CN114409370A - 一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 - Google Patents
一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114409370A CN114409370A CN202210185161.7A CN202210185161A CN114409370A CN 114409370 A CN114409370 A CN 114409370A CN 202210185161 A CN202210185161 A CN 202210185161A CN 114409370 A CN114409370 A CN 114409370A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- parts
- magnesium
- magnesium oxychloride
- chloride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 126
- 239000002689 soil Substances 0.000 title claims abstract description 50
- IQYKECCCHDLEPX-UHFFFAOYSA-N chloro hypochlorite;magnesium Chemical compound [Mg].ClOCl IQYKECCCHDLEPX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 239000002585 base Substances 0.000 claims abstract description 43
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 41
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 32
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims abstract description 16
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 16
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 14
- NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L calcium bicarbonate Chemical compound [Ca+2].OC([O-])=O.OC([O-])=O NKWPZUCBCARRDP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 12
- 229910000020 calcium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- WIBFFTLQMKKBLZ-SEYXRHQNSA-N n-butyl oleate Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(=O)OCCCC WIBFFTLQMKKBLZ-SEYXRHQNSA-N 0.000 claims abstract description 12
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 5
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 57
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 11
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 11
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- 229920001495 poly(sodium acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 4
- NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M sodium polyacrylate Chemical compound [Na+].[O-]C(=O)C=C NNMHYFLPFNGQFZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 abstract 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- 229960002337 magnesium chloride Drugs 0.000 description 13
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 10
- -1 oleic acid n-butyl sulfate sodium salt Chemical compound 0.000 description 7
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 3
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000009440 infrastructure construction Methods 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L magnesium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229940091250 magnesium supplement Drugs 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTLOFSYWSLRYIR-UHFFFAOYSA-N [Mg].[O].[S] Chemical compound [Mg].[O].[S] WTLOFSYWSLRYIR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 206010003549 asthenia Diseases 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229940050906 magnesium chloride hexahydrate Drugs 0.000 description 1
- DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L magnesium dichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Mg+2].[Cl-].[Cl-] DHRRIBDTHFBPNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/30—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing magnesium cements or similar cements
- C04B28/32—Magnesium oxychloride cements, e.g. Sorel cement
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
- C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0075—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/27—Water resistance, i.e. waterproof or water-repellent materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
- C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2103/00—Civil engineering use
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。该固化材料的原料包括轻烧氧化镁、氯化镁、碳酸氢钙、聚阴离子纤维素、油酸正丁酯硫酸酯钠盐、氯化铁、氯化铝、粉煤灰、聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾和水，本发明制备得到的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料固化土的强度大，耐水性好，其28d无侧限抗压强度可达6.7MPa以上，水稳定性系数达到96.9％以上，可满足道路基层土壤固化的需求，此外，氯氧镁的生产过程能耗低，碳排放量少，有利于碳达峰目标的达成，具有显著的社会与经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法，属于建筑材料技术领域。
背景技术
现阶段大规模的基础设施建设、疏浚淤泥产生了大量的废弃方土，由于处置不当可产生大量的环境污染问题，然而大规模的公路网建设面临着大量的土石方资源需求，传统水泥稳定碎石层的做法需要大量开山取石，造成严重的环境问题，所以利用软土固化及资源化利用既解决了废弃土方堆置产生的环境问题，也可解决大规模基础设计建设面临的土石方资源需求。
目前主要用于软土固化工程的材料主要是水泥和生石灰等胶凝材料，虽然这类无极胶凝材料能够一定程度上实现土壤固化的功能，但是水泥和生石灰的生产过程具有能耗高、碳排放高等特点，据统计生产1吨水泥熟料消耗0.95吨石灰石、0.13吨黏土、5000兆焦能量，排放0.89-1.22吨二氧化碳。此外采用水泥和生石灰固化的土具有强度低、耐水性差和易开裂等缺点，也无法满足高等级路面基层材料力学性质的要求。
氯氧镁水泥的生产过程不仅工艺简便，并且由于煅烧温度只有水泥的一半，大大降低了碳排放，具有节能低耗的特点。近年来，氯氧镁水泥技术有了迅猛的发展，利用镁基胶凝材料对土壤固化的技术也有了长足的发展进步，但是距离能够实现将土壤固化为道路基层材料的目标依然具有较大的差距。
专利CN 109305794 B公开了一种硫氧镁基生土固化剂、其制备方法及应用，该方法采用轻烧氧化镁粉、硫酸镁溶液、聚乙烯醇纤维、磷酸及磷酸二氢钠等为原料，但该方法中固化剂和生土的质量比例达到了2：1，固化剂的掺量过高，此外，试块在泡水后，其抗压强度损失可达到19％，显然该方法无法应用于路面基层。
专利CN 109626946 A公开了一种氯氧镁基生土固化剂、其制备方法及应用，该方法采用轻烧氧化镁粉、氯化镁溶液、聚乙烯醇纤维、磷酸、磷酸二氢钠、硫酸亚铁为原料，该方法中固化剂和生土质量比例达到了1.43：1，其7d抗压强度为18.29MPa，过高的固化剂掺量使得该方法的成本过高，限制了该方法的应用范围，7d的抗压强度也大大超过了路面基层材料的力学需求，此外，此外，试块在泡水后，其抗压强度损失可达到18％，耐水性不足，也无法将该方法应用于道路基层。
专利CN 110117143 B公开了一种镁基复合材料固化泥浆的方法，该方法以氧化镁、六水氯化镁、矿渣或矿渣组合物、电石渣、硅粉、无水硫酸钠、吸水性树脂为原料，但是该方法未解决氯氧镁水泥耐水性差的问题。
由上可知，氯氧镁基胶凝材料虽然强度高，但是耐水性差，无法直接用于道路基层材料的固化，严重限制了氯氧镁基胶凝材料在道路工程中的应用。所以提出一种新型的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料显得十分必要。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，该材料可以实现氯氧镁基道路基层固化材料的高耐水性，从而满足道路建设的使用要求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，按重量份数计，原料包括：轻烧氧化镁30～40份、氯化镁6～12份、碳酸氢钙8～14份、聚阴离子纤维素0.05～0.1份、油酸正丁酯硫酸酯钠盐0.1～0.5份、氯化铁1～2份、氯化铝1～2份、粉煤灰2～4份、聚丙烯酰胺0.1～0.5份、磷酸二氢钾0.2～0.6份和水20～30份。
进一步地，按重量份数计，原料包括：轻烧氧化镁30～40份、氯化镁9份、碳酸氢钙8～14份、聚阴离子纤维素0.05～0.1份、油酸正丁酯硫酸酯钠盐0.3份、氯化铁1.5份、氯化铝1.5份、粉煤灰3份、聚丙烯酰胺0.3份、磷酸二氢钾0.4份和水25份。
进一步地，所述粉煤灰平均粒径为10～20um。
进一步地，所述聚丙烯酸钠分子量大于3000000。
本发明还提供了一种上述的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐、氯化铁、氯化铝、聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾和水混合并超声搅拌，得到材料A；
(2)向步骤(1)得到的材料A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌，得到材料B；
(3)将步骤(2)得到的材料B烘干得到材料C；
(4)将轻烧氧化镁、碳酸氢钙和粉煤灰混合后并搅拌得到材料D；
(5)将材料C和材料D混合并均匀搅拌即得所述高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
进一步地，步骤(1)中所述超声搅拌的时间为30min，搅拌转速为2000-3000r/min，步骤(2)中所述超声搅拌的时间为45min，搅拌转速为3000-4000r/min，步骤(4)中所述搅拌的时间为15min，步骤(5)中所述搅拌的时间为15min。
