CN114517096B - 一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤改造技术领域，公开了一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法，包括水、CMA蒙脱石中和剂、聚合氯化铝、活性碱和聚氧乙烯醚类渗透剂。本发明具有以下优点和效果：本发明具有较强的渗透性，能在水中离解出带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，阳离子与膨胀土胶体表面的阳离子产生交换作用，将亲水性极高的阳离子代之以亲水性较低、粘结力较强的铝离子及其水合物。同时，还加入了渗透剂，可以避免蒙脱石和伊利石对离子交换树脂过度吸附，使得整个膨胀土生态改性剂可以更均匀的分布在土壤中，效果可以达到预设的深度，避免现有技术中为了尽可能保证膨胀土改良效果而过深改良，节约了成本，也避免对自然环境造成不必要的影响。

Description

一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法

技术领域

本申请涉及土壤改造技术领域，具体涉及一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法。

背景技术

膨胀土在我国分布广泛，其矿物组成多以伊利石、蒙脱石为主，夹少量的高岭石。这些亲水性的粘土矿物遇水膨胀，失水收缩，具有明显的胀缩性、多裂隙性、超固结性，以及强度减弱性。容易造成沉陷、溜塌、纵裂、坍塌等事故。

膨胀土的矿物成分及结构形式，使它具有胀缩特性，含水量的变化使其这一特性显示出来。新开挖的膨胀土地基与边坡，受雨水、大气、地下水、土压力等因素的影响，使膨胀土含水量发生变化。反复胀缩导致了膨胀土土体的松散，并在其中形成许多不规则的裂隙，裂隙破坏了土体的整体性，使水的侵入和土中水分的蒸发更为容易。土体含水量的波动引起胀缩变形的反复发生，又进一步导致了裂隙的扩展和向土层深部发展，使土体强度大为降低，形成风化层。风化层深度一般在1～1.2m。风化层深度范围内，土体湿胀干缩效应明显，土体的粘聚力和抗剪强度急剧下降，所以大气风化作用层是产生各种地基及边坡病害的直接引导层，对地基及边坡稳定性危害极大，因此膨胀土大气风化作用层是危害工程的主要原因，是工程防护和治理的重点对象。

对于膨胀土路基的处理方法通常采用换填土及在膨胀土路堤填料中掺石灰、水泥等方法处理，石灰固化机理是硅酸盐和铝的水化物与颗粒相互间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低了液限，增大土体的抗剪强度。以上两种方法虽有一定的效果，但我们通过多年的施工经验和已通车道路的调查以及室内、室外试验，发现石灰和水泥与土的反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且石灰掺量在8％以上，水泥掺量在6％以上才能达到一定的效果。并且水泥和石灰的均匀性不佳，受到土壤含水量的限制，经常会有顶面和含水量较高的位置胶凝程度高，其他位置胶凝程度低，均一性不佳，其中部分位置的水化膨胀仍然十分严重，经常会导致工程局部产生问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法，通过CMA(Changing the Montmoriuonite’s Absorbent蒙脱石改良型)蒙脱石中和剂和聚合氯化铝，采用离子交换的方式永久性解决膨胀土水化膨胀的问题，不受含水量限制，同时依靠渗透剂使得CMA蒙脱石中和剂的渗透能力更强，CMA蒙脱石中和剂在土壤中分布得更加均一稳定，提高改性效果。

为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：

本申请提供一种膨胀土生态改性剂，包括以质量份数计以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：30-50份；

聚合氯化铝：30-45份；

活性碱：5-10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：50-70份。

优选的，所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、4-8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；

S2.称取50-60份丙烯酸类单体、4-10份交联单体和6-12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；

S3.取0.5-2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60-75℃下反应2-3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；

S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70-80℃下保温1-2h；

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5-10份增塑剂和2-6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

