CN110055081A - 一种硬质土专用固化剂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬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：聚丙烯酰胺160‑180、非离子型表面活性剂10‑15份、聚丙二醇150‑160份、玻璃纤维60‑70份。现有的硬质土路面修建低等级道路大都采用水泥和石子来建造路面，破坏了乡村原有的生态环境，同时也浪费了大量的运输成本。本发明则充分利用当地材料，增强了硬质土路面的强度，使之能够承载更大的运输量；同时在雨天硬质土路面不会出现泥泞和软化变形，便于日常出行和运输；本发明适用于乡村低等级道路的建设。

Description

一种硬质土专用固化剂及其应用方法

技术领域

本发明涉及土壤固化相关技术领域，具体涉及一种硬质土专用固化剂及其应用方法。

背景技术

硬质土的路面在雨天容易泥泞，晒干后路面虽然会保持坚硬，但因为雨天的泥泞会改变路面的造型，久而久之硬质土的路面会变的坑坑洼洼，非常不适合车辆的行驶。 现有的硬质土修路的方法是采用大量水泥、石子作为原材料进行修路，需要较大的运 输成本，同时也污染了环境，为此我们提出一种硬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，本发明提供了一种硬质土专用固化剂及其应用方法，增强了硬质土路面的强度，使之能够承载更大的运输量；同时在雨天硬质土路面 不会出现泥泞和软化变形，便于日常出行和运输；本发明适用于乡村低等级道路的建 设。

为了实现上述目的，本发明采用的一种硬质土专用固化剂，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：聚丙烯酰胺30-50份、非离子型表面活性剂10-15份、聚丙二醇 150-160份、玻璃纤维60-70份。

在上述方案中，聚丙烯酰胺在应用过程中将溶解在清水中，形成粘合剂；非离子型表面活性剂用于增强聚丙烯酰胺溶液的流动性，使聚丙烯酰胺溶液能够充分湿润硬 质土颗粒表面；聚丙二醇是疏水材料，进过充分的混合，使得硬质土路面具有良好的 疏水性能，防止硬质土路面发生泥泞和强度变化；玻璃纤维能够加强聚丙烯酰胺溶液 的粘合效果，增加硬质土路面内部的应力，能够显著加强硬质土路面的强度。

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，所述一种硬质土专用固化剂，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：聚丙烯酰胺40份、非离子型表面活性剂10份、聚丙二醇160份、 玻璃纤维70份。

在上述方案中，是一种优选的固化剂配料方案，适用于多数地区的硬质土路面的应用。

作为上述方案的进一步优化，提供了一种硬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、聚丙烯酰胺、非离子型表面活性剂、聚丙二醇、玻璃纤维倒入密封的搅 拌桶内，形成混合物；

第二步、将搅拌桶内的混合液升温至100-110℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少1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，提供了一种硬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、土层准备：将硬质土路面表层20厘米深的硬质土挖掘收集，并将挖掘后的硬质土路面整平、压实；

第二步、土层粉碎：将上一步挖掘出的硬质土放入研磨机粉碎；

第三步、材料混合：将粉碎后的硬质土倒入用清水稀释后的硬质土专用固化剂中，使用搅拌机进行充分搅拌，形成路面材料；

第四步、路面铺设：将上一步得到的路面材料平摊倒入硬质土路面，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第五步、路面成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第六步、路面养护：碾压成型后，表面大量喷洒清水，喷洒时间不少于1小时， 封闭交通，路面完全干燥后即可投入使用。

在上述方案中，硬质土路面建设不需要额外运输大量的建筑材料，路面主体为现有的硬质土，减小了运输成本和环境污染，保留了乡村特色。

作为上述方案的进一步优化，所述土层粉碎步骤中，硬质土的粉碎粒径为0.5-1.0毫米，去除其中的大颗粒砂石。

在上述方案中，细化的硬质土能够充分的被聚丙烯酰胺溶液湿润，使得硬质土颗粒能够充分的被粘合在一起，去除大颗粒砂石可保证路面的平整性和机械强度。

作为上述方案的进一步优化，所述材料混合步骤中，清水稀释硬质土专用固化剂的稀释度为2。

在上述方案中，清水稀释主要是溶解聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺溶液在10％的浓度以 下时，具有较好的流动性，使得硬质土专用固化剂在搅拌过程中不会出现粘结和搅拌困难的现象。