进一步地，步骤(3)中所述烘干的温度为40～50℃
氯氧镁基胶凝材料的硬化体主要由5Mg(OH)2MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2MgCl2·8H2O组成，这两相物质在水中容易溶解和水解，这是氯氧镁基胶凝材料不耐水的主要原因，而本发明为实现氯氧镁基道路基层固化材料的高抗水性，从以下几个方面进行了优化和创新：
首先，本发明通过引入聚阴离子纤维素、油酸正丁酯硫酸酯钠盐、聚丙烯酰胺、具有高价阳离子的无机盐等对土壤进行改性，在这些物质的联合作用下，土颗粒表面的双电层厚度变薄，降低土颗粒表面水膜的厚度，土颗粒间变得更为密实，在提高土体强度的同时也减小了水分入渗通道的直径，从而显著降低了外部水分进入固化土内部的渗透速率，同时，在油酸正丁酯硫酸酯钠盐的疏水基作用下，土由亲水性改性为疏水性，又由于聚阴离子纤维素在土壤孔隙中形成的乳状液阻塞了水分入渗的孔隙通道，使得外部的水难以进入到固化后土体的内部，避免了氯氧镁基胶凝材料硬化体与水的直接接触，进一步提高了本发明材料的抗水性。
其次，通过在氯氧镁基胶凝材料引入碳酸氢钙，氯氧镁基胶凝材料的硬化体中可生成MgCO3·3H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·4H2O、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、CaCO3等反应产物，在固化土内形成三维网状结构，增强了土骨架的稳定性，在提高固化土体强度的同时，这些反应产物还会联合油酸正丁酯硫酸酯钠盐、聚阴离子纤维素、聚丙烯酰胺等覆盖在硬化体5Mg(OH)2MgCl2·8H2O、3Mg(OH)2 MgCl2·8H2O的表面，形成疏水保护层，避免了5Mg(OH)2MgCl2·8H2O、3Mg(OH)2MgCl2·8H2O和水的直接接触，进一步提高了本发明材料的耐水性。
基于以上技术原理，可以实现氯氧镁基道路基层固化材料的高耐水性，从而满足道路建设的使用要求。
本发明公开了以下技术效果：
本发明制备得到的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料固化土的强度大，耐水性好，其28d无侧限抗压强度可达6.7MPa以上，水稳定性系数达到96.9％以上，可满足道路基层土壤固化的需求，此外，氯氧镁的生产过程能耗低，碳排放量少，有利于碳达峰目标的达成，具有显著的社会与经济效益。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明实施例所用各原料均可通过市售购买得到，其中粉煤灰平均粒径为10～20um，聚丙烯酸钠分子量大于3000000。
本发明实施例所用“份”若无特殊说明，均为重量份数。
以下通过实施例对本发明的技术方案做进一步说明。
实施例1
按表1中实施例1所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3500r/min，得到材料B；将混合物B放入45℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
实施例2
按表1中实施例2所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2500r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3000r/min，得到材料B；将混合物B放入40℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
实施例3
按表1中实施例3所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为3000r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3000r/min，得到材料B；将混合物B放入50℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
对比例1
按表1中对比例1所对应的配比称取原料，将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，即可得到固化材料。
对比例2
按表1中对比例2所对应的配比称取原料，将轻烧氧化镁、氯化镁、磷酸二氢钾、氯化铁、氯化铝、粉煤灰，混合均匀并搅拌15min，即可得到固化材料。
对比例3
按重量份数称取油酸正丁酯硫酸酯钠盐0.3份、聚丙烯酰胺0.3份、水25份、聚丙烯酸钠0.5份、聚阴离子纤维素0.075份、碳酸氢钙11份、粉煤灰3份，将油酸正丁酯硫酸酯钠盐，聚丙烯酰胺、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3500r/min，得到材料B；将混合物B放入45℃烘箱中烘干得到材料C；将碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D；将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min，即可得到固化材料。
对比例4
按表1中对比例4所对应的配比称取原料，将氯化镁、氯化铁、氯化铝、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；将混合物A放入45℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙、粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D；将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min，即可得到固化材料。
对比例5
按表1中对比例5所对应的配比称取原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐、氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3500r/min，得到材料B；将混合物B放入40℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D；将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min，即可得到固化材料。
对比例6
按表1中对比例6所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，搅拌转速为3500r/min，得到材料B；将混合物B放入100℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
对比例7
按表1中对比例7所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌30min，转速为1000r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌45min，转速为2000r/min，得到材料B；将混合物B放入100℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