优选的，所述交联单体为包含羟甲基和乙烯基，且碳原子数小于10的单体；

所述增韧类单体为碳原子数小于10的乙烯酯类单体。

优选的，所述醇系稳定剂为聚乙烯醇；

所述硅系稳定剂为模数n的取值介于2.2-2.8的硅酸钠；

所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠等重量配置而成。

优选的，还包括以下成分：

EDTA二钠钙：5-8份；

三乙醇胺：10-15份；

氨丙基封端聚二甲基硅氧烷：3-6份。

优选的，还包括以下成分：

硫酸酯淀粉：5-8份；

月桂醇硫酸钠：1-1.2份；

聚合硫酸铁：0.5-1份。

优选的，还包括以下成分：

硝酸纤维素：6-10份；

双氧水：10-14份；

铝粉：5-8份；

茶皂素：3-5份；

月桂醇硫酸钠：2-5份。

优选的，所述铝粉为稳定改性铝粉，所述稳定改性铝粉由以下方法处理得到：

称取70份平均粒度介于180目-300目的铝粉，将其分散在100份的30％的乙醇溶液中，得到第一分散液；

将20-35份氧化淀粉和15-28份取代度在2-3之间的纤维素醚少量多次的加入第一分散液中，搅拌均匀，然后加入3-6份氯化钙；

在50℃下低温蒸发，将得到的固体研磨，得到稳定改性铝粉。

优选的，所述聚氧乙烯醚类渗透剂包括以质量份数计的以下组分：

聚合度为10-15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：10-15份；

三聚氰胺：3-5份；

十二烷基苯磺酸钠：1-2份。

本申请还提供一种膨胀土改良方法，包括以下步骤：

根据施工地当地气象数据，得到施工地最大降雨量，并计算雨水下渗深度；

根据雨水下渗深度计算渗透剂的用量；

将水、CMA蒙脱石中和剂、聚合氯化铝混合均匀，并分多次加入活性碱搅拌均匀，然后根据计算得到的渗透剂用量加入相应量的渗透剂。得到膨胀土生态改性剂；

根据雨水下渗深度、施工面积和待改造膨胀土的平均密度计算待改造土层质量，按照待改造土层质量4％-6％的比例在施工面的表面均匀喷淋膨胀土生态改性剂。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的膨胀土生态改性剂，具有较强的渗透性，其中CMA蒙脱石中和剂为离子交换树脂，能在水中离解出带正电荷的阳离子[X]ⁿ⁺和带负电荷的阴离子[Y]^n-，阳离子与膨胀土胶体表面的阳离子[M]ⁿ⁺产生交换作用，将这些原本吸附在膨胀土颗粒表面、亲水性极高的阳离子赶走，代之以亲水性较低、粘结力较强的铝离子及其水合物。使膨胀土颗粒上的吸附水的化学键破坏形成自由水，改性后土颗粒形成键状和网状结构加快反应和离子交换，自由水通过重力、蒸发、压实作用排除，改变了膨胀土颗粒的结构特征，从而提高膨胀土的抗剪强度，增强膨胀土的水稳性，永久的改变膨胀土的属性，将膨胀土改性为非膨胀土。且具有比石灰土更稳固更持久的效果。

与此同时，还加入了渗透剂，可以避免蒙脱石和伊利石对离子交换树脂过度的吸附作用，使得整个膨胀土生态改性剂可以更均匀的分布在土壤中。并且结合本申请提供的膨胀土改良方法，可以根据雨水最大渗透深度确定渗透剂的用量，使得膨胀土生态改性剂的效果可以达到预设的深度，避免现有技术中为了尽可能保证膨胀土改良效果而过深改良，节约了成本，也避免对自然环境造成不必要的影响。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本申请提供如下若干个实施例和对比例，实施例1、2、3、6和所有对比例的实验过程均采用发明人施工场所同一工段所提取的膨胀土样本，实施例4为高有机质高铁含量的膨胀土样本，实施例5为在酸雨地段提取的高酸性膨胀土样本。并且CMA蒙脱石中和剂可以采用发明人在之前

实施例1

一种膨胀土生态改性剂，包括以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：44份；

聚合氯化铝：38份；

活性碱：7份，其中活性碱氧化镁和氧化钙按照质量比3:7混合得到的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：66份。

