CN109305792B - 一种土壤固化剂、制备方法以及土壤固化施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种以建筑废弃物废弃混凝土及S75级矿渣为主要成分的废渣基土壤固化剂及其施工方法。固化剂是ABC料型，A料主要成份是强度等级≥C20的废弃混凝土粉末，并适当掺入S75级矿渣以增加固化剂活性，B料为合成的表面活性剂，其合成所需化工原料主要为甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水；C料是工业级偏铝酸钠与模数为2.2～2.31的水玻璃混合而得的混合液。本发明有效地利用了建筑废料废弃混凝土与工业废料S75级矿渣，不但可以解决生产中废弃混凝土的堆放问题，减少因废料填埋而带来的土地资源浪费及环境破坏，而且所制得固化土绿色、环保，强度增加快，后期无倒缩，抗水浸泡能力强。
Description
技术领域
本发明涉及一种工程材料及其施工工艺，具体涉及一种废渣基土壤固化剂，以及使用上述废渣基固化剂的施工方法，该废渣基固化剂属于土木工程材料领域及水利工程材料领域，不但能够解决基础加固等工程问题，而且为废弃混凝土及矿渣的合理处置提供解决方案。
背景技术
混凝土作为必不可少的建筑材料消耗巨大，相关资料显示我国每年因为各种人为或者自然灾害而导致的建筑拆除、翻新而产生的废弃混凝土可达3000万吨以上，而其中回收利用的比例只有不到20%，传统废弃混凝土处置方式为填埋，不但造成土地资源浪费，而且对环境造成一定程度的污染。
另一方面，目前国内大量地质条件良好的天然区块已趋于开发完全，部分水利、土木工程须在软弱土体上进行建设，导致对土壤固化剂的使用量进一步增大。而市面上广泛使用的土壤固化剂主要依赖于水泥、生石灰等熟料，其大量应用则进一步加剧了自然资源的消耗。因此，合理采用无熟料的土壤固化剂不但能够解决工程实际问题，而且对经济建设的绿色发展有重大意义。
此外，采用水泥基材料作为主要功能组分的固化剂，其固化土在制备过程中受水固比的影响较大，并且早期强度提升缓慢、在应用过程中受干湿循环等因素的影响较大，容易出现强度倒缩、开裂变形等劣化现象，在一些对工程条件要求较高的项目中不宜采用。
综上所述，目前市面上常用的土壤固化剂存在两大缺陷: (1). 大量使用水泥、生石灰等熟料，加剧能源消耗；(2). 水泥基固化土早期强度低、施工条件及应用条件存在一定局限性。因此，研发并应用一种无熟料、早期强度高、受施工及应用条件影响较小的土壤固化剂不但具有良好的工程实用价值，而且具有积极的社会意义。
发明内容
发明目的：针对目前建筑及工业废料处置困难，市面上常见土壤固化剂大量使用水泥基材料、早期强度低、抗水浸泡能力差的缺陷，本发明的目的旨在提供一种基于建筑废料废弃混凝土及工业废料S75级矿渣的土壤固化剂及其施工方法。主要适用于水利工程及土木工程中的基础加固、边坡加固，以及道路工程中的路基硬化、工地临时道路搭设等。
上述发明目的是通过以下的技术方案实现的：
本发明的第一个方面，提供了：
一种土壤固化剂，是由A料、B料、C料按照70～90：4～16：6～14组成；
其中，
A料是由废弃混凝土粉与矿渣按照重量比80～60：20～40组成；
B料是由甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水按照重量比180～200：140～160：100～130：45～65：20～30：400～600制备而成；
C料是由偏铝酸钠及水玻璃按照重量比8～25：75～92组成。
在一个实施方式中，废弃混凝土粉由强度等级≥C20的混凝土破碎后经多级粉磨、筛选制得，比表面积不小于300m2/kg。
在一个实施方式中，矿渣是S75级矿渣，比表面积不小于300m2/kg。
在一个实施方式中，木质素磺酸钙分子量高于3200。
在一个实施方式中，水玻璃模数为2.2～2.31。
本发明的第二个方面，提供了：
上述的土壤固化剂的制备方法，其中A料的制备步骤包括：将废弃混凝土粉进行破碎、过筛、研磨，得到再生混凝土粉，再将再生混凝土粉与矿渣混合、干燥后得到；
其中B料的制备步骤包括：将苯酚、氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水混合，并调节pH至2～4，加热之后，再滴加甲醛，并保温反应，反应结束后，加入熟石灰调节pH后得到；
其实C料的制备步骤包括：将偏铝酸钠及水玻璃混合。
