CN104402379B

CN104402379B - 一种固结促生类固化剂及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN104402379B
Application number: CN201410599034.7A
Authority: CN
Inventors: 张磊; 冯伟风; 杨久俊; 王雪平
Original assignee: Tianjin Chengjian University
Current assignee: Tianjin Chengjian University
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: CN104402379A

Abstract

本发明公开了一种固结促生类固化剂及其制备和使用方法,本固化剂的重量组成为：普通硅酸盐水泥：20～50％，粉煤灰：1～30％，硅灰：5～10％，二水石膏：30～50％，分散剂：0.5～1.5％，聚丙烯酸钠：5～15％；将上述组分按照本发明公开的方法以水制备成液体，使用时按照本发明公开的方法采用高压枪喷射浆液的方式对土壤进行固结；本发明固化剂固化能力高，对土壤的粘附力强，可提高土壤吸收储存水分的能力，在有效固结易风化坡面的同时，能够保证播撒种子的正常萌发及生长，在一定程度上可以起到促进作用，从而起到抵抗侵蚀、促进植被恢复，实现对土壤的良好固化、再生效果；用于荒漠化地区、坡地的治理更会发挥出不同以往的突出效果。

Description

一种固结促生类固化剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于水土流失坡面治理的土壤固化剂，特别涉及一种适用于45°以下坡面的、具有良好土壤固化效果和保持水分作用、能起到抵抗侵蚀、促进植被恢复的固结促生类固化剂及其制备和使用方法，属于环境科学领域。

技术背景

土壤固化剂历来是保持水土和边坡治理领域的热点问题，其能够显著提高土体表面的物理和力学性能。自20世纪以来，很多地方在兴建公路、港口等地方的时候都采用了土壤固化的计划对土壤进行固化，对土体进行了改良，并且取得了一系列良好的效果。上世纪七十年代，首先在德国、美国等发达国家首先对土壤的改良技术进行了深层次的开发，技术水平进步较快，改性材料也由常用的水泥、石灰等无机建筑材料逐渐转向有机材料方向，并成为了一种专门用来加固土体的新型土壤固化剂材料；当前，这些新型土壤固化剂及相应的加固技术大多已应用于交通道路工程以及水利渠道防渗工程，但是它们对土体的固化能力普遍较弱，且强度低，抗渗性差，无法达到工程要求。

而在水土治理领域，抗蚀促生类固化剂相对较少，且已有的此类固化剂也存在着使用年限短、易脆易干裂、污染环境等问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明人经过多次试验及实践，开发出了一种适用于45°以下坡面的、能起到抵抗侵蚀、促进植被恢复的土壤固化剂。

本发明的目的是提供一种固结促生类固化剂及其制备、使用方法。

本发明固结促生类固化剂的重量组成为：普通硅酸盐水泥：20～50％，粉煤灰：1～30％，

硅灰：5～10％，二水石膏：30～50％，分散剂：0.5～1.5％，聚丙烯酸钠：5～15％；所述组

分的重量百分数之和为100％。

所述分散剂是指萘系高效减水剂(即萘磺酸盐甲醛缩合物)、聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠中的一种或其混合物。

本固结促生类固化剂通过以下方法制备，包括步骤：

1)将聚丙烯酸钠溶于水，配制成浓度为0.5％～5％的溶液A；

2)将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、二水石膏和分散剂按下述重量比混合均匀，

普通硅酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：二水石膏：分散剂＝2～4：1～2：0.5～1：3～5：0.15～

0.5，然后将其溶于水，制成固体含量为5％～30％的混合浆液B。

本固结促生类固化剂的使用时，采用高压枪喷射浆液的方式对土壤进行固结；具体使用方法如下：以高压使A、B两种液体分别从两个不同的储仓和喷管喷出，并保证两种溶液喷出的体积量为1：1；使两种液体在雾化喷口前交汇混合，最后经雾化喷口喷出，洒落到地面上形成固结体。重复喷施2～3次，可以稳固固结效果。

本发明原理：利用聚丙烯酸钠置换二价或二价以上金属离子形成沉淀的特性，使两种溶液在雾化喷口交汇时充分混合，发生置换反应；即聚丙烯酸钠溶液中钠离子置换无机胶凝材料浆液中的钙离子、铝离子等金属离子，从而生成聚丙烯酸盐的不溶物，喷洒后，附着在地表形成固结层。

按照本发明公开的方法使用，不仅可以避免两种溶液提前反应形成沉淀，同时能提高固结层的韧性和保水性能，为植被萌芽和生长提供相对较好的环境。

本发明固结促生类固化剂可用于荒漠化地区或坡地等，可固结土壤，保持水分，促进植被生长。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.固化能力高，粘附力强，并具有一定的韧性。目前最广泛使用的土壤固化剂是无机化合物类，但其突出的一个缺陷就是脆、易碎、韧性差，极易出现成片剥落的问题，本发明固化剂则不会出现这种现象。

2.具有良好土壤固化效果和保持水分作用，能提高土壤吸收储存水分的能力，为植被的生长、恢复提供了较好的生存环境。从试验效果上来看，本固化剂在有效固结易风化面的同时，能够保证播撒种子的正常萌发及生长，在一定程度上可以起到促进作用，从而起到抵抗侵蚀、促进植被恢复，实现对土壤的良好固化、再生效果；当用于荒漠化地区、坡地的治理时这种优点更加突出。

