專利名稱：：強離子土壤防凍劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及巖土工程領域，是一種治理凍土的新材料。
背景技術：
：一、凍土特性與危害在負溫或零溫的氣候下形成有冰的各種土統(tǒng)稱為凍土，冬季凍結、夏季融化的土層稱為季節(jié)凍土，凍結狀態(tài)持續(xù)三年以上的土層稱為多年凍土。我國的凍土分布廣泛，約占全國總面積的75%，其中多年凍土為21.5%。修筑在寒區(qū)的公路、鐵路以及各種建筑物，由于冬天土體凍脹，夏天融沉，容易造成邊坡滑塌、地基隆起變形、基礎滑動失穩(wěn)、路基凍脹與翻漿、地基沉陷、建筑物或路面開裂變形或錯臺等地質災害。如何治理凍土的危害，增強土體的抗凍能力，確保工程的安全與質量，是舉世關注的重大課題。二、凍土的凍脹機理地基土產(chǎn)生凍脹的三要素是水分、土質和負溫度。水分由下部土體向凍結鋒面聚集的重分布現(xiàn)象，稱為水分遷移。遷移的結果在凍結面上形成了冰夾層和冰透鏡體，導致凍層膨脹，地表隆起。細粒土中發(fā)生水分子遷移最為強烈，其凍脹力最大，被稱為凍脹土。細粒土具有凍脹的特性，是因為它顆粒小，表面積相當巨大，在土顆粒礦物親水特性以及靜電引力相互作用下形成了相當發(fā)育的毛細管水，毛細管水的存在為土體凍結和水分子遷移提供了便利，以致造成凍害。粗顆粒土、石子、砂等，雖然有很大的孔隙，但形成不了毛細管水，且表面能小，一般不產(chǎn)生水分遷移，不發(fā)生凍脹現(xiàn)象，被稱為非凍脹土。三、傳統(tǒng)治理凍土的方法修筑在寒區(qū)的公路、鐵路為了避免凍害的發(fā)生，設計人員一般采用非凍脹性材料(如粗顆粒土、石子、砂等)高筑路堤。對于挖方地基采取超挖換填非凍脹性材料的方法。這些傳統(tǒng)的治理方法能起到一定的效果，但非凍脹性材料需要量大，受到地區(qū)條件的限制，難以滿足工程的需要，而且工程難度大，施工周期長，工程造價高。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是為了解決上述傳統(tǒng)治理凍土方法的不足，提供一種強離子土壤防凍劑用于防止寒區(qū)凍脹土的凍結，使其不再對工程造成危害。寒區(qū)凍脹土通過強離子土壤防凍劑處理，達到提高土體抗凍能力，增強土體強度，將凍脹土改變?yōu)榉莾雒浲恋哪康摹?br/>發(fā)明內容如下一、強離子土壤防凍劑的配制一種強離子土壤防凍劑由膨脹土生態(tài)改性劑+NaCl+KCl經(jīng)充分攪拌均勻組成，其組分按重量百分比計膨脹土生態(tài)改性劑所占比例為80%90%，NaCl所占比例為2y。8M，KC1所占比例為8%12%。膨脹土生態(tài)改性劑為國家重點新產(chǎn)品，由武漢中財科技有限公司生產(chǎn)，市場有售。二、強離子土壤防凍劑的防凍原理細粒土的形成是土顆粒親水礦物與水作用的結果，土顆粒中親水礦物與水反復親和作用，使土顆粒無限細分，形成很小的顆粒(顆?！?.002mm)。在細分后土顆粒表面吸附著一層水，這層吸附水以靜電引力形式被吸附在礦物顆粒的表面上，由于靜電引力的作用，這層吸附水與礦物顆粒結合得非常牢固，重力、較小機械力不能將其排出。土壤通過風干可以除去大部分的吸附水，但環(huán)境濕度增加會導致其重新吸收水分。由于吸附水的存在，細粒土只能細分，不能聚集，從而使土體的毛細管水極其發(fā)育，為土體凍結和水分遷移提供了良好的條件，使土體凍脹，造成凍害。