CN109233847B - 软岩边坡土壤防护固化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂、氯丁橡胶、玉米秸秆、聚丙烯酸、水泥、聚乙醇胺、聚氧化乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚天冬门酸、硫酸铵、固化助剂；粘结性、固化性、流动性以及和易性好，土体接触后，高分子链相互扩散、渗透、缠绕在土颗粒表面及孔隙内形成网状膜结构，同时高分子链上含的大量官能团通过化学键作用与土颗粒结合，增强了土颗粒的水稳性，同时改变土粒表面亲水性质，形成有效的抗水能力，提高土体的抗冲刷能力和抗风蚀能力，该固化剂可与土壤相互作用，有利于植被的生长发育，可以在固化软岩边坡的基础之上，进行客土喷播进行生态保护。
Description
技术领域
本发明涉及边坡防护领域。特别涉及一种软岩边坡土壤防护固化剂。
背景技术
软岩是一种特定环境下具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质，软岩的基本力学理论和研究方法前人进行了深入研究，多年来，关于软岩的基本概念、软岩工程边坡设计等理论问题，国内外一直没有定论，给软岩工程边坡带来了很多不便。软岩工程指的是与塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，例如软岩隧道工程、软岩边坡工程等等。关于软岩的定义，有许多种不同的解释，在描述性的定义方而有：(1)松软岩层是指松散、软弱的岩层，它是相对于坚硬岩层而言。松软岩层因为成岩时间较短、结构疏松并且胶结程度差，所以它自身强度很低；(2)软岩是指软弱、松散、破碎、膨胀、流变、高应力以及强风化蚀变的岩体；(3)松软岩层是指强度低、孔隙率大、结构疏松、胶结程度差、受构造面切割或风化影响显著以及含有大量粘土类膨胀性矿物的软、弱、松、散岩层；(4)松软岩层是指“低强度的岩体”。软岩岩体表面的组成和结构与其内部有很大不同，经常处于热力学非平衡的状态，在正常的情况下，软岩岩体表面趋向于热力学平衡态的速度极其缓慢，与此同时软岩岩体的表面还经常会有各种类型的缺陷以及弹性形变的可能等，所有这些不确定因素都将很大程度地影响软岩岩体的表面性质，使它与内部稳定性组成和结构不同。在传统的软岩边坡固化技术中，往往采用挂网喷射水泥混凝土沙浆和浆砌片石护坡。虽然喷射水泥混凝土沙浆耐久性好，与边坡完全相容，但是与高速公路建设生态环保的理念相差甚远。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种软岩边坡土壤防护固化剂，可以在固化软岩边坡的基础之上，进行客土喷播，进行生态保护。
本发明的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂30-40份、氯丁橡胶10-20份、玉米秸秆5-10份、聚丙烯酸5-10份、水泥4-8份、聚乙醇胺4-8份、聚氧化乙烯4-8份、聚醋酸乙烯酯2-6份、聚天冬门酸2-6份、硫酸铵1-3份、固化助剂1-3份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％～75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100～200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50～90℃反应2～6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45～55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75～85℃糊化30～40min，然后降温至55～65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2～3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2～3次后于温度为40～60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8～16小时，去除均聚物后于温度为50～70℃下干燥，粉碎；
进一步，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1；
进一步，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂35份、氯丁橡胶15份、玉米秸秆7份、聚丙烯酸7份、聚乙醇胺6份、聚氧化乙烯6份、水泥6份、聚醋酸乙烯酯4份、聚天冬门酸4份、硫酸铵2份、固化助剂2份。
本发明的有益效果：本发明的软岩边坡土壤防护固化剂，粘结性、固化性、流动性以及和易性好，土体接触后，高分子链相互扩散、渗透、缠绕在土颗粒表面及孔隙内形成网状膜结构，同时高分子链上含的大量官能团通过化学键作用与土颗粒结合，增强了土颗粒的水稳性，同时改变土粒表面亲水性质，形成有效的抗水能力，在土壤压实的基础上可以得到较好的抗压强度，提高了土体的抗冲刷能力和抗风蚀能力，另外，该固化剂可与土壤相互作用，提供水、气、肥、热等植被生长要素的存储和迁移途径，有利于植被的生长发育，可以在固化软岩边坡的基础之上，进行客土喷播进行生态保护。
具体实施方式
实施例一
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂30份、氯丁橡胶10份、玉米秸秆5份、聚丙烯酸5份、水泥4份、聚乙醇胺4份、聚氧化乙烯4份、聚醋酸乙烯酯2份、聚天冬门酸2份、硫酸铵1份、固化助剂1份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50℃反应2h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75℃糊化30min，然后降温至55℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为40℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8小时，去除均聚物后于温度为50℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
实施例二
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂40份、氯丁橡胶20份、玉米秸秆10份、聚丙烯酸10份、水泥8份、聚乙醇胺8份、聚氧化乙烯8份、聚醋酸乙烯酯6份、聚天冬门酸6份、硫酸铵3份、固化助剂3份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到90℃反应6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为85℃糊化40min，然后降温至65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤3次后于温度为60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离16小时，去除均聚物后于温度为70℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