在一个实施方式中，B料的制备步骤中加热的温度是85～90℃，保湿反应时间是8～10小时，加入熟石灰调节pH至8～10。
本发明的第三个方面，提供了：
一种土壤固化方法，采用了上述的土壤固化剂，包括如下步骤：
S1，将待固化的填料与A料搅拌混合；
S2，在S1得到的混合料中加入B料和固化用水，搅拌混合；
S3，在S2得到的混合料中加入C料，搅拌混合，得到废渣基固化土。
在一个实施方式中，土、废渣基固化剂、固化用水的质量比42～72:6～24:20～40，更优选是55:15:30。
在一个实施方式中，步骤S1中的混合时间大于10min。
在一个实施方式中，步骤S2中的混合时间20～60min。
在一个实施方式中，步骤S2中的混合时间10～30min。
在一个实施方式中，步骤S2中进行混合时，还加入B料重量的1/4～1/3的热胀型温敏凝胶；步骤S3中进行混合时，还加B料重量1/6～1/4的生石灰。
本发明的第四个方面，提供了：
上述的B料在用于提高土壤固化中固化土的无侧限抗压强度中的用途。
上述的B料在用于降低土壤固化中固化土的渗透系数中的用途。
有益效果
依据本发明所制备的废渣基固化土在粉质粘土及普通低液限粘性土上具有良好的适用性，相较于普通水泥固化土，本发明所制备废渣基固化土受液固比的影响更小，在抗压强度、抗氯离子侵蚀这两种关键性能上更为优越，在某些对基础性能要求较高的水利工程、防汛工程、土木工程中具有良好的应用前景。
附图说明
图1是土壤固化施工中土体无侧限抗压强度的比较。
图2是土壤固化施工中土体渗透系数的比较。
图3是5%NaCl溶液浸泡后样品土体无侧限抗压强度结果。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。但本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本文使用的词语“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他变体意欲涵盖非排它性的包括。例如，包括列出要素的工艺、方法、物品或设 备不必受限于那些要素，而是可以包括其他没有明确列出或属于这种 工艺、方法、物品或设备固有的要素。本发明所述的百分比在无特别说明的情况下是指质量百分比。
本发明涉及一种以建筑废弃物废弃混凝土及S75级矿渣为主要成分的废渣基土壤固化剂及其施工方法。固化剂是ABC料型，三者质量比为70～90：4～16：6～14（优选三者质量比为80:8:12，）；A料主要成份是强度等级≥C20的废弃混凝土粉末，并适当掺入S75级矿渣以增加固化剂活性，二者质量比为80～60：20～40；B料为针对待固化土料及A料材料特性而合成的表面活性剂，其合成所需化工原料主要为甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水，其质量比为180～200：140～160：100～130：45～65：20～30：400～600，更优选为189:150:110:55:25:500；C料是工业级偏铝酸钠与模数为2.2～2.31的水玻璃按照质量比8～25：75～92混合而得的混合液。A料中所使用的废弃混凝土粉末是由废弃混凝土经多级破碎、粉磨、筛选得到的比表面积不小于300m2/kg的微粉。该固化剂施工方法是按照一定的质量比将A料与待固化土料预先混合搅拌均匀，再将B料及水加入上述混合料中充分搅拌，最后加入C料制得。本发明有效地利用了建筑废料废弃混凝土与工业废料S75级矿渣，不但可以解决生产中废弃混凝土的堆放问题，减少因废料填埋而带来的土地资源浪费及环境破坏，而且所制得固化土绿色、环保，强度增加快，后期无倒缩，抗水浸泡能力强，可广泛适用于水利工程、防汛工程、交通工程等需要大量使用土壤固化剂的工程领域。
A料中，再生混凝土微粉通过多级粉碎、研磨、筛选而得，比表面积不小于300m2/kg，S75级矿渣相关性能指标符合GB/T18046-2008，比表面积不小于300m2/kg，7d活性指数不小于55%。A料的制备方法的步骤可以是：采用颚式破碎机对混凝土进行破碎，过1.25mm筛后用小型粉磨机研磨10mins后过0.15mm筛，最后采用球磨机研磨30mins保证再生微粉比表面积不小于300m2/kg；(2). 按照质量比称取S75级矿渣及步骤(1)所制得再生混凝土粉，置于干燥搅拌器内，搅拌15～30mins，制成废渣基固化剂A料。