其中，CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，该方法中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、6份聚乙烯醇在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液。

S2.称取56份丙烯酸酯、6份羟甲基丙烯酰胺和8份乙酸乙烯酯单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜。

S3.取1份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在维持反应温度在68℃下反应2.5小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂。

S4.将剩余的丙烯酸酯、羟甲基丙烯酰胺和乙酸乙烯酯缓慢加入反应釜，加入完毕后，在75-80℃下保温1.5h。

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将6份增塑剂和4份模数为2.4的硅酸钠投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

其中聚氧乙烯醚类渗透剂包括以下组分：

聚合度为10-15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：14份。

三聚氰胺：4份.

十二烷基苯磺酸钠：1.5份。

并且，复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠等重量配置而成

实施例2

一种膨胀土生态改性剂，包括以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：30份；

聚合氯化铝：45份；

活性碱：5份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：70份。

其中，CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，该方法中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、4份聚乙烯醇在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液。

S2.称取60份丙烯酸酯、4份羟甲基丙烯酰胺和12份乙酸乙烯酯单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜。

S3.取0.5份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在75℃下反应2小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂。

S4.将剩余的丙烯酸酯、羟甲基丙烯酰胺和乙酸乙烯酯缓慢加入反应釜，加入完毕后，在80℃下保温1h。

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将10份增塑剂和2份模数为2.2的硅酸钠投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

实施例3

一种膨胀土生态改性剂，包括以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：50份；

聚合氯化铝：30份；

活性碱：10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：50份。

其中，CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，该方法中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、8份聚乙烯醇在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液。

S2.称取50份丙烯酸酯、10份羟甲基丙烯酰胺和6份乙酸乙烯酯单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜。

S3.取2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60℃下反应3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂。

S4.将剩余的丙烯酸酯、羟甲基丙烯酰胺和乙酸乙烯酯缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70℃下保温2h。

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5份增塑剂和6份模数为2.8的硅酸钠投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

实施例4

本实施例与实施例1其他组分相同，仅在使用前投入下述组分并搅拌均匀：

EDTA二钠钙：6.5份；

三乙醇胺：12.5份；

氨丙基封端聚二甲基硅氧烷：4份。

本实施例主要用在有机质含量大于等于2％以上的膨胀土，或者含铁量大于等于4％的膨胀土，一般在有机质含量接近2％或含铁量接近于4％时取左端点，有机质含量大于等于6％、或者含铁量大于等于9％时取右端点，本实施例中获得的膨胀土样本为另取的高有机质膨胀土，其中有机质含量为4％，含铁量为7.5％。

膨胀土一般为乏有机质的土地，气密性较好，植物和微生物生长困难，有机质含量低，但是相应的，在膨胀土存在过程中混入的少量有机质也难以分解，长期作用会产生一定的有机质积累，主要为胡敏酸和黄腐酸，这几类腐殖酸在钙镁离子的交联作用、以及羧基和酸性基团的氢键作用下对CMA蒙脱石中和剂有着较大的吸附作用，导致CMA蒙脱石中和剂不能很好的附着在蒙脱石矿物的表面，降低了阳离子交换效率。

而一些中部地区和西南边境地区的膨胀土，含有一定的铁核，通常在4％-10％，其中主要的表现形式为铁锰结核，铁元素对含水量的影响较小，但是会对CMA蒙脱石中和剂的分布产生比较明显的影响，特别是强酸性的阳离子交换树脂，与铁核之间的吸附作用更加明显。常导致CMA蒙脱石中和剂团聚在铁锰核附近，降低了蒙脱石表面阳离子交换效率，降低了改良效果。