对比例8
按表1中对比例8所对应的配比称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐，氯化铁、氯化铝，聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾、水，混合并超声搅拌10min，搅拌转速为2000r/min，得到材料A；其次，在混合物A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌10min，搅拌转速为3500r/min，得到材料B；将混合物B放入45℃烘箱中烘干得到材料C；将轻烧氧化镁、碳酸氢钙，粉煤灰，混合后并搅拌15min，得到材料D，最后，将材料C和材料D混合并均匀搅拌15min即得高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
表1 实施例与对比例原料用量(重量份数)
取实施例1～3与对比例1～5制备得到的固化材料，分别与17％含水率的软土按照重量份比5:100的比例进行混合，搅拌均匀后，倒入三瓣饱和器，制成直径(39.1mm)×高(80mm)，压实度为96％的圆柱体试样，置于标准养护箱养护(温度20±1℃、相对湿度≥95％)养护到相应的龄期，按照GB/T 50123－2019《土工试验方法标准》，测定试样的抗压强度，检测结果见表2。
表2 实施例与对比例的抗压强度与水稳定性系数测试结果
表2数据可以看出，实施例所给出的三种配合比配制的固化剂对软土具有较好的固化效果，其24h无侧限抗压强度均超过3.7MPa，最高可达到4.6MPa；水稳定性系数均超过96.3％，最高可达到97.2％。同时，实施例所给出的三种配合比所配制的固化剂均具备较高的后期强度，其28d无侧限抗压强度均超过6.7MPa，最高可达到7.3MPa；水稳定性系数均超过96.9％，最高可达到97.3％。因此，本发明所公开的固化材料完全满足道路基层土壤固化的使用要求。
对比例1所示固化材料的无侧限抗压强度均低于实施例中的强度，此外水稳定系数远无法满足道路基层的固化要求。对比例2所示固化材料的无侧限抗压强度显著低于实施例中的抗压强度，并且水稳定系数也大幅低于实施例中的水稳定系数。对比例3所示固化材料的抗压强度急剧降低，此外对比例3中的24h、7d和28d水稳定系数与实施例中的相比均有下降，故也无法满足道路基层固化材料的使用要求。对比例4中的24h、7d和28d水稳定系数与实施例中的相比均有下降，故无法满足道路基层固化材料的使用要求。对比例5中的24h、7d和28d水稳定系数与实施例中的相比均有下降，故无法满足道路基层固化材料的使用要求，对比例6-8中的24h、7d和28d水稳定系数与实施例中的相比均有下降。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，其特征在于，按重量份数计，原料包括：轻烧氧化镁30～40份、氯化镁6～12份、碳酸氢钙8～14份、聚阴离子纤维素0.05～0.1份、油酸正丁酯硫酸酯钠盐0.1～0.5份、氯化铁1～2份、氯化铝1～2份、粉煤灰2～4份、聚丙烯酰胺0.1～0.5份、磷酸二氢钾0.2～0.6份和水20～30份。
2.根据权利要求1所述的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，其特征在于，按重量份数计，原料包括：轻烧氧化镁30～40份、氯化镁9份、碳酸氢钙8～14份、聚阴离子纤维素0.05～0.1份、油酸正丁酯硫酸酯钠盐0.3份、氯化铁1.5份、氯化铝1.5份、粉煤灰3份、聚丙烯酰胺0.3份、磷酸二氢钾0.4份和水25份。
3.根据权利要求1所述的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，其特征在于，所述粉煤灰平均粒径为10～20um。
4.根据权利要求1所述的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料，其特征在于，所述聚丙烯酸钠分子量大于3000000。
5.一种权利要求1～4任一项所述的高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按重量份数称取各原料，将氯化镁、油酸正丁酯硫酸酯钠盐、氯化铁、氯化铝、聚丙烯酰胺、磷酸二氢钾和水混合并超声搅拌，得到材料A；
(2)向步骤(1)得到的材料A中加入聚阴离子纤维素，混合并超声搅拌，得到材料B；
(3)将步骤(2)得到的材料B烘干得到材料C；
(4)将轻烧氧化镁、碳酸氢钙和粉煤灰混合后并搅拌得到材料D；
(5)将材料C和材料D混合并均匀搅拌即得所述高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述超声搅拌的时间为30min，步骤(2)中所述超声搅拌的时间为45min，步骤(4)中所述搅拌的时间为15min，步骤(5)中所述搅拌的时间为15min。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述烘干的温度为40～50℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210185161.7A CN114409370A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210185161.7A CN114409370A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114409370A true CN114409370A (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=81262332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210185161.7A Pending CN114409370A (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114409370A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116143468A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-23 | 沈阳工业大学 | 一种预拌流态固化盐渍土及其制备方法 |
| CN116574452A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-08-11 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种胶合板用耐水型氯氧镁无机胶黏剂及其制备方法 |