B料中，由于是通过苯酚、甲醛、氨基苯磺酸钠等原料进行缩聚反应合成，其得到的分子中既含有亲水性基团，也含有疏水性的含苯的基团，可以直到表面活性剂的作用，B料由于具有较大的比表面积，能够优先与待固化土料产生吸附反应，并减少混合料中粉剂的团聚效应，以保证固化土各成分能够充分参与化学反应。B料的制备步骤可以如下：（1）将苯酚、氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水加入反应釜中搅拌，控制pH值为2～4。（2）加热上述反应物，温度控制在85～90℃，在1.5～2小时内滴完甲醛，保温8～10小时。（3）迅速将上述物料降温至40～50℃，加入熟石灰溶液将pH调整至8～10，保温至少3小时。所合成B料，分子量不低于3200，比表面积不小于250m2/kg。
C料可显著激发A料中的活性成份，使其参与固化土的化学反应；C料的另外特征为可激发土中铝盐与钙盐活性，使土与A料和C料中部分物质发生固结反应；C料为一定质量比的工业级偏铝酸钠及模数为2.2～2.31的水玻璃的混合液，其质量比为8～25：75～92混合而成，优选偏铝酸纳与水玻璃质量比为15:85。
本发明还提供了一种基于上述土壤固化剂的土壤固化方法，主要步骤如下：
将土、废渣基固化剂、固化用水按照一定比例称量好，三者质量比为42～72:6～24:20～40，在本发明大量测试的基础上，优化质量比为55:15:30。
S1 按质量比将待固化土料及A料加入强制搅拌机中进行搅拌，搅拌时间不小于10分钟；
S2. 按质量比将步骤(3)制得的B料及水加入上述强制搅拌机中进行充分搅拌，搅拌时间不小于20分钟，不宜高于60分钟；
S3. 按质量比将步骤(4)制得的C料加入上述强制搅拌机中继续进行搅拌，搅拌时间不宜低于10分钟，不宜高于30分钟，即制得废渣基固化土。
在以上的固化方法中，由于本发明未直接采用现有技术中水泥材料的土壤固化，而是直接采用了废混凝土经过破碎后作为骨料，因此，采用具有较强表面活性效果的B料能够快速地吸附和分散粉碎后混凝土进行混合和包覆，具有较高的早期强度；B料先于C料加入的目的是为了更好地与粉碎后混凝土的进行混合与吸附，然后再加入流动性较好的C料，可以使得到的土壤固化强度更高。
另外，在步骤S2中，可以同时加入热胀型温敏凝胶，然后再在步骤S3中加入生石灰。在步骤S2中加入温敏凝胶的目的可以通过水凝胶与A料形成较好的预混合，同时，由于B料具有较强的表面活性作用，进一步可以提高凝胶与A料混凝土颗粒之间的混合；在步骤S3中加入生石灰之后，由于其水化过程会产生热量，使得温敏凝胶会发生吸水溶胀，将A料、土壤之间的间隙进行较好的填充，而当热量散发之后，凝胶会发生收缩，此时由于凝胶已经吸附和包裹了混凝土和土壤颗粒，当它收缩时，可以将这些颗粒之间再次拉紧，通过这样的膨胀/收缩作用将混凝土和土壤之间的间隙消除或减小，使得土壤固化之后的强度得到提高。其中，热胀型温敏凝胶的加入量可以是B料重量的1/4～1/3，生石灰的加入量可以是B料重量的1/6～1/4。
以下实施例中采用的土壤为黄土，属粉质黏土。试验前将土样混匀风干，依次过0.5 cm和0.2 cm筛备用。
以下实施例中，土体无侧限抗压强度采用应变式无限侧压缩仪测定。渗透试验采用《土工试验方法标准》（GB/T50123－1999）。
实施例1
(1). 采用颚式破碎机对混凝土进行破碎，过1.25mm筛后用小型粉磨机研磨10mins后过0.15mm筛，最后采用球磨机研磨30mins，制得废弃混凝土粉，按照质量比20:80将S75级矿渣与废弃混凝土粉混合，在干燥搅拌器内搅拌30mins，制得固化剂A料；
(2). 依照质量比189:150:110:55:25:500称取甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水；首先将苯酚、氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水加入反应釜中搅拌，控制pH值为2～4；然后加热上述反应物，温度控制在85～90℃，在1.5～2小时内滴完甲醛，保温10小时；最后迅速将上述物料降温至40～50℃，加入熟石灰溶液将pH调整至8～10，保温4小时，制得废渣基固化剂B料。
(3). 按照质量比15:85，称取工业级偏铝酸钠及水玻璃，制得混合液；
(4). 按照质量比80: 8: 12，称取A料、B料、C料；
(5). 按照质量比55:15:30称取土、废渣基固化剂、水，将A料与待固化土料加入强制搅拌机内搅拌15分钟；
(6). 将B料与水加入上述搅拌机内，充分搅拌30分钟，随后加入C料，继续搅拌15分钟，制得废渣基固化土，作为实例样。
同时选择强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥配置参考样，土、水泥、水三者质量比为55:15:30，所配置实例样与参考样的性能如下：
表1土体无侧限抗压强度（MPa）
表2 土体渗透系数/cm·s-1
从表中可以看出，本发明采用的固化剂直接对土壤固化，在早期即具有较高的强度，并且采用了废旧混凝土，并结合B料的吸附作用及C料的激发固化作用，具有较小的渗透系数。
将以上制备的试样的养护至14d的试块，进行耐5%NaCl溶液浸泡性能测试，浸泡前拿湿抹布吸去试块表面水分，置于自来水中浸泡，浸泡时间为3d，对浸泡后试块抗压强度进行测试，测试结果如下：
表3 5%NaCl溶液浸泡前后样品土体无侧限抗压强度（MPa）结果
表中可以看出，本发明制备的土壤固化剂在应用于土壤固化后，固化试样具有较好的耐水性。表1中的强度比值是在不同时间段的测定中实施例1与参考样1的强度比值，可以看出同，在固化初期实施例1中的固化的速率明显快于参考样，这主要是采用了废混凝土粉作为基料，其在固化中表现出了更高的早期固化强度。
实施例2
实施实例2与实施实例1基本相同，但有以下改变：土、废渣基固化剂、水三者的比例另外设置63:17:20及47:13:40两组，本别记为实施例2第1组和第2组，并依据该比例用实例1所述硅酸盐水泥制备参考样2、参考样3。分别记实施实例1中实例样、参考样为实例样1、参考样1所制备实例样与参考样的性能如下：
表4土体无侧限抗压强度（MPa）
表5 土体渗透系数/cm·s-1
将以上制备的试样的养护至14d的试块，进行耐5%NaCl溶液浸泡性能测试，浸泡前拿湿抹布吸去试块表面水分，置于自来水中浸泡，浸泡时间为3d，对浸泡后试块抗压强度进行测试，测试结果如下：
表6浸泡前后样品土体无侧限抗压强度（MPa）结果
从表中可以看出，本发明制备的土壤固化剂具有较好的耐水性。
通过实例1～2可知，依据本发明所制备的废渣基固化土在粉质粘土及普通低液限粘性土上具有良好的适用性，相较于普通水泥固化土，本发明所制备废渣基固化土受液固比的影响更小，在抗压强度、抗氯离子侵蚀这两种关键性能上更为优越，在某些对基础性能要求较高的水利工程、防汛工程、土木工程中具有良好的应用前景。
对照例1
与实施例1的区别是：在制备B料表面活性剂的过程中，未加入苯酚进行聚合。
(1). 采用颚式破碎机对混凝土进行破碎，过1.25mm筛后用小型粉磨机研磨10mins后过0.15mm筛，最后采用球磨机研磨30mins，制得废弃混凝土粉，按照质量比20:80将S75级矿渣与废弃混凝土粉混合，在干燥搅拌器内搅拌30mins，制得固化剂A料；
(2). 依照质量比189:150:55:25:500称取甲醛、氨基苯磺酸钠、熟石灰、硫酸钠及水；首先将氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水加入反应釜中搅拌，控制pH值为2～4；然后加热上述反应物，温度控制在85～90℃，在1.5～2小时内滴完甲醛，保温10小时；最后迅速将上述物料降温至40～50℃，加入熟石灰溶液将pH调整至8～10，保温4小时，制得废渣基固化剂B料。
(3). 按照质量比15:85，称取工业级偏铝酸钠及水玻璃，制得混合液；
(4). 按照质量比80: 8: 12，称取A料、B料、C料；
(5). 按照质量比55:15:30称取土、废渣基固化剂、水，将A料与待固化土料加入强制搅拌机内搅拌15分钟；
(6). 将B料与水加入上述搅拌机内，充分搅拌30分钟，随后加入C料，继续搅拌15分钟，制得废渣基固化土，作为实例样。
表7土体无侧限抗压强度（MPa）
表8 土体渗透系数/cm·s-1
从表中可以看出，由于在制备B料表面活性剂的过程中，没有加入苯酚进行聚合，使得表面活性剂的分散和吸附性较差，不能较好地吸收土壤、固化剂中的骨料，导致了土壤固化后的强度、防渗水性都不好。
对照例2
与实施例1的区别是：在土壤固化施工中未加入B料。
(1). 采用颚式破碎机对混凝土进行破碎，过1.25mm筛后用小型粉磨机研磨10mins后过0.15mm筛，最后采用球磨机研磨30mins，制得废弃混凝土粉，按照质量比20:80将S75级矿渣与废弃混凝土粉混合，在干燥搅拌器内搅拌30mins，制得固化剂A料；
