CN113278421B - 一种无色澄清可渗土体的固化剂、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无色澄清可渗土体的固化剂、制备方法及应用，属于土体加固领域。本发明的固化剂，以重量份数计，包括以下组分：1～3份羟丙基甲基纤维素，2～4份辛烯基琥珀酸淀粉钠，1～3份柠檬酸钠，1000份水。本发明的固化剂，无色透明无污染，价格低廉。本发明的无色澄清可渗土体的固化剂用于加固土体时，能够自行渗入土体进行加固，溶液进入土体之后，使得土体中的黏粒物质聚集在一起，颗粒间的接触面积变大，除此之外，该固化剂还对Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子有良好的络合能力，提高了土体的粘聚力和内摩擦角，在不大幅降低黄土的渗透性能的前提下，提高了黄土的抗压强度和抗冲蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于土体加固领域，尤其是一种无色澄清可渗土体的固化剂、制备方法及应用。
背景技术
我国黄土的沉积厚度深，持续时间长，分布范围广。人类的各种工程活动过程破坏了原有的稳定状态，还因黄土堆积松散，颗粒分选性差，孔隙结构大，湿陷性强烈等的特征，导致土体遇水易失陷，强度降低，水土流失严重，滑坡、泥石流等自然灾害频发，严重影响着生态环保和工程建设。因此在对其进行开发时需要对土体进行加固改良，保证土体性能满足工程需求。常用的物理方法包括土方强化，致密化和脱水等。采用物理方法对土体进行加固时，往往会面临着需要较大占地面积，容易产生巨大噪音和震动，对环境影响大等问题。近年来化学加固技术不断发展，各种新型加固剂不断涌现，化学加固方法相较于其他方法具有占地面积小，噪音小，但也存在一定的局限性：如大部分固化剂加固效果不明显，与土体混合方式以拌合为主且原材料含有毒有害的物质，不利于植物生长等。
软弱土体固化剂是一种能够提高土体强度，改善土体工程和技术性能的材料，具有固化速度快、强度高、渗透性好，用量少、节省施工时间以及降低工程造价等优点，可以应用于边坡治理，建筑地基，固沟保塬等领域。随着社会的发展，高性价比的软弱土体固化剂需求日益增多，目前市面上虽然存在多种松散土固化剂，但存在以下问题：(1)价格昂贵；(2)难以渗透；(3)环境友好度低；(4)施工复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种无色澄清可渗土体的固化剂、制备方法及应用。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种无色澄清可渗土体的固化剂，以重量份数计，包括以下组分：1～3份羟丙基甲基纤维素，2～4份辛烯基琥珀酸淀粉钠，1～3份柠檬酸钠，1000份水。
进一步的，聚羟丙基甲基纤维素的平均分子质量为8.6×104。
进一步的，辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万。
一种无色澄清可渗土体的固化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)以重量份数计，称取原料：
羟丙基甲基纤维素1～3份，辛烯基琥珀酸淀粉钠2～4份，柠檬酸钠1～3份，水1000份；
(2)将所述羟丙基甲基纤维素、辛烯基琥珀酸淀粉钠、柠檬酸钠混合均匀，进行研磨，得到混合物A；
(3)将混合物A和步骤(1)所取水混合，搅拌15～30分钟，静置3～5小时，得到无色澄清可渗土体的固化剂。
进一步的，步骤(1)中，以重量份数计，称取原料：
2份羟丙基甲基纤维素，3份辛烯基琥珀酸淀粉钠，1份柠檬酸钠，1000份水。
进一步的，步骤(1)中所述羟丙基甲基纤维素的平均分子质量为8.6×104。
进一步的，步骤(1)中所述辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万。
本发明的无色澄清可渗土体的固化剂的应用，用于土体加固以提高其抗压强度和抗冲蚀性能。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的无色澄清可渗土体的固化剂，无色透明无污染，价格低廉，可直接喷洒于土体表面进行入渗，对土体的加固效果好。
本发明的无色澄清可渗土体的固化剂的制备方法，成本低廉，适合规模化生产。
本发明的无色澄清可渗土体的固化剂用于加固土体时，能够自行渗入土体进行加固，溶液进入土体之后，使得土体中的黏粒物质聚集在一起，颗粒间的接触面积变大，除此之外，该固化剂还对Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子有良好的络合能力，提高了土体的粘聚力和内摩擦角，在不大幅降低黄土的渗透性能的前提下，提高了黄土的抗压强度和抗冲蚀性能。
附图说明
图1为实施例1-3和对照组的无侧限抗压试验数据图；
图2为实施例1-3和对照组的渗透系数变化图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
实施例1的无色澄清可渗土体的固化剂，以重量份数计，包括以下组分：羟丙基甲基纤维素1份，辛烯基琥珀酸淀粉钠2份，柠檬酸钠1份，自来水1000份。