本發(fā)明提供一種強離子防凍劑，它是一種復合的化學配方，其中含有多種活性成分，有較強的滲透性，能溶于水，具有電解和離子交換的作用，在水中離解出帶正電荷的陽離子[幻"+和帶負電荷的陰離子[Y]"—，陽離子與土顆粒膠體表面的陽離子[M]n+產(chǎn)生交換作用，將這些原本吸附在土顆粒表面、親水性極高的陽離子趕走，代之以親水性較低、粘結力較強的鋁離子及其水合物。使土顆粒上的吸附水的化學鍵破壞形成自由水，交換后土顆粒不再具有親水特性，并較容易凝聚和結團，從而使土顆粒形成鍵狀和網(wǎng)狀結構，將細粒土改變成為粗粒土，消除了土顆粒的凍脹特性，增強了土體強度。三、強離子土壤防凍劑的施工方法首先用水將強離子土壤防凍劑稀釋為水溶液，其配比按重量百分比計水所占比例為92%98%，強離子土壤防凍劑所占比例為2%8%。經(jīng)充分攪拌均勻，按6kg/ii^8kg/i^均衡的噴灑在土體的表面上，待土體干燥后，按同樣的辦法噴灑第二次、第三次即可。施工應選擇在晴天，氣溫不得低于5'C。本發(fā)明適用于公路、鐵路、工業(yè)與民用建筑等工程的凍土處理。具體實施方式表1是本發(fā)明強離子土壤防凍劑實施例13所用原料及配比。表l強離子土壤防凍劑各實施例所用原料及配比單位％<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2是采用本發(fā)明強離子土壤防凍劑處理凍脹土的效果。表2采用強離子土壤防凍劑處理凍脹土試驗成果對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>1、采樣地點齊哈城際高速鐵路DK055+144。2、試驗結果根據(jù)相關規(guī)定凍脹土的凍脹率n《iw，為非凍脹土；凍脹率l%<n《3.5%，為弱凍脹土。檢測結果表明實施例1處理土為非凍脹土，實施例2、實施例3處理土均為弱凍脹土。實施例1的效果最好，確定為適合于該土體的最佳配方。3、檢測單位中科大地巖土化學研究所。權利要求1、一種強離子土壤防凍劑，其特征是該防凍劑由膨脹土生態(tài)改性劑+NaCl+KCl經(jīng)充分攪拌均勻組成，其組分按重量百分比計膨脹土生態(tài)改性劑所占比例為80％～90％，NaCl所占比例為2％～8％，KCl所占比例為8％～12％。2、如權利要求1所述強離子土壤防凍劑的施工方法，其特征是首先用水將強離子土壤防凍劑稀釋為水溶液，其配比按重量百分比計水所占比例為92%98%，強離子土壤防凍劑所占比例為2%8%。經(jīng)充分攪拌均勻，按6kg/m28kg/m2均衡的噴灑在土體的表面上，待土體干燥后，按同樣的辦法噴灑第二次、第三次即可。施工應選擇在晴天，氣溫不得低于6'C。3、如權利要求1所述強離子土壤防凍劑，其特征是適用于公路、鐵路、工業(yè)與民用建筑等工程的凍土處理。全文摘要本發(fā)明提供一種強離子土壤防凍劑，由膨脹土生態(tài)改性劑+NaCl+KCl經(jīng)充分攪拌均勻組成，其組分按重量百分比計膨脹土生態(tài)改性劑所占比例為80％～90％，NaCl所占比例為2％～8％，KCl所占比例為8％～12％。本發(fā)明強離子土壤防凍劑利用離子交換的原理，對凍脹土進行防凍處理，能使處理后的凍脹土不凍脹。文檔編號C09K103/00GK101402865SQ20081019757公開日2009年4月8日申請日期2008年11月11日優(yōu)先權日2008年11月11日發(fā)明者陳永烽,陳鑫勇申請人:武漢中材科技有限公司