作为上述方案的进一步优化，所述材料混合步骤中，粉碎的硬质土与固化剂的质量比为3:1，搅拌过程的温度保持在100-110℃。

在上述方案中，粉碎的硬质土在合适的固化剂投放比例下都能够被充分的湿润，搅拌过程中加热是为了提高固化剂的流动性，也使得粉碎的硬质土与固化剂的各组分 能够加快接触。

作为上述方案的进一步优化，所述路面养护步骤中，清水路面喷洒量不少于50L/M²。

在上述方案中，路面养护喷洒大量的水是防止路面表层出现聚丙烯酰胺溶液不足的情况，路面浅层的聚丙烯酰胺胶体会吸收到一部分水，体积增大的聚丙烯酰会填充 入路面表层因碾压和整平造成的缺陷，增强了硬质土路面表层的使用寿命。

本发明的一种硬质土专用固化剂及其应用方法，具备如下有益效果：

1.本发明的一种硬质土专用固化剂，聚丙烯酰胺在应用过程中将溶解在清水中，形成粘合剂；非离子型表面活性剂用于增强聚丙烯酰胺溶液的流动性，使聚丙烯酰胺 溶液能够充分湿润硬质土颗粒表面；聚丙二醇是疏水材料，进过充分的混合，使得硬 质土路面具有良好的疏水性能，防止硬质土路面发生泥泞和强度变化；玻璃纤维能够 加强聚丙烯酰胺溶液的粘合效果，增加硬质土路面内部的应力，能够显著加强硬质土 路面的强度。

2.本发明的一种硬质土专用固化剂的应用方法，路面养护喷洒大量的水是防止路面表层出现聚丙烯酰胺溶液不足的情况，路面浅层的聚丙烯酰胺会吸收到一部分水， 体积增大的聚丙烯酰胶体会填充入路面表层因碾压和整平造成的缺陷，增强了硬质土 路面表层的使用寿命。

3.本发明的一种硬质土专用固化剂及其应用方法，降低了硬质土路面修筑对外界材料的以来，路面主体仍然为硬质土材料，保留了乡村特殊，同时具备了低等级道路 的使用要求，能够广泛地应用于乡村地区，节约了成本、保护了环境。

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：

一种硬质土专用固化剂按重量份数计，所述固化剂的原料包括：聚丙烯酰胺40份、非离子型表面活性剂10份、聚丙二醇160份、玻璃纤维70份。

如上述的固化剂的制备方法包括以下步骤：

第一步、聚丙烯酰胺、非离子型表面活性剂、聚丙二醇、玻璃纤维倒入密封的搅 拌桶内，形成混合物；

第二步、将搅拌桶内的混合液升温至100-110℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少1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：

一种硬质土专用固化剂的应用方法，包括以下步骤：

第一步、土层准备：将硬质土路面表层20厘米深的硬质土挖掘收集，并将挖掘后的硬质土路面整平、压实；

第二步、土层粉碎：将上一步挖掘出的硬质土放入研磨机粉碎；

第三步、材料混合：将粉碎后的硬质土倒入用清水稀释后的硬质土专用固化剂中，使用搅拌机进行充分搅拌，形成路面材料；

第四步、路面铺设：将上一步得到的路面材料平摊倒入硬质土路面，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第五步、路面成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第六步、路面养护：碾压成型后，表面大量喷洒清水，喷洒时间不少于1小时， 封闭交通，路面完全干燥后即可投入使用。

实验实施例一：

使用本发明的固化剂筑成的硬质土路面进行雨水实验：

1、采用实施例一的方案制备硬质土专用固化剂，使用实施例二的方案修筑一条硬质土路面作为1号路面；

2、选取一条未做处理的硬质土路面作为2号路面，且1号路面和2号路面的实验 面积相同；

3、使用花洒分别向两条道路均匀喷洒等量的水量，模拟暴雨情况；

4、淋水结束后，同时分别从两条路面上1米高度处自由落下1颗直径均为10厘 米的均质钢球，共选取10个目标点，重复实验，直至10个目标点全部测试完成；

5、等待2条路面完全干燥后，分别测量10个目标点与周边路面的相对高度差， 分别得出两条路面的平均高度差；

6、将实验数据记录在表中，并总结实验结果。

在上述实验后得到如下实验记录表：

	1号路面	2号路面
			平均高度差	0.0毫米	19.8毫米

由上表可以看出，未经任何处理的2号路面在被均质钢球砸中后会形成凹坑，考虑到路面的积水会消耗一部分均质钢球的冲击力，所以未经处理的硬质土路面在潮湿 状态质地较软，易变形和泥泞，不仅影响人们的出行更会损坏路面造型。

