本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種非飽和黃土改性處理方法。

背景技術(shù)：

中國(guó)黃土的化學(xué)成分以sio2為主，其含量為47％-64％；其次為al2o3，cao，含量為9.6％-27.7％；再者為fe2o3，mgo、na2o，feo，tio2和mno等，含量為4.1％-28％。其余為微量元素，含量低于1％，總體來(lái)說(shuō)，以弱堿性鹽類為主。需改性的原狀濕陷性黃土的ph值大約為6.5-7.5，由于多形成于半干旱氣候條件，粉粒成分較多，其弱膠結(jié)成分以caco3、fe2o3、casio3等弱堿性鹽為主，含水量少，幾乎不產(chǎn)生氫鍵聚合，主要呈現(xiàn)出具有豐富架空孔隙的弱膠結(jié)微觀結(jié)構(gòu)，其力學(xué)強(qiáng)度極低。如甘肅隴西地區(qū)等干冷氣候條件下形成的震陷性黃土，起黏結(jié)力的膠結(jié)物質(zhì)主要為cao和caco3，其顆粒的粒度配比也不合理，土樣多成弱堿性，膠結(jié)力差，容易產(chǎn)生破壞性變形，黃土的垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，對(duì)于新生黃土多具有濕陷性，黃土濕陷性的存在給工業(yè)及民用建筑帶來(lái)嚴(yán)重的破壞，例如濕陷性黃土作地基，常使建筑物發(fā)生迅猛沉降，引起建筑物附近管道破裂，建筑物傾斜以及墻體開(kāi)裂等事故，研究簡(jiǎn)單而有效的黃土地基處理方法在巖土工程施工中所急需的技術(shù)，為此，我們提出一種非飽和黃土改性處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中濕陷性黃土作地基，常使建筑物發(fā)生迅猛沉降，引起建筑物附近管道破裂，建筑物傾斜以及墻體開(kāi)裂等事故等缺點(diǎn)，而提出的一種非飽和黃土改性處理方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理采用的是換土墊層法，該方法包括取土、加改性材料、攪拌和回填，其中加入的改性材料為：10％的磷酸水溶液、偏硼酸鹽、重質(zhì)磷酸鈣、輕質(zhì)磷酸鈣和滑石粉，所述偏硼酸鹽為偏硼酸鋇，所述上述材料按重量百分比如下：

10％的磷酸水溶液：1～8％；

偏硼酸鋇：6～13％；

重質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

輕質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

滑石粉：1～5％。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理方法包括如下步驟：

s1：選取改性材料：首先按重量百分比調(diào)配濃度為10％的磷酸水

溶液1～8％，后依次按重量百分比選取偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)

碳酸鈣1～5％、輕質(zhì)碳酸鈣1～5％和滑石粉1～5，改性材料為

等同的三份，將選取的三份偏硼酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉分別

投入到粉碎裝置中進(jìn)行粉碎以備后用，粉碎的粒度分別為：

偏硼酸鋇：0.05～0.1mm；

輕質(zhì)碳酸鈣：0.05～0.15mm；

滑石粉：0.01～0.05mm；

s2：取土：就地取土，分別按重量百分比選取砂黃土70～86％、低粘性黃土67～85％和粘性黃土71～86％適量以備后用；

s3：加入改性材料：將選取好的砂黃土、低粘性黃土和粘性黃土分別投入到準(zhǔn)備好的三組攪拌裝置中，然后向盛放有砂黃土70～86％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液2～5％、偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)碳酸鈣1～2％、輕質(zhì)碳酸鈣2～5％和滑石粉3～5％，向盛放有低粘性黃土67～85％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液5～8％、偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)碳酸鈣2～5％、輕質(zhì)碳酸鈣1～2％和滑石粉3～5％，向盛放有粘性黃土71～86％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液2～5％、偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)碳酸鈣2～5％、輕質(zhì)碳酸鈣3～5％和滑石粉1％；

s4：攪拌：將步驟s3的攪拌裝置中準(zhǔn)備好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料進(jìn)行攪拌混合，根據(jù)干燥程度添加適量水，繼續(xù)攪拌直至混合均勻，取出以備后用；

s5：回填：將步驟s4中攪拌好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料的混合物運(yùn)至步驟s2取土的地方，然后回填，完成改性處理工作；