实施例1的无色澄清可渗土体的固化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取原料：羟丙基甲基纤维素1kg、辛烯基琥珀酸淀粉钠2kg、柠檬酸钠1kg和自来水1000kg，羟丙基甲基纤维素平均分子质量为8.6×104，辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万；
(2)将步骤(1)称取的羟丙基甲基纤维素、辛烯基琥珀酸淀粉钠、柠檬酸钠混合均匀后，研磨，得到混合物A；
(3)将混合物A和步骤(1)所取水加入反应釜中，搅拌15分钟，常温下静置5小时，得到无色澄清可渗土体的固化剂。
实施例2
实施例2的无色澄清可渗土体的固化剂，以重量份数计，包括以下组分：羟丙基甲基纤维素3份，辛烯基琥珀酸淀粉钠3份，柠檬酸钠2份，自来水1000份。
本实施例的无色澄清可渗土体的固化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取原料：羟丙基甲基纤维素3kg、辛烯基琥珀酸淀粉钠3kg、柠檬酸钠2kg和自来水1000kg，羟丙基甲基纤维素平均分子质量为8.6×104，所述辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万；
(2)将步骤(1)称取的羟丙基甲基纤维素、辛烯基琥珀酸淀粉钠、柠檬酸钠混合均匀后，研磨，得到混合物A；
(3)将混合物A和步骤(1)所取水加入反应釜中，搅拌15分钟，常温下静置5小时，得到无色澄清可渗土体的固化剂。
实施例3
本实施例的无色澄清可渗土体的固化剂，以重量份数计，包括以下组分：羟丙基甲基纤维素2份，辛烯基琥珀酸淀粉钠3份，柠檬酸钠1份，自来水1000份。
本实施例的无色澄清可渗土体的固化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取原料：羟丙基甲基纤维素2kg、辛烯基琥珀酸淀粉钠3kg、柠檬酸钠1kg和自来水1000kg羟丙基甲基纤维素平均分子质量为8.6×104，所述辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万；
(2)将步骤(1)称取的羟丙基甲基纤维素、辛烯基琥珀酸淀粉钠、柠檬酸钠混合均匀后，研磨，得到混合物A；
(3)将混合物A和步骤(1)所取水加入反应釜中，搅拌15分钟，常温下静置5小时，得到无色澄清可渗土体的固化剂。
实施例1、实施例2和实施例3所制得的无色澄清可渗土体的固化剂最大的优势是可以自行渗入土体进行加固，本发明的土壤加固剂在不大幅降低土体的渗透性能的前提下，提高了土体的抗压强度和抗冲蚀性能。
本发明的无色澄清可渗土体的固化剂，在土体固化以及改善松散土抗渗性能和抗冲蚀性能方面应用时，具体的方法如下：
先将含水率为5％的土体按干密度为1.5g/cm3制成试样，再按固化剂：土样1:7的重量比称取固化剂，将称取的固化剂置于试样顶部进行入渗，确保溶液均匀渗透于土样中，养护一段时间。
1、崩解试验
用实施例1中配制的溶液对试样进行加固，将试样完全浸没在溶液中，测得试样完全崩解的时间为10min，而实施例2和实施例3中配制的溶液所加固的试样均能在水中一段时间内保持完整。将未掺加固化剂的试样置于水中，试样在2min内破坏殆尽。
2、无侧限抗压试验
用实施例1、实施例2和实施例3中所配制的溶液进行土体加固，测得试样的无侧限抗压强度分别为33.45kPa、43.75kPa、35.42kPa。而未掺加固化剂的土体无侧限抗压强度为27.1kPa，实施例2加固后的土体相比未掺加固化剂的土体强度提高了61.4％。参见图1，图1为实施例1-3和对照组的无侧限抗压试验数据图。可以看出，本发明的加固剂对松散土体的强度能有明显的提升，该固化剂能够使土体内部的细颗粒胶结更加紧密，从而显著提高了土体强度。
3、渗透试验
用实施例1、实施例2和实施例3所配制的溶液进行土体加固，测得加固试样的渗透系数为2.1×10-4、1.82×10-4、1.9×10-4，而未加固试样的渗透系数为3.26×10-4，加固试样与未加固试样相比，对应的渗透系数均降低了。参见图2，图2为实施例1-3和对照组的渗透系数变化图。
试验结果表明：本发明所配制的溶液不仅有效提高了土体的强度，而且对土体本身的渗透性影响较小，不会对植物生长产生明显的抑制作用。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种无色澄清可渗土体的固化剂，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：1～3份羟丙基甲基纤维素，2～4份辛烯基琥珀酸淀粉钠，1～3份柠檬酸钠，1000份水；
所述羟丙基甲基纤维素的平均分子质量为8.6×104；
辛烯基琥珀酸淀粉钠的平均分子质量为22～30万。
2.一种权利要求1所述的无色澄清可渗土体的固化剂的应用，其特征在于，用于土体加固以提高其抗压强度和抗冲蚀性能。
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