(2). 按照质量比15:85，称取工业级偏铝酸钠及水玻璃，制得混合液；
(3). 按照质量比80: 12，称取A料、C料；
(4). 按照质量比55:15:30称取土、废渣基固化剂、水，将A料与待固化土料加入强制搅拌机内搅拌15分钟；
5). 将水加入上述搅拌机内，充分搅拌30分钟，随后加入C料，继续搅拌15分钟，制得废渣基固化土，作为实例样。
表9土体无侧限抗压强度（MPa）
表10 土体渗透系数/cm·s-1
从表中可以看出，本发明采用的固化剂中的B料具有使土壤和固化剂A 料分散均匀的作用，由于其具有大比表面积，也可以产生吸附作用，提高固化强度和减小渗透性。从表9也可以看出，B料由于具有较强的吸附分散作用，使得实施例1和对照例2相比，在早期即具有了较大的强度。
对照例3
与实施例1的区别是：B料和C料的加入顺序相反。
(1). 按照质量比80: 8: 12，称取A料、B料、C料；
(2). 按照质量比55:15:30称取土、废渣基固化剂、水，将A料与待固化土料加入强制搅拌机内搅拌15分钟；
(3). 将C料与水加入上述搅拌机内，充分搅拌30分钟，随后加入B料，继续搅拌15分钟，制得废渣基固化土，作为实例样。
表11土体无侧限抗压强度（MPa）
表12 土体渗透系数/cm·s-1
从表中可以看出，由于实施例1采用了先加入B料再加入C料，可以有效地先对混凝土粉末进行吸附，再进行C料的固化作用可以明显提高对土壤的固化强度和减小渗透性。
实施例3
(1). 采用颚式破碎机对混凝土进行破碎，过1.25mm筛后用小型粉磨机研磨10mins后过0.15mm筛，最后采用球磨机研磨30mins，制得废弃混凝土粉，按照质量比20:80将S75级矿渣与废弃混凝土粉混合，在干燥搅拌器内搅拌30mins，制得固化剂A料；
(2). 依照质量比189:150:110:55:25:500称取甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水；首先将苯酚、氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水加入反应釜中搅拌，控制pH值为2～4；然后加热上述反应物，温度控制在85～90℃，在1.5～2小时内滴完甲醛，保温10小时；最后迅速将上述物料降温至40～50℃，加入熟石灰溶液将pH调整至8～10，保温4小时，制得废渣基固化剂B料。
（3）热胀型温敏凝胶的制备：按重量份数计，将丙烯酸80份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺2份和引发剂过硫酸钾10份混合，再加水700份混合均匀，于20～25℃水浴中反应24h。用去离子水浸泡70h，每隔一段时间更换去离子水，以除去残留单体，再将凝胶自然干燥，然后真空干燥至恒重，得到预聚凝胶；然后再取N-异丙基丙烯酰胺30份、丙烯酰胺50份和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺2份混合，再加入350份混合均匀，再将预聚凝胶浸入其中，浸泡至吸收完全。用去离子水洗涤凝胶表面，再加入含有1%引发剂过硫酸钾的水溶液280份，于20℃水浴中反应70h，得水凝胶，用去离子水浸泡3d，每隔一段时间更换去离子水，以除去残留单体。再将凝胶自然干燥，然后真空干燥至恒重，研磨成粉末后，得到温敏凝胶粉末；
(4). 按照质量比15:85，称取工业级偏铝酸钠及水玻璃，制得混合液；
(5). 按照质量比80: 8: 12:2:1.6，称取A料、B料、C料、温敏凝胶粉末、生石灰；
(6). 按照质量比55:15:30称取土、废渣基固化剂、水，将A料与待固化土料加入强制搅拌机内搅拌15分钟；
(7). 将B料、温敏凝胶粉末与水加入上述搅拌机内，充分搅拌30分钟，随后加入C料和生石灰，继续搅拌15分钟，制得废渣基固化土。
同时在另一个对照组的土壤固化试验中不加入生石灰，作为参考样4，所配置实例样与参考样的性能如下：
表13土体无侧限抗压强度（MPa）
表14 土体渗透系数/cm·s-1
从表中可以看出，采用热胀温敏凝胶可以利用胶凝材料在水化过程中的放热、散热作用实现膨胀和吸收作用，将废混凝土微粉与待固化土壤之间的间隙缩小，能够提高土壤固化后的强度以及减小渗透系数。
Claims (5)