因此，在膨胀土生态改性剂改性前还向其中投入EDTA二钠钙、三乙醇胺和氨丙基封端聚二甲基硅氧烷。其中，在高铁性的土壤中，EDTA二钠钙中，与钠离子结合的部分可以络合于铁锰结核表面铁离子和亚铁离子，降低了铁锰结核对阳离子交换树脂的吸附作用，同时还不影响蒙脱石。加入三乙醇胺的效果和EDTA二钠钙类似，都是在铁锰结合表面形成更多结合钙镁离子的结合点，使得铁锰结核的表面性质更接近于蒙脱石。氨丙基封端聚二甲基硅氧烷主要是通过类似于交联的效果，将铁锰结核、铁锰结核和蒙脱石之间连接起来，降低土壤颗粒的表面积，同时降低铁锰结核可以吸附CMA蒙脱石中和剂的面积，减小铁锰结核的影响。EDTA二钠钙同时也可以增强三乙醇胺以及氨丙基封端聚二甲基硅氧烷相对于铁锰核的结合性，使其主要分布于铁锰结核上。

而在高有机质膨胀土中，起到主要作用的是三乙醇胺，三乙醇胺和腐殖酸中暴露在外的羧基会产生一定的结合，使得腐殖酸表面形成更多倾向于结合金属离子的络合位点，同时避免了腐殖酸的羧基和CMA蒙脱石中和剂的酸性基团之间形成的强而稳定的氢键，降低腐殖酸对CMA蒙脱石中和剂吸引强度，EDTA二钠钙也可以和腐殖酸中的羧基通过氢键形成环状结构，减少对CMA蒙脱石中和剂的影响，并且两者都可以结合钙离子，利用钙离子交联作用使得腐殖质和其他矿物质团聚，降低土壤颗粒表面积。并且由于CMA蒙脱石中和剂的碳链较长，盘绕较多，一般羧基并不是完全暴露的，三乙醇胺和EDTA二钠钙难以进入和羧基发生反应，对CMA蒙脱石中和剂的影响不大。而氨丙基封端聚二甲基硅氧烷的两端可以通过钙镁离子的交联作用将腐殖质和蒙脱石、伊利石等矿物质结合，降低腐殖质本身的亲水性。

实施例5

本实施例与实施例1其他组分相同，仅在使用前投入下述组分并搅拌均匀：

硫酸酯淀粉：6份；

月桂醇硫酸钠：1.1份；

聚合硫酸铁：0.7份。

本实施例主要用于酸性的密实膨胀土中，其中主要用于pH值小于6.5的膨胀土中。在pH值接近6.5的时候取左端点，在pH值小于等于4的时候取右端点，本实施例中取用的膨胀土为从酸蚀地区获取的土壤样本，pH值为5。在施用过程中，先加入硫酸酯淀粉和月桂醇硫酸钠并搅拌溶解，临喷淋时加入聚合硫酸铁，并在聚合硫酸铁没有完全水解时快速喷淋。

大气酸沉降影响是对膨胀土的一种很明显的自然改性效应，影响范围为长江以南-青藏高原以东的广大区域，主要包括浙、闽、赣、湘、渝等省份或直辖市的大部分地区，以及长三角、珠三角地区，在四川省的东南部、贵州省的东北部、广西壮族自治区的东北部等地区也有少量分布。

随着酸性的增强，膨胀土收到的溶蚀作用越来越大，膨胀土内部的有机质和可溶性盐因为溶蚀作用而脱离土体，膨胀土的性质更接近于蒙脱石和伊利石的本身性质。膨胀土的膨胀率随着酸性增大而增大，同时缩限含水率、线缩率和体缩率都产生变化，整个膨胀土的孔隙率会大大增加，土壤颗粒表面可产生反应的金属阳离子数量大大降低，而此时直接应用膨胀土生态改性剂，其中CMA蒙脱石中和剂难以依附到土壤颗粒表面，哪怕不加入渗透剂也会导致CMA蒙脱石中和剂快速下渗，使得膨胀土生态改性剂难以有效的改良表层土壤，需要大大增加膨胀土生态改性剂的用量并且不断翻搅才能得到满意的改性效果。