而经过本发明处理的1号路面则具有良好的机械强度，由于固化剂中的聚丙二醇具有优良的疏水性，使得雨水几乎不会渗透到路面中去；同时路面内部的硬质土颗粒 和玻璃纤维紧密的结合在一起，具有足够强度，能够有效的消除均质钢球所带来的冲 击。

实验实施例二：

使用本发明的固化剂筑成的硬质土路面进行抗冲击实验：

1、采用实施例一的方案制备硬质土专用固化剂，使用实施例二的方案修筑一条硬质土路面作为1号路面；

2、采用水泥材料按照传统方法修筑2号路面；

3、从1号路面和2号路面上各选取10个均为面积为0.5平方米的圆形路面，在 两条路面的圆心处放置有1颗直径均为10厘米的均质钢球，在均在钢球周边设有固定 装置，防止均质钢球在实验中发生移动；

4、选取一个高度为64毫米，底面直径为150毫米的圆柱体均质钢柱作为冲击件，使用冲击件在均质钢球正上方1米处下落，反复操作，直至实验路面出现裂纹；

5、分别将两条路面的实验路面出现裂纹时的平均冲击次数记录在表中，并总结实验结果。

在上述实验后得到如下实验记录表：

	1号路面	2号路面
			路面出现裂纹时的平均冲击次数	204次	117次

由上表可以看出，经过本发明处理的1号路面明显具有更强的抗冲击能力，由于路面不平整和行车颠簸，路面在使用过程中经常受到冲击动载作用。因为路面是薄板 结构，所以冲击动载对路面的破坏性非常强。所以本发明相比传统的水泥路面具有更 好的抗冲击能力，这主要是因为本发明中聚丙烯酰胺胶体具有良好的粘粘性，使得硬 质土颗粒和玻璃纤维之间能够紧密结合；同时聚丙烯酰胺胶体本身也具有优良的弹性， 能够消耗一部分冲击能量，因此本发明的硬质土专用固化剂具有突出的机械性能。

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 (9)

1.一种硬质土专用固化剂，其特征在于，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：聚丙烯酰胺30-50份、非离子型表面活性剂10-15份、聚丙二醇150-160份、玻璃纤维60-70份。

2.根据权利要求1所述的一种硬质土专用固化剂，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所述的一种硬质土专用固化剂，其特征在于，按重量份数计，所述固化剂的原料包括：聚丙烯酰胺40份、非离子型表面活性剂10份、聚丙二醇160份、玻璃纤维70份。

4.基于权利要求1-3所述的一种硬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、聚丙烯酰胺、非离子型表面活性剂、聚丙二醇、玻璃纤维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100-110℃，并在此温度下持续对混合液进行搅拌至少1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。

5.基于权利要求1-3所述一种硬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、土层准备：将硬质土路面表层20厘米深的硬质土挖掘收集，并将挖掘后的硬质土路面整平、压实；

第二步、土层粉碎：将上一步挖掘出的硬质土放入研磨机粉碎；

第三步、材料混合：将粉碎后的硬质土倒入用清水稀释后的硬质土专用固化剂中，使用搅拌机进行充分搅拌，形成路面材料；

第四步、路面铺设：将上一步得到的路面材料平摊倒入硬质土路面，采用压路机初压一遍，再用平地机整型；

第五步、路面成型：再用振动压路机进行重复碾压不少于4遍；

第六步、路面养护：碾压成型后，表面大量喷洒清水，喷洒时间不少于1小时，封闭交通，路面完全干燥后即可投入使用。

6.根据权利要求5所述的一种硬质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述土层粉碎步骤中，硬质土的粉碎粒径为0.5-1.0毫米，去除其中的大颗粒砂石。

7.根据权利要求5所述的一种硬质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述材料混合步骤中，清水稀释硬质土专用固化剂的稀释度为2。

8.根据权利要求5所述的一种硬质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述材料混合步骤中，粉碎的硬质土与固化剂的质量比为3:1，搅拌过程的温度保持在100-110℃。

9.根据权利要求5所述的一种硬质土专用固化剂的应用方法，其特征在于：所述路面养护步骤中，清水路面喷洒量不少于50L/M²。