1.一种土壤固化方法，其特征在于，采用土壤固化剂，所述的土壤固化剂是由A料、B料、C料按照70～90：4～16：6～14组成；
其中，
A料是由废弃混凝土粉与矿渣按照重量比80～60：20～40组成；
B料是由甲醛、氨基苯磺酸钠、苯酚、熟石灰、硫酸钠及水按照重量比180～200：140～160：100～130：45～65：20～30：400～600制备而成；
C料是由偏铝酸钠及水玻璃按照重量比8～25：75～92组成； B料的制备步骤包括：将苯酚、氨基苯磺酸钠、硫酸钠和水混合，并调节pH至2～4，加热之后，再滴加甲醛，并保温反应，反应结束后，加入熟石灰调节pH后得到； C料的制备步骤包括：将偏铝酸钠及水玻璃混合；
所述的土壤固化方法包括如下步骤：
S1，将待固化的填料与A料搅拌混合；
S2，在S1得到的混合料中加入B料和固化用水，还加入B料重量的1/4～1/3的热胀型温敏凝胶，搅拌混合；
S3，在S2得到的混合料中加入C料，还加入B料重量1/6～1/4的生石灰，搅拌混合，得到废渣基固化土；
所述的热胀型温敏凝胶的制备方法包括如下步骤：按重量份数计，将丙烯酸80份、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺2份和引发剂过硫酸钾10份混合，再加水700份混合均匀，于20～25℃水浴中反应24h，用去离子水浸泡70h，每隔一段时间更换去离子水，以除去残留单体，再将凝胶自然干燥，然后真空干燥至恒重，得到预聚凝胶；然后再取N-异丙基丙烯酰胺30份、丙烯酰胺50份和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺2份混合，再加入350份混合均匀，将预聚凝胶浸入其中，浸泡至吸收完全，用去离子水洗涤凝胶表面，再加入含有1%引发剂过硫酸钾的水溶液280份，于20℃水浴中反应70h，得水凝胶，用去离子水浸泡3d，每隔一段时间更换去离子水，以除去残留单体，再将凝胶自然干燥，然后真空干燥至恒重，研磨成粉末后，得到热胀型温敏凝胶。
2.根据权利要求1所述的土壤固化方法，其特征在于，废弃混凝土粉由强度等级≥C20的混凝土破碎后经多级粉磨、筛选制得，比表面积不小于300m2/kg；矿渣是S75级矿渣，比表面积不小于300m2/kg；水玻璃模数为2.2～2.31。
3.权利要求1所述的土壤固化方法，其特征在于， A料的制备步骤包括：将废弃混凝土粉进行破碎、过筛、研磨，得到再生混凝土粉，再将再生混凝土粉与矿渣混合、干燥后得到。
4.根据权利要求3所述的土壤固化方法，其特征在于，B料的制备步骤中加热的温度是85～90℃，保温反应时间是8～10小时，加入熟石灰调节pH至8～10。
5.根据权利要求4所述的土壤固化方法，其特征在于，土、废渣基固化剂、固化用水的质量比42～72:6～24:20～40；步骤S1中的混合时间大于10min；步骤S2中的混合时间20～60min；步骤S2中的混合时间10～30min。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090304457A1 (en) * | 2005-06-02 | 2009-12-10 | Kyokado Engineering Co., Ltd. | Plastic Gel Grouting Material and Method for Strengthening Ground |
| CN103013526A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-03 | 华北水利水电学院 | 土壤固化剂及土壤固化方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090304457A1 (en) * | 2005-06-02 | 2009-12-10 | Kyokado Engineering Co., Ltd. | Plastic Gel Grouting Material and Method for Strengthening Ground |
| CN103013526A (zh) * | 2012-12-14 | 2013-04-03 | 华北水利水电学院 | 土壤固化剂及土壤固化方法 |
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