| CN117363152A (zh) * | 2023-10-10 | 2024-01-09 | 武汉中材科技有限公司 | 一种srn憎水离子剂及其制备方法和使用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320570A (zh) * | 2001-04-19 | 2001-11-07 | 上海中圣实业发展有限公司 | 固化淤泥及其工艺 |
| CN109626946A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-16 | 深圳市元亨环保产业有限公司 | 一种氯氧镁基生土固化剂、其制备方法及应用 |
| CN112552928A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-03-26 | 何旭阳 | 环保型土壤固化剂 |
| CN113912373A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-11 | 纳思同(无锡)科技发展有限公司 | 一种高含水率软土快速固化为路基填料的高性能固化剂 |
-
2022
- 2022-02-28 CN CN202210185161.7A patent/CN114409370A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1320570A (zh) * | 2001-04-19 | 2001-11-07 | 上海中圣实业发展有限公司 | 固化淤泥及其工艺 |
| CN109626946A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-16 | 深圳市元亨环保产业有限公司 | 一种氯氧镁基生土固化剂、其制备方法及应用 |
| CN112552928A (zh) * | 2021-01-15 | 2021-03-26 | 何旭阳 | 环保型土壤固化剂 |
| CN113912373A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-01-11 | 纳思同(无锡)科技发展有限公司 | 一种高含水率软土快速固化为路基填料的高性能固化剂 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116143468A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-23 | 沈阳工业大学 | 一种预拌流态固化盐渍土及其制备方法 |
| CN116143468B (zh) * | 2022-12-29 | 2024-05-17 | 沈阳工业大学 | 一种预拌流态固化盐渍土及其制备方法 |
| CN116574452A (zh) * | 2023-06-20 | 2023-08-11 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种胶合板用耐水型氯氧镁无机胶黏剂及其制备方法 |
| CN116574452B (zh) * | 2023-06-20 | 2024-01-23 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 一种胶合板用耐水型氯氧镁无机胶黏剂及其制备方法 |
| CN117363152A (zh) * | 2023-10-10 | 2024-01-09 | 武汉中材科技有限公司 | 一种srn憎水离子剂及其制备方法和使用方法 |
| CN117363152B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-04-16 | 武汉中材科技有限公司 | 一种srn憎水离子剂及其制备方法和使用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114409370A (zh) | 一种高耐水性氯氧镁基道路基层土壤固化材料及其制备方法 | |
| WO2022041374A1 (zh) | 一种低品质骨料的改性材料及处理方法 | |
| CN110105029B (zh) | 一种用于3d打印建筑的防水保温砂浆及其制备方法和应用 | |
| CN106587831B (zh) | 一种超高程泵送海工混凝土及其制备方法 | |
| CN106904911A (zh) | 一种海砂耐蚀海工混凝土及其制备方法 | |
| CN115093150B (zh) | 一种提高磷石膏基胶凝材料凝结硬化性能及抗碳化性能的改性剂 | |
| CN112592143B (zh) | 一种粘土-矿渣基港口抗震加固矿物注浆材料及制备方法 | |
| CN108558350A (zh) | 一种粉煤灰注浆材料及其制备方法 | |
| CN115385716B (zh) | 一种免烧轻集料及其制备方法 | |
| CN111875316B (zh) | 一种吸水性树脂塑性混凝土及其制备方法 | |
| CN115043610B (zh) | 一种混凝土抗裂剂、抗裂混凝土及其制备方法 | |
| CN110655344A (zh) | 一种适用于强约束叠合墙内衬混凝土用防裂外加剂 | |
| CN111875312A (zh) | 一种流态再生料及其制备工艺 | |
| Wei et al. | Study of untreated phosphogypsum as a fine aggregate for magnesium oxysulfate cement | |
| CN104446190A (zh) | 一种保温防腐蚀加气砖及其制备方法 | |
| Ming et al. | Experimental research of concrete with steel slag powder and zeolite powder | |
| Zhu et al. | Efflorescence of microwave-heated alkali-activated cement synthesized with ultrafine coal combustion ashes | |
| CN110845188A (zh) | 一种无砂大孔混凝土及其制备方法 | |
| CN114772976B (zh) | 一种防冻抗裂型混凝土防水剂及其制备方法 | |
| CN113912373B (zh) | 一种高含水率软土快速固化为路基填料的高性能固化剂 | |
| CN114477873B (zh) | 一种再生骨料自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN113530242B (zh) | 环保防水保温施工方法 | |
| CN104150847A (zh) | 轻质微孔蒸压加气混凝土浮体材料 | |
| CN104909700B (zh) | 一种蓄热墙体材料 | |
| CN113735551B (zh) | 渣土基免烧轻质保温材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220429 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |