CN110055080A - 一种软质土专用固化剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软质土专用固化剂及其应用方法，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙140‑160份、氯化镁70‑80份、非离子型表面活性剂10‑15份、粘结剂15‑20份、聚丙二醇180‑200份。现有的低等级道路的低成本修筑方法都是采用水泥路的建设方法，但渗水性较差，应用面窄的缺点；本发明的固化剂及其应用方法能够就地取材的建设道路，综合提高软质土的承载性能和抗劈裂性能，达到传统工艺所不能达到的密实度、水稳定性和渗透性，形成的低等级道路具有雨天不泥泞，晴天不扬尘的优点，能够应用在公园、乡村、操场、游乐场等地方，具有极强的社会价值。

Description

一种软质土专用固化剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及土体固化剂相关技术领域，具体涉及一种软质土专用固化剂及其应用方法。

背景技术

在软质土上建造低等级道路的传统方法是采用铺设水泥道路，然而水泥道路的渗水性差，对路面下的土壤破坏性过大，且路面需要经常洒水保持湿润，否则会产生较 多的扬尘。同时水泥道路在建设过程中，需要外运大量的建筑材料，增加了筑路成本， 因此低成本大量建设低等级道路成为了一个难题，为此我们提出一种软质土专用固化 剂及其应用方法以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种软质土专用固化剂及其应用方法，综合提高软质土的承载性能和抗劈裂性能，达到传统工艺所不能达到的密实度、 水稳定性和渗透性，形成的低等级道路具有雨天不泥泞，晴天不扬尘的优点。

为了实现上述目的，本发明采用的一种软质土专用固化剂，其特征在于，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙140-160份、氯化镁70-80份、非离子型表 面活性剂10-15份、粘结剂15-20份、聚丙二醇180-200份。

在上述方案中，氯化钙和氯化镁中的土壤胶体对氯离子几乎没有吸收性，金属阳离子被吸附在土壤胶体表面，改变了土壤颗粒表面电子极性，剥离土壤颗粒的吸附水 膜，降低土壤颗粒间的排斥力，提高土壤颗粒间的吸附力，使土壤易于压实和稳定； 非离子型表面活性剂具有良好的分散、润湿、增溶、防腐和保护土壤胶体的优势，能 够提高固化剂的性能；粘结剂能够进一步增强土壤颗粒间的吸附力，保障土壤颗粒在 改变电子极性前就相互吸附在一起，保证了氯化钙和氯化镁有效性；聚丙二醇具有非 常强的疏水性，使得氯离子跟随水分流失，减少氯离子在虚土层的残留，同时也使得 土壤颗粒之间增加粘性，在路面成型后具有防尘、防泥泞的效果。

作为上述方案的进一步优化，所述非离子型表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚中的一种或几种。

在上述方案中，非离子型表面活性剂有多种选择，可选择其中一种或多种混用。

作为上述方案的进一步优化，所述粘接剂选自聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。

在上述方案中，粘接剂有多种选择，可选择其中一种或多种混用。

作为上述方案的进一步优化，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙153份、氯化镁72份、非离子型表面活性剂14份、粘结剂16份、聚丙二醇183份、水泥 6份。

在上述方案中，是一种优选的固化剂配料方案，适用于多数地区的软质土的应用。

作为上述方案的进一步优化，所述非离子型表面活性剂的分子量控制在600以下。

在上述方案中，减小非离子型表面活性剂的分子链长度，能够降低活性剂的粘稠度，加速固化剂在虚土层内的渗透性。

作为上述方案的进一步优化，提供了一种软质土专用固化剂的制备方法，包括以下步骤：

第一步、将氯化钙、氯化镁、非离子型表面活性剂、粘结剂、聚丙二醇、水泥倒 入密封的搅拌桶内，形成混合物；

第二步、将搅拌桶内的混合液升温至70-80℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少八个小时，直至混合液的任一处局部液体的性质与混合液的其它部分的性质相 同；

第三步、将搅拌桶内的混合液灌装密封，形成固化剂。

在上述方案中，对混合液升温有助于个物质的均匀混合和相互溶解，同时搅拌桶的强迫搅拌也会加快混合液各处均匀相同。

作为上述方案的进一步优化，提供了一种软质土专用固化剂的应用方法，包括以下步骤：

第一步、虚土摊铺：根据设计标高，按松铺系数1：1.4进行虚土摊铺；

第二步、测量土壤含水率：测量虚土层的平均含水率，确定固化剂稀释水溶液的稀释度；

第三步、喷洒固化剂稀释水溶液：采用洒水车均匀喷洒2遍，路拌机进行均匀拌和；

第四步、水泥的摆放和摊铺：按配合比要求摊铺水泥；

第五步、混合料的拌和：采用路拌机均匀拌和，拌和不宜少于2遍；

第六步、整型：拌和均匀后，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第七步、碾压、成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第八步、养护：碾压成型后，表面适量洒水以利结合，封闭交通，保湿养生3-7 天。

在上述方案中，软质土的道路建设不需要额外运输大量的建筑材料，路面主体为现有的软质土，减小了运输成本和环境污染。

作为上述方案的进一步优化，所述虚土层的含水率等于或低于30％时，固化剂稀释 水溶液的稀释度为20；所述虚土层的含水率在30％-70％时，固化剂稀释水溶液的稀释度为15；所述虚土层的含水率大于或等于70％时，固化剂稀释水溶液的稀释度为10。

在上述方案中，固化剂稀释水溶液的稀释度会严重影响固化剂的使用效果，过多的水量会导致有效成分过于下渗，使得虚土层得不到足够的固化剂，影响固化效果； 而过少的水量则使得固化剂在虚土层内的流动性不足，导致固化剂停留在虚土层表面， 使得虚土层硬化后，硬化层太薄，表层使用寿命短；只有适当的稀释度才能使得固化 剂发挥其应有的效果。

作为上述方案的进一步优化，所述水泥的摆放和摊铺的过程中，水泥的使用量占虚土层质量的3％-6％。

在上述方案中，水泥遇水后放热并产出氢氧化钙，加热后的虚土层有利于固化剂的渗透，同时氢氧跟离子能够中和固化剂与土壤胶体反应产生的氢离子，使得虚土层 的酸碱性呈中性，同时水泥凝固后加强土壤颗粒间的粘结性。

作为上述方案的进一步优化，所述养护过程中，表面洒水量取决与环境蒸发度和空气湿度；根据环境蒸发度和空气湿度的变化，变化洒水量，保持虚土层的含水率在 洒水后达到80％，等待完全干燥后再次洒水。

在上述方案中，洒水使得虚土层中多余氯离子被水分冲刷走，不会停留在虚土层的土壤胶体表面，破坏虚土层的酸碱性；同时虚土层在湿润、干燥的交替过程中，土 壤胶体间的结合性会逐步增强。

作为上述方案的进一步优化，所述养护过程中，环境温度超过30℃时，保湿养生时长为3天，且温度每下降5℃，保湿养生时长延长1天，但最长不超过7天。

在上述方案中，环境温度越高越能够缩短保湿养生的周期，而温度越低则会延长保湿养生的周期，主要原因就在于温度对分子间运动有加速效果，有利于提高水分的 蒸发度。

本发明的一种软质土专用固化剂及其应用方法，具备如下有益效果：

1.本发明的一种软质土专用固化剂及其应用方法，固化剂可将土壤中的自由水以网状结晶体形式固定下来，穿插在土壤颗粒空隙间形成强度骨架，改变土壤颗粒表面 电子极性，剥离土壤颗粒的吸附水膜，降低土壤颗粒间的排斥力，提高土壤颗粒间的 吸附力，使土壤易于压实和稳定，而形成不可逆的整体结构，综合提高土体的承载性 能和抗劈裂性能，达到传统工艺所不能达到的密实度、水稳定性和渗透性。

2.本发明的一种软质土专用固化剂及其应用方法，固化剂在浓缩状态下无挥发性， 不燃烧，液体呈酱黑色，稀释后无任何危害性，对生态无破坏，是绿色环保的固化剂。

3.本发明的一种软质土专用固化剂及其应用方法，固化剂的应用方法与传统筑路方法相比，使用固化剂筑路技术很好的解决了土壤的“亲水”问题，将土壤由“亲水” 性转变成“厌水”性，从根本上克服了由“水浸”给道路基层带来的侵害。不仅如此， 采用固化剂筑路技术，筑路的主体材料由传统的砂石材料变成就地取材的土，大大降 低道路的全建设周期成本。由于其独特的物理、化学特性，使基层(路基、广场基础) 的水稳定性大幅提高，因而大大提高了道路及广场的使用寿命，减少后期维修费用， 是“多、快、好、省”的道路广场基层材料。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限制本发明的范围。

实施例一：

一种软质土专用固化剂按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙153份、 氯化镁72份、非离子型表面活性剂14份、粘结剂16份、聚丙二醇183份。

如上述的固化剂的制备方法包括以下步骤：

第一步、将氯化钙、氯化镁、非离子型表面活性剂、粘结剂、聚丙二醇、水泥倒 入密封的搅拌桶内，形成混合物；

第二步、将搅拌桶内的混合液升温至85℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少八个小时，直至混合液的任一处局部液体的性质与混合液的其它部分的性质相同；

第三步、将搅拌桶内的混合液灌装密封，形成固化剂。

实施例二：

第一步、虚土摊铺：根据设计标高，按松铺系数1：1.4进行虚土摊铺；

第二步、测量土壤含水率：测量虚土层的平均含水率45％，确定固化剂稀释水溶液的稀释度为15；

第三步、喷洒固化剂稀释水溶液：采用洒水车均匀喷洒2遍，路拌机进行均匀拌和；

第四步、水泥的摆放和摊铺：按虚土4％的质量摊铺水泥在虚土层表面；

第五步、混合料的拌和：采用路拌机均匀拌和，拌和不宜少于2遍；

第六步、整型：拌和均匀后，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第七步、碾压、成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第八步、养护：碾压成型后，表面适量洒水，使虚土层的含水率达到80％后等待虚土层干燥，并反复洒水、干燥过程直至养护结束，养护过程中封闭交通，在环境温度 20℃的条件下，保湿养生5天。

实验例一：

使用本发明的固化剂筑成的路面进行渗水实验：

1、采用实施例一制备的固化剂按照实施例二的方法修筑一段道路；

2、分别选取一段固化剂修筑的道路和普通水泥道路，分别将一杯大小相同的塑料水杯倒扣在两条路面上，并将杯底戳通，塑料水杯的杯口由橡胶制成能够完全防止水 从路面与杯口之间流出；

3、每隔一分钟记录两个水杯内水面的下降高度，并制成实验表格。

4、总结实验结果。

在上述实验后得到如下实验记录表：

渗水时间	水泥路面	固化剂技术修筑的路面
			1分钟	0.5厘米	3.0厘米
2分钟	0.5厘米	5.0厘米
			3分钟	0.5厘米	6.0厘米
4分钟	0.5厘米	6.5厘米
			5分钟	0.5厘米	7.0厘米

由上表可以看出，水泥路面仅在实验开始时，下降0.5厘米，且是由于被干燥路 面的表层吸收，之后便无法再继续下渗，所以普通水泥路面几乎没有渗水能力；

但采用固化剂技术修筑的路面，水面的下降高度又快变慢，则说明干燥的路面吸水性强，随着表层路面吸满水后，水分开始路面向下渗透，渗水速度较一开始有所减 缓，但始终保持较为稳定的速度继续向下渗水，因此本发明的固化剂可以运用到公园、 乡村等一些不需要承载重压的道路修筑中。

上述实验说明，采用本发明的固化剂技术修筑的路面，具有较强的渗水能力，在路面遇到大雨时，不会在路面形成长时间的积水，雨水会透过路面向地下渗入，使得 路面具有相当的保水能力，减少了路面洒水需求，具有减少灰尘和缓解高温的优点。

实验例二：

使用本发明的固化剂筑成的路面进行回弹实验：

1、采用实施例一制备的固化剂按照实施例二的方法修筑一段道路；

2、分别选取一段固化剂修筑的道路和普通水泥道路，将两颗完全相同的钢球从1米的高度垂直自然落下，分别记录两个钢球的最大弹起高度；

3、进行多次钢球下落实验，并分别取得平均最大弹起高度，制成实验表格；

4、总结实验结果。

在上述实验后得到如下实验记录表：

由上表可以看出，钢球在水泥路面的最大弹起高度要远远高于固化剂技术修筑的路面，这说明水泥路面在发生弹性形变后，回弹速度快，而固化剂技术修筑的路面在 发生弹性形变后，回弹速度慢。

上述实验说明固化剂技术修筑的路面更“软”一些，在人摔倒时，路面对人体的 伤害更小，因此本发明的固化剂可以运用到操场、训练场、游乐场等道路的修筑中。

仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软质土专用固化剂，其特征在于，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙140-160份、氯化镁70-80份、非离子型表面活性剂10-15份、粘结剂15-20份、聚丙二醇180-200份。

2.根据权利要求1所述的一种软质土专用固化剂，其特征在于：所述非离子型表面活性剂选自烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的一种软质土专用固化剂，其特征在于：所述粘接剂选自聚丙烯酰胺、羟丙基甲基纤维素中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种软质土专用固化剂，其特征在于，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：氯化钙153份、氯化镁72份、非离子型表面活性剂14份、粘结剂16份、聚丙二醇183份。

5.根据权利要求1-4所述一种软质土专用固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、将氯化钙、氯化镁、非离子型表面活性剂、粘结剂、聚丙二醇、水泥倒入密封的搅拌桶内，形成混合物；

第二步、将搅拌桶内的混合液升温至70-80℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少八个小时，直至混合液的任一处局部液体的性质与混合液的其它部分的性质相同；

第三步、将搅拌桶内的混合液灌装密封，形成固化剂。

6.基于权利要求1-4所述一种软质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步、虚土摊铺：根据设计标高，按松铺系数1：1.4进行虚土摊铺；

第二步、测量土壤含水率：测量虚土层的平均含水率，确定固化剂稀释水溶液的稀释度；

第三步、喷洒固化剂稀释水溶液：采用洒水车均匀喷洒2遍，路拌机进行均匀拌和；

第四步、水泥的摆放和摊铺：按配合比要求摊铺水泥；

第五步、混合料的拌和：采用路拌机均匀拌和，拌和不宜少于2遍；

第六步、整型：拌和均匀后，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第七步、碾压、成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第八步、养护：碾压成型后，表面适量洒水以利结合，封闭交通，保湿养生3-7天。

7.根据权利要求6所述的一种软质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述虚土层的含水率等于或低于30％时，固化剂稀释水溶液的稀释度为20；所述虚土层的含水率在30％-70％时，固化剂稀释水溶液的稀释度为15；所述虚土层的含水率大于或等于70％时，固化剂稀释水溶液的稀释度为10。

8.根据权利要求6所述的一种软质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述水泥的摆放和摊铺的过程中，水泥的使用量占虚土层质量的3％-6％。

9.根据权利要求6所述的一种软质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述养护过程中，表面洒水量取决与环境蒸发度和空气湿度；根据环境蒸发度和空气湿度的变化，变化洒水量，保持虚土层的含水率在洒水后达到80％，等待完全干燥后再次洒水。

10.根据权利要求6所述的一种软质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述养护过程中，环境温度超过30℃时，保湿养生时长为3天，且温度每下降5℃，保湿养生时长延长1天，但最长不超过7天。