而加入聚合硫酸铁后，因为膨胀土生态改性剂中含有活性碱，聚合硫酸铁会在碱性环境下水解，产生容易依附在土壤颗粒表面的部分水解的产物，例如胶体状的氢氧化铁，本身会对CMA蒙脱石中和剂产生一定的吸附作用，降低了膨胀土生态改性剂的下渗作用，胶体状铁离子本身也会阻碍吸附水分。而加入硫酸酯淀粉，是因为硫酸酯淀粉本身和铁离子之间会有比较强烈的吸附作用，同时硫酸酯淀粉和CMA蒙脱石中和剂的酸性基团之间会产生比较强的相互作用，相当于扩大了铁离子作用范围，提高了CMA蒙脱石中和剂的滞留效果，增大了膨胀土生态改性剂在酸性膨胀土中的改性效果。

实施例6

本实施例与实施例1其他组分相同，仅在使用前投入下述组分并搅拌均匀：

硝酸纤维素：6-10份；

双氧水：10-14份；

稳定改性铝粉：5-8份；

茶皂素：3-5份；

月桂醇硫酸钠：2-5份。

所述稳定改性铝粉由以下方法处理得到：

称取70份平均粒度为270目的铝粉，将其分散在100份的30％的乙醇溶液中，得到第一分散液；

将26份氧化淀粉和22份取代度在2.2之间的纤维素醚少量多次的加入第一分散液中，搅拌均匀，然后加入4份氯化钙；

在50℃下低温蒸发，将得到的固体研磨，得到稳定改性铝粉。

本实施例主要用于膨胀土回填工程的改性中，一般的膨胀土改良工程，目的是将施工面的膨胀土就地改良成非膨胀土，并继续施工，在施工时没有储存成本。而在一些情况下，进行回填工程时，需要回填非膨胀土，可以将膨胀土改良成非膨胀土进行回填。而这种情况需要在当地将膨胀土挖取、改良并阴干至一定含水率后再运输至进行回填作业的位置进行回填，因此存在一定的储存成本。

本实施例中加入的硝酸纤维素、双氧水和铝粉都是产气物质，在阴干降低膨胀土含水率时可以提高膨胀土的孔隙率，产生足够的泌水通道，加速膨胀土内部的水分流出，极大的加快膨胀土的阴干速度。

其中，双氧水用于前期产气，硝酸纤维素用于中期产气，而铝粉用于后期产气。当本实施例的膨胀土改性剂喷淋于膨胀土时，首先是双氧水收到土壤中金属离子的催化产气，而在双氧水催化产气时会有大量的游离基和高价金属阳离子产生，进一步激发硝酸纤维素的氧化产气。而随着整个膨胀土生态改性剂的作用，膨胀土的pH值会从原本pH值会在一定时间内上升至接近12，再随着阳离子交换作用和自由水析出带走氢氧化钠、氢氧化钾等碱性物质，pH值会缓慢回复到接近中性，而铝粉会在碱性条件下大量产氢。

其中双氧水和硝酸纤维素的产气制造的孔隙，主要用于产生初级孔隙，茶皂素和原本膨胀土生态改性剂中具有表面活性的CMA蒙脱石中和剂以及聚乙烯醚类渗透剂可以帮助保持孔隙稳定。但是因为一般膨胀土的取用和改良量非常巨大，产生的孔隙会因为膨胀土的自重而缓慢压实，此时铝粉的产气用于抵抗膨胀土自重回落，保持孔隙率的稳定，而在后期改良程度达标后，pH值已经回落，铝粉不再产气，而双氧水和硝酸纤维素已经消耗殆尽，不会对工程产生影响。双氧水、硝酸纤维素和铝粉三者相配合，可以保证整个阴干周期内孔隙率的稳定，不会在其中某一时刻产生爆发性产气，降低施工风险。

本实施例和实施例1相比，改性效果相仿，而阴干所需时间降低了至少40％，极大的降低了储存成本。

对比例1

按照膨胀土质量的6％拌入水泥，进行水泥类改良。

对比例2

按照膨胀土质量的6％加入水玻璃，进行水玻璃类改良。

结果分析，实施例1-6和对比例1-2均将土样制成底面积为1平方米，高五米的实验块，实验块四周采用塑料板密封，膨胀土生态改性剂从顶部浇下，维持一整天后拆去塑料板，风干一整天，然后采样进行实验，结果如下表所示，其中下渗深度为从顶部间隔20cm采样，直至样本被判定为中膨胀土为准。而自由膨胀率、蒙脱石含量和阳离子交换量为判定为非膨胀土样本的平均值，结果如下表所示。

