CN109628104B - 一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶5‑9∶2‑7的比例制成，其中改性剂A采用以下方法制成：将六水合硝酸锌、六水合硝酸镨加入至去离子水中，然后再向其中加入偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，水热反应后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，其中改性剂B采用以下方法制成：将氯化镝、氯化镧溶解在水中后，继续向其中加入油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热至85‑90℃，保温处理2‑3小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。本发明提供的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，可有效的提升硫酸盐渍土的强度，避免硫酸盐的析出和对工程的腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于硫酸盐渍土改良技术领域，具体涉及一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂。
背景技术
盐渍土是指含盐量达到一定数量的各种盐化、碱化土的统称。在工程中盐渍土被归为特殊土，与非盐渍土相比，盐渍土的特殊就在于其土体组成除了有非盐渍土所含有的土颗粒、水、空气等固、液、气三相外，还含有较多的易溶盐。而较多的易溶盐使得盐渍土的工程性质除了与土的三相组成有关外，还受易溶盐含量、盐分组成、温度等的影响，从而导致盐渍土的工程性质复杂多变，具有特殊性。盐渍土具有盐渍土(硫酸、亚硫酸盐渍土)具有盐胀性，当温度或含水量降低时，盐渍土中的易溶盐会结合水分子而形成体积比原来大很多的水合化合物晶体，如十水硫酸钠晶体等，从而引起地基产生鼓包、隆起等工程病害，并对建于其上的建筑物或构筑物造成破坏，而且其破坏的程度随着时间的增加而增大。盐渍土具有溶陷性。由于盐渍土中含有大量的易溶盐，当受水浸泡时，土中的易溶盐会迅速溶解，并随水迁走，导致土中的固相体积减少、土体密实度降低，从而发生溶陷。而盐渍土的溶陷性与易溶盐的含量、盐分组成、土质、浸水时间、浸水大小等有关。盐渍土具有腐蚀性。盐渍土中的易溶盐在溶解于水形成溶液后，很容易对与其接触的建筑结构物，如砖石砌体、混凝土结构、钢结构等产生腐蚀。盐渍土的腐蚀作用主要有化学腐蚀和物理腐蚀两种。而其腐蚀的程度取决于盐渍土中的含盐类型、含水量、含盐量、以及接触方式和接触时间等。
水玻璃不仅是性能非常优良的胶凝剂，而且是一种环境友好型的粘结剂，因此近年来水玻璃受到了许多研究人员的青睐，并且己被当作岩土灌浆材料得到大量运用。水玻璃注浆属于化学注浆中硅化法注浆的常用手段，它的作用机理在于：水玻璃混合进土体，溶液里的钠离子与土中的钙离子、镁离子作用生成硅酸凝胶，填补土颗粒间的孔隙并粘结土颗粒，提高了土粒间的整体性进而起到加固效果，可用下列反应式表示：
Na2O·nSiO2+Ca2++nH2O→mSiO2·(n-1)H2O+Ca(OH)2
Ca(OH)2+SiO2·nH2O→CaO·SiO2·(n+1)H2O
Na2O·mSiO2+Mg2++nH2O→mSiO2·(n-1)H2O+Mg(OH)2
Mg(OH)2+SiO2·nH2O→MgO·SiO2·(n+1)H2O
但工程现场直接将水玻璃溶液注入土体进行加固，通常会出现水玻璃的固化反应不完全，固化层强度不够高，稳定性差，浆液易流失等现象，使得加固的效果并不是那么令人满意。现有技术中，有采用温度改性水玻璃以及硅酸钾复合改性水玻璃固化硫酸盐渍土，但是改良效果均不理想。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，通过对水玻璃原液进行改性处理，有效的提升了水玻璃对硫酸盐渍土的改良效果。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶5-9∶2-7的比例制成，
其中改性剂A采用以下方法制成：按重量份计，将18-22份六水合硝酸锌、7-10份六水合硝酸镨加入至110-130份去离子水中，然后再向其中加入15-20份偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，130-140℃中水热反应10-12小时后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，
其中改性剂B采用以下方法制成：按重量份计，将13-19份氯化镝、10-17份氯化镧溶解在220-250份水中后，继续向其中加入25-30份油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热至85-90℃，保温处理2-3小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。
作为本发明的进一步改进，所述水玻璃原液的波美度为38-44°Bé，模数M为2.8-3.4。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，还包括向去离子水中加入去离子水质量3-5％的表面活性剂，所述表面活性剂为椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐、棕榈酰谷氨酸钠中的任意一种。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，水热反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，沉淀洗涤的操作为：采用去离子水冲洗3次，沉淀干燥的温度为55-60℃，干燥的时间为2-3小时。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂B的过程中，油酸钠盐采用以下方法制成：向油酸中加入其质量50％的摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液后，加热至65℃，300r/min的转速持续搅拌反应2小时后，得到油酸钠盐。
