CN113214843A - 一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法 - Google Patents

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屈建军
宋乃平
岳建敏
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Abstract

一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法，包括以下步骤：S1.按土壤粒级及面积称取聚丙烯酰胺：若土壤粒径＜5mm，则称取3.7g/m2；若土壤粒径为5~15mm，则称取18.5g/m2；若土壤粒径＞15mm，则称取74g/m2。将称取的聚丙烯酰胺溶于1L/m2的水中，并连续搅拌30分钟，完成絮凝剂溶液配置。S2.基于MICP技术，按土壤面积配置MICP溶液：芽孢杆菌液体1L/m2；氯化钙溶液1L/m2，浓度为56g/L；尿素溶液1L/m2，浓度为30g/L。将芽孢杆菌液体与氯化钙溶液、尿素溶液混合搅拌5分钟，完成MICP溶液配置。S3.将絮凝剂溶液与MICP溶液混合搅拌五分钟，得到土壤固化剂。本发明应用聚丙烯酰胺强化微生物菌液、反应液在表层土壤的絮凝性、保水性，提高MICP技术在干旱气候的适用性。

Description

一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防治水土流失及污染物扩散的材料技术领域，尤其涉及一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法。
背景技术
土壤固化剂是一种防治水土流失及污染物扩散的新型材料，具有成本低、用量少、固化速度快、节省施工时间等优点，在堤坝固化、场地整治、矿山治理、边坡固定等诸多领域中应用广泛。
在现有技术中，主要包括固态土壤固化剂及液态土壤固化剂两种类型，多应用酸碱试剂进行土壤固化，不仅会对环境造成污染，且固化成本高，固化后抗风蚀能力差，同时施工工艺复杂。应用微生物诱导碳酸钙沉淀技术（MICP）进行土壤固化具有成本低、施工工艺简单、不会造成环境污染等优点，但在干旱地区，液体蒸发快，土质松软，持水能力差，MICP技术应用到的微生物菌液与反应液在此类地区蒸发、入渗快，很难在土壤表层停留并发生反应与沉淀，因此固化效果较差。
中国发明专利申请《一种土壤固化剂、土壤固化土及其制备方法》，申请号201910510390.X，公开了一种土壤固化剂、土壤固化土及其制备方法，包括以下步骤：S1.按质量百分比称取聚丙烯酰胺30-50%，氯化钙1-20%，硫酸钙1-20%，聚乙烯醇10-30%后，先将氯化钙与聚丙烯酰胺混合后再将硫酸钙与聚乙烯醇一起均匀拌合，得到土壤固化剂；S2.按以下质量百分比，称取水泥、素土和步骤S1制得的土壤固化剂，水泥占水泥和素土总质量的1-15%，素土占水泥和素土总质量的85-99%，土壤固化剂占水泥和素土总质量的0.01-0.02%；S3.先将水泥与素土均匀拌合，再和土壤固化剂均匀拌合后，依次经过碾压、养生形成土壤固化土。但该技术方案制备的固化土成本较高，且制备工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有土壤固化剂存在的问题，应用聚丙烯酰胺强化微生物菌液、反应液在表层土壤的絮凝性、保水性，提高MICP技术在干旱气候的适用性，提供一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法。
本发明的技术方案是这样的：一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S1.按土壤粒级及面积称取聚丙烯酰胺：若土壤粒径＜5mm，则称取3.7g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径为5~15mm，则称取18.5g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径＞15mm，则称取74g/m2聚丙烯酰胺。将称取的聚丙烯酰胺溶于1L/m2的水中，并连续搅拌30分钟，完成絮凝剂溶液配置。
S2.基于微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术，按土壤面积配置MICP溶液：芽孢杆菌液体1L/m2；氯化钙溶液1L/m2，浓度为56g/L；尿素溶液1L/m2，浓度为30g/L。将芽孢杆菌液体与氯化钙溶液、尿素溶液混合搅拌5分钟，完成MICP溶液配置。