s6：實(shí)驗(yàn)取證：將步驟s5中回填的改性后的黃土進(jìn)行震陷系數(shù)和濕陷系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，所述步驟s1中調(diào)配磷酸水溶液使用的是工業(yè)級(jí)實(shí)驗(yàn)用攪拌反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，中國(guó)黃土的化學(xué)成分以sio2為主，其含量為47％-64％，其次為al2o3，cao，含量為9.6％-27.7％，再者為fe2o3，mgo、na2o，feo，tio2和mno等，含量為4.1％-28％，在步驟s4攪拌時(shí)磷酸水溶液與其它鹽類作用，可以形成如水合硅酸鹽、水合碳酸鹽和水合鐵酸鹽等，磷酸水溶液的主要作用是讓堿性氧化物生成一系列水合鹽，然后產(chǎn)生硼氧鍵、硅氧鍵和氫鍵，因此，酸的作用能增強(qiáng)淋溶出來(lái)起膠結(jié)作用的弱酸鹽形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而增加膠結(jié)強(qiáng)度，其化學(xué)反應(yīng)和分解反應(yīng)和的方程式如下：

sio2+caco3+h⁺＝casio3·h2o+co2

3caco3+h3po4+3h2o＝2ca(hco3)2·h2o+ca(h2po4)2·h2o

fe2o3+6h++3h2o＝2fe(oh)3·3h2o

mgco3+2h++2h2o＝mg(hco3)2·2h2o

al2o3+6h++5h2o＝2al(oh)3·2h2o

本發(fā)明提供的一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理方法對(duì)非飽和黃土的改性方法為酸化學(xué)改性技術(shù)，其原理是利用低濃度的磷酸等對(duì)粉土進(jìn)行酸化處理，破壞干燥氣候下形成的以碳酸鈣弱膠結(jié)為主的粒狀架空微結(jié)構(gòu)，然后加入弱硼酸鹽類，重新形成起膠結(jié)作用的化學(xué)鍵,如硼氧鍵、磷氧鍵、氫鍵等；然后加入填充料，如碳酸鈣或滑石粉用于調(diào)整顆粒粒徑配比，增加土體抗剪切強(qiáng)度，抗沖擊性能，滲水性等，從而達(dá)到消除震陷性和濕陷性的改性目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明操作步驟流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例一

一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理采用的是換土墊層法，該方法包括取土、加改性材料、攪拌和回填，其中加入的改性材料為：10％的磷酸水溶液、偏硼酸鹽、重質(zhì)磷酸鈣、輕質(zhì)磷酸鈣和滑石粉，所述偏硼酸鹽為偏硼酸鋇，所述上述材料按重量百分比如下：

10％的磷酸水溶液：1～8％；

偏硼酸鋇：6～13％；

重質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

輕質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

滑石粉：1～5％。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理方法包括如下步驟：

s1：選取改性材料：首先按重量百分比調(diào)配濃度為10％的磷酸水

溶液1～8％，后依次按重量百分比選取偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)

碳酸鈣1～5％、輕質(zhì)碳酸鈣1～5％和滑石粉1～5，改性材料為

等同的三份，將選取的三份偏硼酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉分別

投入到粉碎裝置中進(jìn)行粉碎以備后用，粉碎的粒度分別為：

偏硼酸鋇：0.05～0.1mm；

輕質(zhì)碳酸鈣：0.05～0.15mm；

滑石粉：0.01～0.05mm；

s2：取土：就地取土，分別按重量百分比選取砂黃土70％、低粘性黃土67％和粘性黃土71％適量以備后用；

s3：加入改性材料：將選取好的砂黃土、低粘性黃土和粘性黃土分別投入到準(zhǔn)備好的三組攪拌裝置中，然后向盛放有砂黃土70％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液5％、偏硼酸鋇13％、重質(zhì)碳酸鈣2％、輕質(zhì)碳酸鈣5％和滑石粉5％，向盛放有低粘性黃土67％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液8％、偏硼酸鋇13％、重質(zhì)碳酸鈣5％、輕質(zhì)碳酸鈣2％和滑石粉5％，向盛放有粘性黃土71％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液5％、偏硼酸鋇13％、重質(zhì)碳酸鈣5％、輕質(zhì)碳酸鈣5％和滑石粉1％；

s4：攪拌：將步驟s3的攪拌裝置中準(zhǔn)備好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料進(jìn)行攪拌混合，根據(jù)干燥程度添加適量水，繼續(xù)攪拌直至混合均勻，取出以備后用；

s5：回填：將步驟s4中攪拌好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料的混合物運(yùn)至步驟s2取土的地方，然后回填，完成改性處理工作；