作为本发明的进一步改进，所述改良剂中还包括水玻璃原液质量1-3％的二水合钼酸钠。
由以上的技术方案可知，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，可有效的与硫酸盐渍土中的石英、易溶盐以及黏土矿物等发生一系列复杂反应生成凝胶，进而有效的提升了硫酸盐渍土的强度，有效的避免了硫酸盐的析出和对工程的腐蚀。其中，本发明制得的改性剂A，为焦钒酸锌和焦钒酸镨的混合物，两者协同作用后，可有效的提升了硫酸盐与水玻璃原液的结合反应速度，提升了凝胶量，增强了对盐渍土空隙的填充效果，进而有效的增强了盐渍土的强度，同时能促进盐渍土中硫酸盐的析出，使其尽可能多的与水玻璃结合，进而有效的避免了硫酸盐在盐渍土固化后的析出；本发明制得的改性剂B，为油酸镧和油酸镝的混合物，两者协同作用后，可有效的提升水玻璃原液的稳定性，并且能增强水玻璃凝胶自身的强度，进而有效的增强了盐渍土的稳定性。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据厂家的条件作进一步调整，未说明的实施条件通常为常规实验条件。
实施例1
一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶5∶2的比例制成，
其中改性剂A采用以下方法制成：按重量份计，将18份六水合硝酸锌、7份六水合硝酸镨加入至110份去离子水中，然后再向其中加入15份偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，130℃中水热反应10小时后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，
其中改性剂B采用以下方法制成：按重量份计，将13份氯化镝、10份氯化镧溶解在220份水中后，继续向其中加入25份油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热至85℃，保温处理2小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。
作为本发明的进一步改进，所述水玻璃原液的波美度为38°Bé，模数M为2.8。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，还包括向去离子水中加入去离子水质量3％的表面活性剂，所述表面活性剂为椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，水热反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，沉淀洗涤的操作为：采用去离子水冲洗3次，沉淀干燥的温度为55℃，干燥的时间为2小时。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂B的过程中，油酸钠盐采用以下方法制成：向油酸中加入其质量50％的摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液后，加热至65℃，300r/min的转速持续搅拌反应2小时后，得到油酸钠盐。
作为本发明的进一步改进，所述改良剂中还包括水玻璃原液质量1％的二水合钼酸钠。
实施例2
一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶7∶5的比例制成，
其中改性剂A采用以下方法制成：按重量份计，将20份六水合硝酸锌、8份六水合硝酸镨加入至120份去离子水中，然后再向其中加入18份偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，135℃中水热反应11小时后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，
其中改性剂B采用以下方法制成：按重量份计，将16份氯化镝、15份氯化镧溶解在230份水中后，继续向其中加入28份油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热至88℃，保温处理2.5小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。
作为本发明的进一步改进，所述水玻璃原液的波美度为40°Bé，模数M为3.2。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，还包括向去离子水中加入去离子水质量4％的表面活性剂，所述表面活性剂为椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，水热反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，沉淀洗涤的操作为：采用去离子水冲洗3次，沉淀干燥的温度为58℃，干燥的时间为2.5小时。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂B的过程中，油酸钠盐采用以下方法制成：向油酸中加入其质量50％的摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液后，加热至65℃，300r/min的转速持续搅拌反应2小时后，得到油酸钠盐。
