍內(nèi)，壓路機應(yīng)沿路面橫坡由低向高適當橫向碾壓，以防止縱向碾壓端頭時使混合料向端頭方向滑移。橫向接縫處理攤鋪土壤強固劑處理后的土壤基層時，中間間斷時間不超過3小時，否則應(yīng)設(shè)置橫向接逢。采用人工將末端混合料弄整齊，整平土壤強固劑處理后的土壤基層，并將土壤強固劑處理后的土壤基層壓實；重新開始攤鋪土壤強固劑處理后的土壤基層之前，將穩(wěn)定層末端挖成階梯狀，并使用250倍的土壤強固劑稀釋液噴灑表面，使接面處表面保持微濕，然后鋪新的穩(wěn)定層?？v向接縫在不能避免縱向接縫的情況下，縱縫采用人工將末端混合料弄整齊，整平土壤強固劑處理后的土壤基層，并將土壤強固劑處理后的土壤基層壓實;重新開始攤鋪土壤強固劑處理后的土壤基層之前，將穩(wěn)定層末端挖成階梯狀，并使用250倍的土壤強固劑稀釋液噴灑表面，使接面處表面保持微濕，然后鋪新的8.滾壓后壓實度8.1工地密度至少應(yīng)達依AASHTOT化O法(改良式夯壓試驗法重10磅，錘落高十八吋，分五層夯壓，每層錘擊25次)試驗，再以理論公式修正所得最大密度95%以上。8.2每1,000m2做密度試驗一次。9.檢查本發(fā)明道路路基土壤強固劑處理底層厚度9.1用本發(fā)明土壤強固劑處理基層鋪筑夯實完成后，辦理工地壓實度試驗時一并辦理厚度檢驗，每1,000平方公尺查驗一點，如工地壓實度不符合約規(guī)定時，則該次檢驗不予采認，于工地壓實度復(fù)檢時應(yīng)再行查驗。9.2釆平均值計算，以10,000m2為一單位工區(qū)，求其平均值，至于未達10,000m2者，應(yīng)取全部之平均值，并得因其顯然之特性縮小工區(qū)求其平均值。如單點檢驗厚度大于設(shè)計值時，其超過值不予計算。如取樣點下有地下構(gòu)造物，不足以代表取樣厚度時，則得避開另于鄰近處再予取樣。9.3平均厚度之檢驗值大于或等于設(shè)計值者，視為合格。9.4平均厚度之檢驗值少于設(shè)計值時，其誤差部分應(yīng)以瀝青混凝土面層調(diào)整鋪筑至設(shè)計高程。9.5平均厚度之檢驗值少于設(shè)計值，其差超過設(shè)計值百分之十者，該區(qū)應(yīng)挖松重做。9.6檢驗紀錄應(yīng)予妥善匯整保管，作為工程竣工結(jié)算及驗收之參考依據(jù)。9.7土壤強固劑與土壤拌合完成后，由監(jiān)理工程師見證取樣，抽取一部分混合料送到經(jīng)業(yè)主及監(jiān)理認可的試驗室檢測，進行CBR試驗?；鶎幽雺撼尚秃?4小時內(nèi)采用灌砂法對基層壓實度進行檢測，試驗洞眼采用C10砼進行補平。壓實度達到95。/。以上時即可噴灑透層并鋪設(shè)瀝青混凝土面層。10.施工測量在施工過程中可采用路中線、邊線三條線進行全線路控制，根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況，合理安排攤鋪帶，并在攤鋪帶兩側(cè)布設(shè)高程控制點采用攤鋪機前掛線高程控制方式時，各高程控制點間距10m。各層攤鋪標高在攤鋪碾壓完成立即采用水準儀檢測，合格后才能進行下層的施工。每一層全路幅攤鋪完成后設(shè)高程控制點，逐層控制表面平整度。11.透層為保證瀝青砼路面的質(zhì)量，在進行瀝青砼攤鋪前噴灑一層透層油。11.1透層采用中裂噴灑型乳化瀝青鋪筑，噴油量為0.81.2kg/m2。12.瀝青混凝土鋪設(shè)瀝青面層施工前應(yīng)按有關(guān)規(guī)范的規(guī)定對基層進行檢查，當基層質(zhì)量符合下列要求后方可鋪筑瀝青面層(1)存有破損處已修復(fù)；(2)具有良好的穩(wěn)定性；(3)影響較大的剛?cè)嵯嘟硬课灰烟幚恚?4)表面平整、密實、拱度與面層一致，高程符合要求；(5)灑布粘層油12.1瀝青料攤鋪在攤鋪混合料之前，應(yīng)檢查確認下層的質(zhì)量，當下層質(zhì)量不符合要求時，不準攤鋪。在攤鋪前應(yīng)報請監(jiān)理工程師批準。對表面的所有松散材料都應(yīng)清掃，直到表面無污物為止。對清掃過及灑過粘層瀝青的表面，不允許車輛行駛。側(cè)平石及其他結(jié)構(gòu)物應(yīng)在鋪筑前完成，攤鋪前應(yīng)在所有接觸面上均勻地刷上一層薄層乳化瀝青或熱瀝青結(jié)合料。下面層、中面層采用掛線連序高程控制方式或金屬導(dǎo)軌連續(xù)高程控制的方式進行攤鋪，上面層(抗滑表層)攤鋪時采用帶雪撬腳的移動平衡梁控制高程。攤鋪前必需設(shè)置好縱、橫坡控制器行走基準。攤鋪前燙平板要充分加熱。