实施例三
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂30份、氯丁橡胶20份、玉米秸秆5份、聚丙烯酸10份、水泥4份、聚乙醇胺8份、聚氧化乙烯4份、聚醋酸乙烯酯6份、聚天冬门酸2份、硫酸铵3份、固化助剂1份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50℃反应6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为85℃糊化30min，然后降温至65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤3次后于温度为40℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离16小时，去除均聚物后于温度为50℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
实施例四
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂40份、氯丁橡胶10份、玉米秸秆10份、聚丙烯酸5份、水泥8份、聚乙醇胺4份、聚氧化乙烯8份、聚醋酸乙烯酯2份、聚天冬门酸6份、硫酸铵1份、固化助剂3份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到90℃反应2h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75℃糊化40min，然后降温至55℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8小时，去除均聚物后于温度为70℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
实施例五
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂35份、氯丁橡胶12份、玉米秸秆9份、聚丙烯酸6份、水泥7份、聚乙醇胺5份、聚氧化乙烯4份、聚醋酸乙烯酯6份、聚天冬门酸5份、硫酸铵2份、固化助剂1份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为60％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至180目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到80℃反应5h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为53℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为80℃糊化38min，然后降温至60℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为45℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离15小时，去除均聚物后于温度为55℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
实施例六
本实施例的软岩边坡土壤防护固化剂，所述固化剂原料按重量份包括以下组分：复合树脂35份、氯丁橡胶15份、玉米秸秆7份、聚丙烯酸7份、聚乙醇胺6份、聚氧化乙烯6份、水泥6份、聚醋酸乙烯酯4份、聚天冬门酸4份、硫酸铵2份、固化助剂2份；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为65％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至150目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到70℃反应4h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为50℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为80℃糊化35min，然后降温至60℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2次后于温度为50℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离12小时，去除均聚物后于温度为60℃下干燥，粉碎；
本实施例中，所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1。
将上述实施例的软岩边坡土壤防护固化剂与水混合后用于软岩边坡的防护，经冲刷后土体结构基本完整，表面冲沟发育不明显，冲蚀量较少，为0.5-5％而未采用防护措施的软岩表面冲烛破坏现象明显，冲沟发育，冲刷率高达70.2％。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种软岩边坡土壤防护固化剂，其特征在于：所述固化剂原料按重量份由以下组分组成：复合树脂30-40份、氯丁橡胶10-20份、玉米秸秆5-10份、聚丙烯酸5-10份、水泥4-8份、聚乙醇胺4-8份、聚氧化乙烯4-8份、聚醋酸乙烯酯2-6份、聚天冬门酸2-6份、硫酸铵1-3份、固化助剂1-3份；所述固化助剂为马来酸、氟化钠、和硫酸氢钾的混合物，按重量比马来酸：氟化钠：硫酸氢钾＝3：2：1；
所述复合树脂为环氧树脂和脲醛树脂的混合物，按重量比环氧树脂：脲醛树脂＝3：1；
所述玉米秸秆通过下述方式处理：a.将衣康酸溶于去离子水配制成浓度为20％的衣康酸水溶液，然后缓慢滴加浓度为20％的NaOH溶液得到中和度为55％～75％的衣康酸溶液后加入丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N，N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌至完全溶解；
b.将玉米秸秆用去离子水洗涤、烘干后粉碎至100～200目，然后与N，N-二亚甲基甲酰胺混合后以40kHz、300W的超声预处理，然后加入植酸和尿素升温到50～90℃反应2～6h，将反应后的产物冷却至室温经过滤后于温度为45～55℃下烘干；
c.将步骤b中所得产物加热至温度为75～85℃糊化30～40min，然后降温至55～65℃与步骤a中的产物混合，然后加入浓度为20％的(NH4)2S2O8-NaHSO3聚合反应2～3h后将聚合物凝胶倒用乙醇沉淀，洗涤2～3次后于温度为40～60℃下干燥，然后用粉碎机粉碎，用丙酮在索氏抽提器中抽提分离8～16小时，去除均聚物后于温度为50～70℃下干燥，粉碎。
2.根据权利要求1所述的软岩边坡土壤防护固化剂，其特征在于：所述固化剂原料按重量份由以下组分组成：复合树脂35份、氯丁橡胶15份、玉米秸秆7份、聚丙烯酸7份、聚乙醇胺6份、聚氧化乙烯6份、水泥6份、聚醋酸乙烯酯4份、聚天冬门酸4份、硫酸铵2份、固化助剂2份。
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