S3.将S1步骤制备的絮凝剂溶液与S2步骤制备的MICP溶液混合搅拌五分钟，得到土壤固化剂，将土壤固化剂均匀喷洒至土壤表层，待自然干燥后形成土壤固化层。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明相比中国专利申请201910510390X所述的土壤固化剂，即应用氯化钙与聚丙烯酰胺混合后再将硫酸钙与聚乙烯醇一起均匀拌合形成的固化剂，成本降低60%以上，固化效果更好，且工艺简单，仅需简单喷撒于土壤表层，不需要进行搅拌、碾压成型等其他工程措施，而以往的土壤固化剂需要混合水泥、素土后进行均匀搅拌，再依次进行碾压、养生形成固化土，施工流程与工艺复杂；
2、相比以往的MICP技术，本发明通过添加聚丙烯酰胺以增强水分絮凝效果，增加了微生物菌液与反应液在土壤表层的反应时间，强化了MICP效果，因此固化效果更好，固化后土壤抗风蚀能力更强。
附图说明
图1为土壤粒径小于5mm配比处理土壤固化后抗风蚀效果对比图。
图2为土壤粒径5mm-15mm之间配比处理土壤固化后抗风蚀效果对比图。
图3为土壤粒径大于15mm配比处理土壤固化后抗风蚀效果对比图。
图中：a为1L/m2芽孢杆菌菌液+1L/m2氯化钙溶液（56g/L)+1L/m2尿素溶液(30g/L）+1L/m2聚丙烯酰胺溶液（3.7g/m2)；
b为1L/m2芽孢杆菌菌液+1L/m2氯化钙溶液（56g/L)+1L/m2尿素溶液(30g/L）+1L/m2聚丙烯酰胺溶液（18.5g/m2)；
c为1L/m2芽孢杆菌菌液+1L/m2氯化钙溶液（56g/L)+1L/m2尿素溶液(30g/L）+1L/m2聚丙烯酰胺溶液（37g/m2)；
d为1L/m2芽孢杆菌菌液+1L/m2氯化钙溶液（56g/L)+1L/m2尿素溶液(30g/L）+1L/m2聚丙烯酰胺溶液（74g/m2)；
e为1L/m2芽孢杆菌菌液+1L/m2氯化钙溶液（56g/L)+1L/m2尿素溶液(30g/L）+1L/m2水；
f为3L/m2水+1L/m2聚丙烯酰胺溶液（3.7g/m2）。
具体实施方式
本发明的具体实施方式如下：
一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法，包括以下步骤：
S1.按土壤粒级及面积称取聚丙烯酰胺：若土壤粒径＜5mm，则称取3.7g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径为5~15mm，则称取18.5g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径＞15mm，则称取74g/m2聚丙烯酰胺。将称取的聚丙烯酰胺溶于1L/m2的水中，并连续搅拌30分钟，完成絮凝剂溶液配置。
S2.基于微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术，按土壤面积配置MICP溶液：芽孢杆菌液体1L/m2；氯化钙溶液1L/m2，浓度为56g/L；尿素溶液1L/m2，浓度为30g/L。将芽孢杆菌液体与氯化钙溶液、尿素溶液混合搅拌5分钟，完成MICP溶液配置。
S3.将S1步骤所得的絮凝剂溶液与S2步骤所得的MICP溶液混合搅拌五分钟，得到土壤固化剂，将土壤固化剂均匀喷洒至土壤表层，待自然干燥后形成土壤固化层。

Claims (1)

1.一种适用于不同粒级土壤的固化剂及其制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
S1.按土壤粒级及面积称取聚丙烯酰胺：若土壤粒径＜5mm，则称取3.7g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径为5~15mm，则称取18.5g/m2聚丙烯酰胺；若土壤粒径＞15mm，则称取74g/m2聚丙烯酰胺；将称取的聚丙烯酰胺溶于1L/m2的水中，并连续搅拌30分钟，完成絮凝剂溶液配置；
S2.基于微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP）技术，按土壤面积配置MICP溶液：芽孢杆菌液体1L/m2；氯化钙溶液1L/m2，浓度为56g/L；尿素溶液1L/m2，浓度为30g/L；将芽孢杆菌液体与氯化钙溶液、尿素溶液混合搅拌5分钟，完成MICP溶液配置；
S3.将S1步骤制备的絮凝剂溶液与S2步骤制备的MICP溶液混合搅拌五分钟，得到土壤固化剂，将土壤固化剂均匀喷洒至土壤表层，待自然干燥后形成土壤固化层。
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