作为本发明的进一步改进，所述改良剂中还包括水玻璃原液质量2％的二水合钼酸钠。
实施例3
一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶9∶7的比例制成，
其中改性剂A采用以下方法制成：按重量份计，将22份六水合硝酸锌、10份六水合硝酸镨加入至130份去离子水中，然后再向其中加入20份偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，140℃中水热反应12小时后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，
其中改性剂B采用以下方法制成：按重量份计，将19份氯化镝、17份氯化镧溶解在250份水中后，继续向其中加入30份油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热90℃，保温处3小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。
作为本发明的进一步改进，所述水玻璃原液的波美度为44°Bé，模数M为3.4。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，还包括向去离子水中加入去离子水质量3-5％的表面活性剂，所述表面活性剂为棕榈酰谷氨酸钠。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂A时，水热反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，沉淀洗涤的操作为：采用去离子水冲洗3次，沉淀干燥的温度为60℃，干燥的时间为3小时。
作为本发明的进一步改进，上述制备改性剂B的过程中，油酸钠盐采用以下方法制成：向油酸中加入其质量50％的摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液后，加热至65℃，300r/min的转速持续搅拌反应2小时后，得到油酸钠盐。
作为本发明的进一步改进，所述改良剂中还包括水玻璃原液质量1-3％的二水合钼酸钠。
对比例1
改良剂中不添加改性剂A，其余操作步骤与实施例1完全相同。
对比例2
改良剂中不添加改性剂B，其余操作步骤与实施例2完全相同。
分别用各实施例和对比例的方法制得硫酸盐渍土的改良剂，然后用其分别对相同成分的硫酸盐渍土进行改良时间，试验采用静压法压实装置，试样的含水率为12％，养护天数为25天，养护完成后，测试试样的无侧限抗压强度试验，测试方法参照国家标准《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)执行，试验结果如表1所示：
表1硫酸盐渍土改良后的抗压强度
| 项目 | 抗压强度，MPa |
| 实施例1 | 5.6 |
| 对比例1 | 3.4 |
| 实施例2 | 5.8 |
| 对比例2 | 3.8 |
| 实施例3 | 6.1 |
由表1可知，本发明制得的硫酸盐渍土改良剂可有效的提升改良后硫酸盐渍土的力学性能和稳定性。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改变、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，由水玻璃原液、改性剂A、改性剂B按照质量比为50∶5-9∶2-7的比例制成，
其中改性剂A采用以下方法制成：按重量份计，将18-22份六水合硝酸锌、7-10份六水合硝酸镨加入至110-130份去离子水中，然后再向其中加入15-20份偏钒酸钠，混合搅拌均匀后，130-140℃中水热反应10-12小时后，冷却至室温，离心得到沉淀，将沉淀洗涤、干燥后，得到改性剂A，
其中改性剂B采用以下方法制成：按重量份计，将13-19份氯化镝、10-17份氯化镧溶解在220-250份水中后，继续向其中加入25-30份油酸钠盐，混合搅拌均匀后，加热至85-90℃，保温处理2-3小时，倒去上层水层后，制得改性剂B。
2.如权利要求1所述的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，所述水玻璃原液的波美度为38-44°Bé，模数M为2.8-3.4。
3.根据权利要求1所述的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，上述制备改性剂A时，还包括向去离子水中加入去离子水质量3-5％的表面活性剂，所述表面活性剂为椰油酰基谷氨酸三乙醇胺盐、棕榈酰谷氨酸钠中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，上述制备改性剂A时，水热反应在聚四氟乙烯反应釜中进行，沉淀洗涤的操作为：采用去离子水冲洗3次，沉淀干燥的温度为55-60℃，干燥的时间为2-3小时。
5.根据权利要求1所述的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，上述制备改性剂B的过程中，油酸钠盐采用以下方法制成：向油酸中加入其质量50％的摩尔浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液后，加热至65℃，300r/min的转速持续搅拌反应2小时后，得到油酸钠盐。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种用于改良硫酸盐渍土的改良剂，其特征在于，所述改良剂中还包括水玻璃原液质量1-3％的二水合钼酸钠。
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