攤鋪時，運料應(yīng)盡快地不間斷地排卸進攤鋪機，并立刻進行攤鋪，不得延誤。攤鋪時，螺旋送料器的轉(zhuǎn)速應(yīng)配合恰當，以使燙平板前混合料料堆的高度平齊于或略高于螺旋送料器的軸心線，即以稍為看見螺旋葉片或剛蓋住葉片為準。瀝青混合料必需緩慢、均勻、連續(xù)不間斷地攤鋪。攤鋪過程屮不得隨意變換速度或中途停頓。運輸車輛應(yīng)對攤鋪機有足夠的持續(xù)供料量，如果發(fā)生暫時性斷料，則攤鋪機應(yīng)繼續(xù)保持運轉(zhuǎn)。施工時應(yīng)盡量避免施工接縫。對外形不規(guī)則路面(如廣場、路口)，厚度不夠或空間受到限制等攤鋪機無法工作的地方，經(jīng)監(jiān)理工程師批準可采用人工鋪筑混合料。在雨天、表面存在積水及氣溫低于10'C時，都不得攤鋪混合料。瀝青混合料攤鋪過程中隨時檢查其寬度、厚度、平整度、路拱及溫度，對不合適之處應(yīng)及時進行調(diào)整。在攤鋪過程中，為減少施工機械對路面的破壞，嚴禁施工機械在未完工的路面上調(diào)頭、剎車、轉(zhuǎn)彎。如遇特殊情況，應(yīng)在路面上采取鋪墊麻袋或隔離物等保護措施。瀝青混合料的攤鋪應(yīng)避免在雨天進行。當路面滯水或潮濕時，應(yīng)暫停施工。未經(jīng)壓實即遭雨淋的瀝青混合料應(yīng)全部清除，更換新料。12.2其他特殊地段的壓實及要求碾壓由縱向進行，并由材料攤鋪的低邊慢速均勻進行。壓路機不得在未碾壓成型并冷卻的路面上轉(zhuǎn)向、掉頭或停車等候。壓路機來回交替碾壓時，前后兩次停留地點相距10m以上，并應(yīng)駛出壓實起線3m以外。振動壓路機在己成型的路面上行駛關(guān)閉振動。對壓路機無法壓實的拐死角、加寬部分及某些路邊緣等局部地區(qū)，采用振動夯板壓實。對雨水井與各種檢查井的邊緣還應(yīng)用人工夯錘、熱絡(luò)鐵補充壓實。已經(jīng)完成的碾壓路面，不修補表皮。使用本發(fā)明土壤強固劑的筑路工法與傳統(tǒng)的二灰三灰工法的比較，見表三表二<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>底基層^0.6MPa資料來源中國交通部發(fā)布「公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范」二灰混合料之抗壓強度標準施工期限曠日廢時，道路經(jīng)濟效益的體現(xiàn)較晚節(jié)省工期70%以上，一組機械人力每天可完成20cm厚基層8000m2AC磨耗層1015cm57cm可節(jié)省50%維修費用氣候變化及交通量的激增以及材料中水分的變化與體積的膨脹收縮等問題，致維修經(jīng)費龐大因基層堅實穩(wěn)定，不可逆的化學(xué)作用可耐氣候溫度及濕度的變化，更因強度與曰俱增，可承受激烈成長的交通量，維修費降至最低或零來回運送廢棄土及砂石級配料，造成塵土飛揚，影響環(huán)境，高載重量車輛往返運輸，對既有道路產(chǎn)生嚴重破壞及對交通之沖擊亦大，所付出之社會成本更無法估計使用土壤強固劑建造道路基層則無左列問題發(fā)生，既環(huán)保又達高水平之經(jīng)濟效益權(quán)利要求1.一種道路路基土壤強固劑，按重量百分比計包括如下成份2％～10％的聚丙烯酸鈉、2％～10％的聚丙酰胺、2％～10％的聚丙酰胺共聚物、2％～10％聚乙烯醇、2％～10％的鋁酸鈉、50％～90％的蒸餾水。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路路基土壤強固劑，按重量百分比計包括如下成份3。/。的聚丙烯酸鈉、3。/。的聚丙酰胺、2%的聚丙酰胺共聚物、3%聚乙烯醇、3%的鋁酸鈉、86。/。的蒸餾水。全文摘要本發(fā)明提供的這種道路路基土壤強固劑，按重量百分比計包括如下成份2％～10％的聚丙烯酸鈉、2％～10％的聚丙酰胺、2％～10％的聚丙酰胺共聚物、2％～10％聚乙烯醇、2％～10％的鋁酸鈉、50％～90％的蒸餾水。本發(fā)明道路路基土壤強固劑使用時直接灑在刨松整平的現(xiàn)場土壤上，然后經(jīng)拌和后再壓實即可成為堅實的路基。本發(fā)明能提高道路建設(shè)施速度與品質(zhì)，降低道路施工費用及維護費用，減少施工中的塵土飛揚，延長道路使用年限。文檔編號E02D3/12GK101265703SQ200810031308公開日2008年9月17日申請日期2008年5月15日優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日發(fā)明者謝旻憲申請人:謝旻憲