CN108329926A - 一种有机无机杂化型土壤阻水剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机无机杂化型土壤阻水剂，是由溶剂、渗透剂和增强剂按质量比10~99%:0.01~30%:0.01~80%混合均匀后，入反应釜加热搅拌处理，待溶液稳定后既得阻水剂成品。本发明所述的有机无机杂化型土壤阻水剂具有配制工艺简单、用量小、成本低廉、服役期长、成分稳定，且固化产物具有结构强度可调等优势。另外，该材料使用范围广、方便工程就地取材，仅需通过调整主要成分的比例即可将本稳定剂材料用于水土保持、泥石流放置、路基加固、石油天然气开发等应用领域，大幅度降低了工程成本、节约了施工时间。

Description

一种有机无机杂化型土壤阻水剂

技术领域

本发明涉及公路铁路路基、水利工程抗渗、抗冻及水土保持用新材料，尤其是涉及一种有机无机杂化型土壤阻水剂。

背景技术

土壤等地壳风化物在天然存在状态或经人工处理固化的结构中，往往具有大量空隙，导致其结构密实度差，对环境中水的保持能力较弱，甚至经过水的浸泡、冲刷、侵蚀等作用后使原有强度下降、结构被严重破坏，出现诸如水利工程、公路铁路路基渗水、水土流失、泥石流灾害等严重现象，造成国家生态环境被破坏，严重的甚至会危及人民生命财产安全。对此采用合理改性措施，对微细粒子及其复合体进行处理，优化其沉积过程或堆积状态，可达到提升致密度或强度，促进水体保持或增强水体抗侵蚀冲击的作用，对于推动资源利用、工程安全等领域持续发展具有重要意义。

土壤稳定类材料通常可分为固体材料和液体材料两大类。其中固体稳定材料包括石灰、水泥、黏土等，使用量较大，在大规模工程使用时往往需要投入更多的材料和运输、人力等。已知的液体土壤稳定材料主要包括无机材料（如水玻璃、氧化硅、氧化铝、硅酸盐等）、高分子材料（聚丙烯酸、聚乙烯醇等）、生物酶等。如针对碱性土壤，发明专利（CN102517033A）就提供了一种碱性土壤固化剂及其制作工艺；对含一定粘土的土壤，发明专利（CN1393502A）也提供了一种路基土壤稳定剂及其使用技术；同时，发明专利（CN104293354A）还提供了一种抗疏力土壤稳定剂及其制备方法与应用；有些稳定剂（比如生物酶稳定剂类材料）由于生物活性过低而需要在较适宜温度下才能反应。由于上述材料在使用时会受到环境条件限制，往往需要在特定土壤中才能发挥较好的稳定作用，所以找到一种成本低廉、成分稳定、能应用于多种领域的土壤稳定剂则显得非常必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用范围广、成分稳定且成本低廉的有机无机杂化型土壤阻水剂。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，是由溶剂、渗透剂和增强剂按质量比10~99%:0.01~30%:0.01~80%混合均匀后，入反应釜加热搅拌处理，待溶液稳定后既得阻水剂成品；其中所述溶剂为水、乙醇、异丙醇或环己烷中的一种或几种，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、烷基硫酸酯盐、聚丙二醇、三异丙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种，所述增强剂为絮凝材料、pH缓冲材料、无机溶胶、氧化物材料、疏水颗粒中的一种或几种。

具体使用时，所述絮凝材料包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯醚、硅酸钠、海藻酸钠、聚乙烯醚、木质素磺酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钙或聚丙烯酸钠。

所述pH缓冲材料包括氢氧化钙、磷酸氢钠或四硼酸钠。

所述无机溶胶包括硅溶胶、钛溶胶或铝溶胶。

所述氧化物材料包括氧化硅、氧化钛或氧化铝。

所述疏水颗粒包括硅油、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯或由其改性后的产物。

本发明配制的有机无机杂化型土壤阻水剂常温下呈液态，密封保存。使用时根据实际使用场合，可以与水以任意比例混合稀释，搅拌均匀后将其与工程现场待改性的土壤混匀，可直接用于工程施工，方法非常简单。

本发明的优点在于采用上述有机无机杂化结构的原料配制成的土壤阻水剂，依靠水等溶剂利用渗透剂的扩散作用将增强剂组分引入土壤或微细粒颗粒之间，增强剂材料中含有的离子絮凝、pH值缓冲、无机骨架网络、疏水等物质成分，增强了稳定剂材料对所使用土壤及不同微细粒类别的适应性，在机械压力的作用下进一步排挤颗粒间气体和液体组成，使之形成更为密实的结构；依靠调整无机组分的骨架连接作用，可使稳定后的体系具备一定结构强度和稳定性（可根据需要调制强度）；添加疏水材料后，可改善水与稳定材料的界面，增强对水渗透阻隔和冲刷抵抗力。