s6：實(shí)驗(yàn)取證：將步驟s5中回填的改性后的黃土進(jìn)行震陷系數(shù)和濕陷系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，所述步驟s1中調(diào)配磷酸水溶液使用的是工業(yè)級(jí)實(shí)驗(yàn)用攪拌反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，中國(guó)黃土的化學(xué)成分以sio2為主，其含量為47％-64％，其次為al2o3，cao，含量為9.6％-27.7％，再者為fe2o3，mgo、na2o，feo，tio2和mno等，含量為4.1％-28％，在步驟s4攪拌時(shí)磷酸水溶液與其它鹽類作用，可以形成如水合硅酸鹽、水合碳酸鹽和水合鐵酸鹽等，磷酸水溶液的主要作用是讓堿性氧化物生成一系列水合鹽，然后產(chǎn)生硼氧鍵、硅氧鍵和氫鍵，因此，酸的作用能增強(qiáng)淋溶出來(lái)起膠結(jié)作用的弱酸鹽形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而增加膠結(jié)強(qiáng)度，其化學(xué)反應(yīng)和分解反應(yīng)和的方程式如下：

sio2+caco3+h⁺＝casio3·h2o+co2

3caco3+h3po4+3h2o＝2ca(hco3)2·h2o+ca(h2po4)2·h2o

fe2o3+6h++3h2o＝2fe(oh)3·3h2o

mgco3+2h++2h2o＝mg(hco3)2·2h2o

al2o3+6h++5h2o＝2al(oh)3·2h2o

實(shí)施例二

一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理采用的是換土墊層法，該方法包括取土、加改性材料、攪拌和回填，其中加入的改性材料為：10％的磷酸水溶液、偏硼酸鹽、重質(zhì)磷酸鈣、輕質(zhì)磷酸鈣和滑石粉，所述偏硼酸鹽為偏硼酸鋇，所述上述材料按重量百分比如下：

10％的磷酸水溶液：1～8％；

偏硼酸鋇：6～13％；

重質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

輕質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

滑石粉：1～5％。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理方法包括如下步驟：

s1：選取改性材料：首先按重量百分比調(diào)配濃度為10％的磷酸水

溶液1～8％，后依次按重量百分比選取偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)

碳酸鈣1～5％、輕質(zhì)碳酸鈣1～5％和滑石粉1～5，改性材料為

等同的三份，將選取的三份偏硼酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉分別

投入到粉碎裝置中進(jìn)行粉碎以備后用，粉碎的粒度分別為：

偏硼酸鋇：0.05～0.1mm；

輕質(zhì)碳酸鈣：0.05～0.15mm；

滑石粉：0.01～0.05mm；

s2：取土：就地取土，分別按重量百分比選取砂黃土86％、低粘性黃土85％和粘性黃土86％適量以備后用；

s3：加入改性材料：將選取好的砂黃土、低粘性黃土和粘性黃土分別投入到準(zhǔn)備好的三組攪拌裝置中，然后向盛放有砂黃土86％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液2％、偏硼酸鋇6％、重質(zhì)碳酸鈣1％、輕質(zhì)碳酸鈣2％和滑石粉3％，向盛放有低粘性黃土85％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液5％、偏硼酸鋇6％、重質(zhì)碳酸鈣2％、輕質(zhì)碳酸鈣1％和滑石粉3％，向盛放有粘性黃土86％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液2％、偏硼酸鋇6％、重質(zhì)碳酸鈣2％、輕質(zhì)碳酸鈣3％和滑石粉1％；

s4：攪拌：將步驟s3的攪拌裝置中準(zhǔn)備好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料進(jìn)行攪拌混合，根據(jù)干燥程度添加適量水，繼續(xù)攪拌直至混合均勻，取出以備后用；

s5：回填：將步驟s4中攪拌好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料的混合物運(yùn)至步驟s2取土的地方，然后回填，完成改性處理工作；

s6：實(shí)驗(yàn)取證：將步驟s5中回填的改性后的黃土進(jìn)行震陷系數(shù)和濕陷系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，所述步驟s1中調(diào)配磷酸水溶液使用的是工業(yè)級(jí)實(shí)驗(yàn)用攪拌反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，中國(guó)黃土的化學(xué)成分以sio2為主，其含量為47％-64％，其次為al2o3，cao，含量為9.6％-27.7％，再者為fe2o3，mgo、na2o，feo，tio2和mno等，含量為4.1％-28％，在步驟s4攪拌時(shí)磷酸水溶液與其它鹽類作用，可以形成如水合硅酸鹽、水合碳酸鹽和水合鐵酸鹽等，磷酸水溶液的主要作用是讓堿性氧化物生成一系列水合鹽，然后產(chǎn)生硼氧鍵、硅氧鍵和氫鍵，因此，酸的作用能增強(qiáng)淋溶出來(lái)起膠結(jié)作用的弱酸鹽形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而增加膠結(jié)強(qiáng)度，其化學(xué)反應(yīng)和分解反應(yīng)和的方程式如下：

sio2+caco3+h⁺＝casio3·h2o+co2

3caco3+h3po4+3h2o＝2ca(hco3)2·h2o+ca(h2po4)2·h2o

fe2o3+6h++3h2o＝2fe(oh)3·3h2o

mgco3+2h++2h2o＝mg(hco3)2·2h2o

al2o3+6h++5h2o＝2al(oh)3·2h2o

實(shí)施例三

一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理采用的是換土墊層法，該方法包括取土、加改性材料、攪拌和回填，其中加入的改性材料為：10％的磷酸水溶液、偏硼酸鹽、重質(zhì)磷酸鈣、輕質(zhì)磷酸鈣和滑石粉，所述偏硼酸鹽為偏硼酸鋇，所述上述材料按重量百分比如下：

