阅读说明：本技术 一种石灰-偏高岭土改性土及其应用 (lime-metakaolin modified soil and application thereof ) 是由 李新明 任克彬 尹松 路广远 刘彭彭 付英杰 白林杰 张浩扬 王玉隆 于 2019-10-16 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种石灰-偏高岭土改性土及其应用,涉及土建筑遗址修复技术领域。本发明提供的石灰-偏高岭土改性土包括以下质量百分含量的组分：生石灰粉8～12％；偏高岭土4～12％；土料余量。本发明提供的石灰-偏高岭土改性土为天然无机材料,既保留了传统石灰砂浆良好的兼容性,又具有水硬性石灰的水硬性,在养护28d后,其抗压强度值可达到天然水硬性石灰NHL5的抗压强度等级要求,且颜色变化不明显,成本低、经济环保,在对土建筑遗址进行修复与加固的应用中具有显著的优势。(The invention provides lime-metakaolin modified soil and application thereof, and relates to the technical field of restoration of civil sites. The lime-metakaolin modified soil provided by the invention comprises the following components in percentage by mass: 8-12% of quicklime powder; 4-12% of metakaolin; and (5) the balance of soil materials. The lime-metakaolin modified soil provided by the invention is a natural inorganic material, not only maintains the good compatibility of the traditional lime mortar, but also has the hydraulicity of hydraulic lime, after being cured for 28 days, the compressive strength value of the lime-metakaolin modified soil can reach the compressive strength grade requirement of natural hydraulic lime NHL5, the color change is not obvious, the cost is low, the lime-metakaolin modified soil is economic and environment-friendly, and the lime-metakaolin modified soil has obvious advantages in the application of repairing and reinforcing the historic sites of the civil buildings.)

一种石灰-偏高岭土改性土及其应用

技术领域

本发明涉及土建筑遗址修复技术领域，特别涉及一种石灰-偏高岭土改性土及其应用。

背景技术

土建筑遗址本身受材质和自然环境因素的影响，整体保存状况不容乐观，且土建筑遗址的保护是一个世界性的难题，它是遗址文物中最难保存的一类。

在土建筑遗址修复过程中，被广泛应用的石灰砂浆虽然与古代岩土质结构建筑兼容性良好，但硬化速度慢，强度不足，同时因缺少水硬性而不适用于潮湿环境中。近年来开始逐渐引进天然水硬性石灰(Natural Hydraulic Lime，缩写为NHL)用于对土建筑遗址进行修复，水硬性石灰与水接触后产生水硬过程而快速凝固，早期强度迅速增长，继而产生的气硬过程有很好的自我修复作用，使强度逐渐增长。这一过程使水硬性石灰产生多孔隙，使其具有较好的透水气性，与被加固修复对象的性能兼容性好。但是水硬性石灰国内研究相对较少且进口价格昂贵，大大增加了土建筑遗址修复成本。

因此，开发一种能够替代天然水硬性石灰的低成本修复材料对于土建筑遗址的修复具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石灰-偏高岭土改性土及其应用。本发明提供的石灰-偏高岭土改性土在养护28d后，其抗压强度值可达到天然水硬性石灰NHL5的抗压强度等级要求，因此可取代水硬性石灰用于对土建筑遗址进行修复与加固，且节约成本、环保经济。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种石灰-偏高岭土改性土，包括以下质量百分含量的组分：

生石灰粉 8～12％；

偏高岭土 4～12％；

土料 余量。

优选地，所述土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

优选地，所述土料的含水率小于1％。

优选地，所述生石灰粉的粒径≤0.45mm。

优选地，所述生石灰粉的含水率≤0.1％。

优选地，所述生石灰粉中氧化钙的质量百分含量为75％～100％。

优选地，所述偏高岭土中二氧化硅的质量百分含量为50％～60％，三氧化二铝的质量百分含量为40％～50％。

本发明提供了以上方案所述石灰-偏高岭土改性土在土建筑遗址修复与加固领域的应用。

本发明提供了一种石灰-偏高岭土改性土，包括以下质量百分含量的组分：生石灰粉8～12％；偏高岭土4～12％；土料余量。本发明提供的石灰-偏高岭土改性土为天然无机材料，既保留了传统石灰砂浆良好的兼容性，又具有水硬性石灰的水硬性，在养护28d后，其抗压强度值可达到天然水硬性石灰NHL5的抗压强度等级要求，且颜色变化不明显，成本低、经济环保，在对土建筑遗址进行修复与加固的应用中具有显著的优势。