本发明所述的有机无机杂化型土壤阻水剂具有配制工艺简单、用量小、成本低廉、服役期长、成分稳定，且固化产物具有结构强度可调等优势。另外，该材料使用范围广、方便工程就地取材，仅需通过调整主要成分的比例即可将本稳定剂材料用于水土保持、泥石流放置、路基加固、石油天然气开发等应用领域，大幅度降低了工程成本、节约了施工时间。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做更加详细的说明。

实施例1 配制低强度高疏水性土壤阻水剂

实验室称量乙醇10ml,三乙醇胺2g，聚丙烯酸钠0.5g，放入反应釜机械搅拌均匀后，在60℃条件下加入0.1g甲基硅油并持续搅拌2h左右，得到成品土壤阻水剂，经检测，该土壤阻水剂的理化指标如下：3天无侧限抗压强度增加7.1%，渗透系数降低12.3%。

由于制得的土壤阻水剂具有抗渗性强、稳定性好的优势，可用于河堤、堤坝等对工程强度要求不高的领域。

实施例2 配制高强度抗渗性强的土壤阻水剂

实验室称量乙醇10ml, 水10ml，十二烷基苯磺酸钠1.5g，聚乙烯醇0.5g，硅溶胶0.3g,加入反应釜搅拌混合均匀后，在60℃条件下持续搅拌2h左右，得到成品土壤阻水剂，经检测，该土壤阻水剂的理化指标如下：3天无侧限抗压强度增加22.6%，渗透系数降低72.5%。

经该材料稳定的土壤具有抗渗性强、稳定性、结构强度高的优势，可用于水利工程临时道路，公路、铁路路基等领域。

实施例3 配制高强度高疏水性土壤阻水剂

实验室称量乙醇6ml,异丙醇10ml，十二烷基苯磺酸钠1.5g，甘油0.3g，四硼酸钠0.2g，氧化铝0.3g，硬脂酸甘油酯0.5g，硅油1.2g,将所有原料放入反应釜混合均匀后，在60℃条件下持续搅拌2h左右，得到成品土壤阻水剂，经检测，该土壤阻水剂的理化指标如下：3天无侧限抗压强度增加23.1%，渗透系数降低70.9%。

由于经该材料稳定的土壤结构稳定，且对水的抗渗、抗侵蚀性较强，可用于水利工程抗渗、抗侵蚀等领域。

实施例4 配制粉煤灰体系适用的土壤阻水剂

实验室称量6ml乙醇，异丙醇2ml，水5ml，聚丙烯酰胺1.5g，四硼酸钠0.2g，硅溶胶2g，油酸酰胺0.5g，硅油1.2g，将所有原料放入反应釜混合均匀后，加热60℃并持续搅拌约2h，得到成品土壤阻水剂，经检测，该土壤阻水剂的理化指标如下：3天无侧限抗压强度增加26.8%，渗透系数降低52.5%。

由于粉煤灰体系的多孔结构、球形粒径的特性，以及在松散状态下具有良好的吸附性等这些特点，采用该材料稳定的土壤，具有结构稳定、对水的抗渗、抗腐蚀性效果较高。

实施例1~4中的物料比例在实际工程施工时，同比例进行扩增即可，其效果与实验室效果等同。

Claims (6)

1.一种有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：是由溶剂、渗透剂和增强剂按质量比10~99%:0.01~30%:0.01~80%混合均匀后，入反应釜加热搅拌处理，待溶液稳定后既得阻水剂成品；其中所述溶剂为水、乙醇、异丙醇或环己烷中的一种或几种，所述渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基磺酸盐、烷基硫酸酯盐、聚丙二醇、三异丙醇胺或三乙醇胺中的一种或几种，所述增强剂为絮凝材料、pH缓冲材料、无机溶胶、氧化物材料、疏水颗粒中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：所述絮凝材料包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯醚、硅酸钠、海藻酸钠、聚乙烯醚、木质素磺酸钠、三聚磷酸钠、聚丙烯酸钙或聚丙烯酸钠。

3.根据权利要求1所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：所述pH缓冲材料包括氢氧化钙、磷酸氢钠或四硼酸钠。

4.根据权利要求1所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：所述无机溶胶包括硅溶胶、钛溶胶或铝溶胶。

5.根据权利要求1所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：所述氧化物材料包括氧化硅、氧化钛或氧化铝。

6.根据权利要求1所述的有机无机杂化型土壤阻水剂，其特征在于：所述疏水颗粒包括硅油、聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯或由其改性后的产物。