10％的磷酸水溶液：1～8％；

偏硼酸鋇：6～13％；

重質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

輕質(zhì)磷酸鈣：1～5％；

滑石粉：1～5％。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，該非飽和黃土改性處理方法包括如下步驟：

s1：選取改性材料：首先按重量百分比調(diào)配濃度為10％的磷酸水

溶液1～8％，后依次按重量百分比選取偏硼酸鋇6～13％、重質(zhì)

碳酸鈣1～5％、輕質(zhì)碳酸鈣1～5％和滑石粉1～5，改性材料為

等同的三份，將選取的三份偏硼酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣和滑石粉分別

投入到粉碎裝置中進(jìn)行粉碎以備后用，粉碎的粒度分別為：

偏硼酸鋇：0.05～0.1mm；

輕質(zhì)碳酸鈣：0.05～0.15mm；

滑石粉：0.01～0.05mm；

s2：取土：就地取土，分別按重量百分比選取砂黃土78％、低粘性黃土76％和粘性黃土79％適量以備后用；

s3：加入改性材料：將選取好的砂黃土、低粘性黃土和粘性黃土分別投入到準(zhǔn)備好的三組攪拌裝置中，然后向盛放有砂黃土78％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液3％、偏硼酸鋇10％、重質(zhì)碳酸鈣2％、輕質(zhì)碳酸鈣3％和滑石粉4％，向盛放有低粘性黃土76％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液6％、偏硼酸鋇10％、重質(zhì)碳酸鈣2.5％、輕質(zhì)碳酸鈣1.5％和滑石粉4％，向盛放有粘性黃土79％的攪拌裝置中依次添加磷酸水溶液3％、偏硼酸鋇10％、重質(zhì)碳酸鈣3％、輕質(zhì)碳酸鈣4％和滑石粉1％；

s4：攪拌：將步驟s3的攪拌裝置中準(zhǔn)備好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料進(jìn)行攪拌混合，根據(jù)干燥程度添加適量水，繼續(xù)攪拌直至混合均勻，取出以備后用；

s5：回填：將步驟s4中攪拌好的砂黃土、低粘性黃土、粘性黃土和改性材料的混合物運(yùn)至步驟s2取土的地方，然后回填，完成改性處理工作；

s6：實(shí)驗(yàn)取證：將步驟s5中回填的改性后的黃土進(jìn)行震陷系數(shù)和濕陷系數(shù)的實(shí)驗(yàn)，取得數(shù)據(jù)后進(jìn)行對(duì)比。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，所述步驟s1中調(diào)配磷酸水溶液使用的是工業(yè)級(jí)實(shí)驗(yàn)用攪拌反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述的一種非飽和黃土改性處理方法，中國(guó)黃土的化學(xué)成分以sio2為主，其含量為47％-64％，其次為al2o3，cao，含量為9.6％-27.7％，再者為fe2o3，mgo、na2o，feo，tio2和mno等，含量為4.1％-28％，在步驟s4攪拌時(shí)磷酸水溶液與其它鹽類作用，可以形成如水合硅酸鹽、水合碳酸鹽和水合鐵酸鹽等，磷酸水溶液的主要作用是讓堿性氧化物生成一系列水合鹽，然后產(chǎn)生硼氧鍵、硅氧鍵和氫鍵，因此，酸的作用能增強(qiáng)淋溶出來(lái)起膠結(jié)作用的弱酸鹽形成更強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而增加膠結(jié)強(qiáng)度，其化學(xué)反應(yīng)和分解反應(yīng)和的方程式如下：

sio2+caco3+h⁺＝casio3·h2o+co2

3caco3+h3po4+3h2o＝2ca(hco3)2·h2o+ca(h2po4)2·h2o

fe2o3+6h++3h2o＝2fe(oh)3·3h2o

mgco3+2h++2h2o＝mg(hco3)2·2h2o

al2o3+6h++5h2o＝2al(oh)3·2h2o

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知實(shí)施例一的改性材料配比較為合理，震陷系數(shù)達(dá)到0.2％，濕陷系數(shù)達(dá)到0.001。

表中：a原狀土樣、b實(shí)施例一配比、c實(shí)施例二配比、d實(shí)施例三配比。