具体实施方式

本发明提供了一种石灰-偏高岭土改性土，包括以下质量百分含量的组分：

生石灰粉 8～12％；

偏高岭土 4～12％；

土料 余量。

以质量百分含量计，本发明提供的石灰-偏高岭土改性土包括生石灰粉8～12％，优选为8～11％，更优选为9～10％。在本发明中，所述生石灰粉的粒径优选≤0.45mm，更优选≤0.35mm；所述生石灰粉的含水率优选≤0.1％。在本发明中，所述生石灰粉中氧化钙的质量百分含量优选为75％～100％。本发明对所述生石灰粉的来源没有特别的要求，采用市售产品即可。

以质量百分含量计，本发明提供的石灰-偏高岭土改性土包括偏高岭土4～12％，优选为5～10％，更优选为8～9％。在本发明中，所述偏高岭土中二氧化硅的质量百分含量优选为50％～60％，三氧化二铝的质量百分含量优选为40％～50％。本发明对所述偏高岭土的来源没有特别的要求，采用市售产品即可。

以质量百分含量计，本发明提供的石灰-偏高岭土改性土包括土料余量。在本发明中，所述土料的颗粒粒径优选≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量优选不超过60％；所述土料的含水率优选小于1％。在本发明具体实施例中，所述土料取自河南地区。

本发明提供了以上方案所述石灰-偏高岭土改性土在土建筑遗址修复与加固领域的应用。本发明提供的石灰-偏高岭土改性土为天然无机材料，既保留了石灰砂浆良好的兼容性，又具有水硬性石灰的水硬性，在养护28d后，其抗压强度值可达到天然水硬性石灰NHL5的抗压强度等级要求，且颜色变化不明显，成本低、经济环保，在对土建筑遗址进行修复与加固的应用中具有显著的优势。

下面结合实施例对本发明提供的石灰-偏高岭土改性土及其应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉8％、偏高岭土4％、土料88％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

对实施例1的石灰-偏高岭土的性能进行测试，步骤如下：

(1)对实施例1的石灰-偏高岭土改性土进行击实试验，得出最优含水率和最大干密度，分别为1.863％、11.4g/cm³；

(2)根据确定的最优含水率和最大干密度，制作石灰-偏高岭土改性土50mm×50mm圆柱试样6个，然后将试样放入恒温恒湿箱(温度为20℃±2℃，湿度≥95％)进行湿润养护，参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)，在养生期的最后一天，观察试样的边角，未出现缺块，将试样浸入水中，水面高于试样2.5cm，24小时后，试样保持完整，无开裂；然后参照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)对试样进行28天无侧线抗压强度试验，测得6个试样的平均抗压强度达到6.62MPa。

实施例2

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉8％、偏高岭土8％、土料84％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例2的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到9.52MPa。

实施例3

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉8％、偏高岭土12％、土料80％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例3的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到10.61MPa。

实施例4

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉10％、偏高岭土4％、土料86％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例4的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到7.71MPa。

实施例5

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉10％、偏高岭土8％、土料82％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例5的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到10.61MPa。

实施例6

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉10％、偏高岭土12％、土料78％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例6的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到11.88MPa。

实施例7

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉12％、偏高岭土4％、土料84％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例7的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到8.43MPa。

实施例8

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉12％、偏高岭土8％、土料80％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例8的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到11.21MPa。

实施例9

一种石灰-偏高岭土改性土，包括生石灰粉12％、偏高岭土12％、土料76％，其中，土料的含水率小于1％，土料的颗粒粒径≤2mm，其中0.075～2mm粒径的颗粒质量含量不超过60％。

按照实施例1的方法对实施例9的石灰-偏高岭土改性土进行性能测试，结果石灰-偏高岭土改性土养护28天后，其抗压强度值达到12.41MPa。

由以上实施例可以看出，本发明提供的石灰-偏高岭土改性土在养护28d后，其抗压强度值均可达到天然水硬性石灰NHL5(5～15MPa)的抗压强度等级要求，因此可取代水硬性石灰用于对土建筑遗址进行修复与加固，且节约成本、环保经济，具有显著的优势。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。