3.用量较少，且耐久性优良。

4.原料廉价，易得。本发明的原料选用无毒环保型材料，均为市场常见的、价格低廉的化工和建筑原料；本固化剂绿色无污染，成本低廉。

5.制备方法简单。本固结促生类固化剂组分都是水溶液型，配料方便。

6.后期发展潜力大。本固化剂在水土保持和边坡治理方面具有很好的应用效果和发展前景。

附图说明

图1：实施例1使用效果图。其中：左图为对照组，青草长出较少，右图为实验组，青草长出明显增多。

图2：实施例3使用效果图。其中：左图为对照组，无青草长出，右图为实验组，青草长出量多明显。

图3、图4、图5：为试验例的效果图。

其中：图3：显示固土效果明显，青草生长良好；图4：实验例的效果图，显示青草可冲破固结层生长；图5：实验例的效果图，显示经过长时间水蚀、风蚀，固结层依然完好。

具体实施方式

为了理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不限制本发明。

实施例1：

称取普通硅酸盐水泥4g，粉煤灰0.35g，硅粉0.5g，二水石膏5g，萘系高效减水剂0.15g，水190g混合配置成固体含量为5％的浆液；称取0.6g聚丙烯酸钠配置成浓度为0.6％的水溶液。

效果试验：

分别在两组沙砾土壤中撒入100粒野牛草种子，浅埋后，实验组按本发明所述方法喷施本发明固化剂，重复3次；对照组喷洒相同量的水分。3天后，测试抗压强度。

结果表明，实验组强度为3.3MPa，对照组为0(7天固结层被植被顶破，无法测试)。实验组发芽率92.7％。对照组发芽率41.5％。发芽率稳定后测试砂砾土整体含水率，实验组8.2％；对照组3.1％。(如图1，左：对照组，右：实验组)

实施例2：

取普通硅酸盐水泥3g，粉煤灰1.45g，硅粉0.5g，二水石膏5g，聚羧酸减水剂0.05g，水90g混合配制成固体含量为10％的浆液，称取1g聚丙烯酸钠配制成浓度为1％的水溶液。效果试验：

结果表明，实验组强度为2.9MPa，对照组为0(7d固结层被植被顶破，无法测试)。实验组发芽率89.7％。对照组发芽率68.6％。发芽率稳定后测试砂砾土整体含水率，实验组8.9％；对照组3.0％。

实施例3：

取普通硅酸盐水泥5g，粉煤灰1g，硅粉0.5g，二水石膏3g，木质素磺酸钠0.1g，水40g混合配制成固体含量为20％的浆液；取2g聚丙烯酸钠，配制成浓度为2％的水溶液。效果试验：

结果表明，实验组强度为2.7MPa，对照组为0(7d固结层被植被顶破，无法测试)。实验组发芽率90.8％。对照组发芽率35.4％。发芽率稳定后测试砂砾土整体含水率，实验组9.4％；对照组2.5％。(如图2，左：对照组，右：实验组)

实施例4：

取普通硅酸盐水泥4g，粉煤灰2.4g，硅粉0.5g，二水石膏3g，木质素磺酸钠0.1g，水23.4g混合配制成固体含量为30％的浆液；称取3g聚丙烯酸钠配制成浓度为3％的水溶液。

效果试验：

结果表明，实验组强度为4.0MPa，对照组为0(7d固结层被植被顶破，无法测试)。实验组发芽率86.1％。对照组发芽率54.4％。发芽率稳定后测试砂砾土整体含水率，实验组9.2％；对照组4.3％。

实施例5：

取普通硅酸盐水泥3g，粉煤灰2.4g，硅粉0.5g，二水石膏4g，萘系高效减水剂0.1g，水40g混合配制成固体含量为20％的浆液；取5g聚丙烯酸钠配制成浓度为5％的水溶液。

效果试验：

结果表明，实验组强度为2.1MPa，对照组为0(7d固结层被植被顶破，无法测试)。实验组发芽率93.1％。对照组发芽率42.6％。发芽率稳定后测试砂砾土整体含水率，实验组7.0％；对照组3.0％。

试验例：

本发明在鄂尔多斯准格尔旗极度干旱缺水的砒砂岩区域裸露坡面上进行施工作业，分别采用实施例1、实施例3和实施例5制备的本发明固化剂进行试验，试验结果表明，经过四个月自然条件风化以及降雨冲刷，固结层虽然有部分微裂缝，但整体依然完整，固结效果良好。且植被生长无影响。说明，固化剂在固结土壤的同时也能为植被的生长提供一个稳定的环境，促进植被的生长，效果如图3、图4、图5所示。

Claims

1.一种固结促生类固化剂，其特征在于其重量组成为：普通硅酸盐水泥：20～50％，粉煤灰：1～30％，硅灰：5～10％，二水石膏：30～50％，分散剂：0.5～1.5％，聚丙烯酸钠：5～15％；所述组分的重量百分数之和为100％；

所述分散剂是指萘系高效减水剂、聚羧酸减水剂、木质素磺酸钠中的一种或其混合物。

2.根据权利要求1所述的一种固结促生类固化剂的制备方法，其特征在于包括步骤：

1)将聚丙烯酸钠溶于水，配制成浓度为0.5％～5％的溶液A；

2)将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、二水石膏和分散剂按下述重量比混合均匀，普通硅酸盐水泥：粉煤灰：硅灰：二水石膏：分散剂＝2～4：1～2：0.5～1：3～5：0.15～0.5，然后将其溶于水，制成固体含量为5％～30％的混合浆液B。

3.一种根据权利要求2所述方法制备的固结促生类固化剂的使用方法，其特征在于以高压使A、B两种液体分别从两个不同的储仓和喷管喷出，并保证两种溶液喷出的体积量为1：1，使两种液体在雾化喷口前交汇混合，最后经雾化喷口喷出，洒落到地面上形成固结体。