表1数据结果表

可以看出，本申请可以有效的改良膨胀土的膨胀性，并且可以通过调整渗透剂的用量来调整下渗深度，一般要求改良1m以内时，去左端点，当需要改良1m-3m时，取中间值，当改良深度超过3m时，就需要辅助翻搅等工序。而对土壤内设点位取样实验的结果显示，在0-1米的范围内，实施例1-6均可以在实验时间内将所有取样点的膨胀土全部转化为非膨胀土，然后随着深度的增加膨胀土的转化效率有一定的下降，改良范围在土样中呈现笋样结构，即可以从土层薄弱处下渗更深的距离。而水泥改性和玻璃水改性的对比例中，呈现云层状的改良，难以下渗。

并且在后续实验中，比如利用酸液处理样本再测量自由膨胀率、反复溶漓实验等可以发现，本申请中离子交换带来的影响是永久性的改造，而石灰和水玻璃改良是临时性的改良，在长期遭受酸液和溶漓后，其膨胀率恢复比较大。

还有一些对比例中并没有加入聚氧乙烯醚类渗透剂，形成的改性范围在整个范围内呈现多孔型，在土壤比较密实的位置改性效果差，在土壤比较松散的位置改性效果更佳。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高有机质或高铁性膨胀土生态改性剂，其特征在于，包括以质量份数计以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：30-50份；

聚合氯化铝：30-45份；

活性碱：5-10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：50-70份；

EDTA二钠钙：5-8份；

三乙醇胺：10-15份；

氨丙基封端聚二甲基硅氧烷：3-6份；

所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、4-8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；

S2.称取50-60份丙烯酸类单体、4-10份交联单体和6-12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；

S3.取0.5-2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60-75℃下反应2-3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；

S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70-80℃下保温1-2h；

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5-10份增塑剂和2-6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

2.根据权利要求1所述的高有机质或高铁性膨胀土生态改性剂，其特征在于：

所述交联单体为包含羟甲基和乙烯基，且碳原子数小于10的单体；

所述增韧类单体为碳原子数小于10的乙烯酯类单体。

3.根据权利要求1所述的高有机质或高铁性膨胀土生态改性剂，其特征在于：

所述醇系稳定剂为聚乙烯醇；

所述硅基稳定剂为模数n的取值介于2.2-2.8的硅酸钠；

所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠等重量配置而成。

4.根据权利要求1所述的高有机质或高铁性膨胀土生态改性剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类渗透剂包括以质量份数计的以下组分：

聚合度为10-15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：10-15份；

三聚氰胺：3-5份；

十二烷基苯磺酸钠：1-2份。

5.一种酸性膨胀土生态改性剂，其特征在于，包括以质量份数计以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：30-50份；

聚合氯化铝：30-45份；

活性碱：5-10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：50-70份；

硫酸酯淀粉：5-8份；

月桂醇硫酸钠：1-1.2份；

聚合硫酸铁：0.5-1份；

所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、4-8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；

S2.称取50-60份丙烯酸类单体、4-10份交联单体和6-12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；

S3.取0.5-2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60-75℃下反应2-3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；

S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70-80℃下保温1-2h；

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5-10份增塑剂和2-6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

6.根据权利要求5所述的酸性膨胀土生态改性剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类渗透剂包括以质量份数计的以下组分：

聚合度为10-15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：10-15份；

三聚氰胺：3-5份；

十二烷基苯磺酸钠：1-2份。

7.一种用于回填工程膨胀土生态改性剂，其特征在于，包括以质量份数计以下组分：

水：100份；

CMA蒙脱石中和剂：30-50份；

聚合氯化铝：30-45份；

活性碱：5-10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；

聚氧乙烯醚类渗透剂：50-70份；

硝酸纤维素：6-10份；

双氧水：10-14份；

铝粉：5-8份；

茶皂素：3-5份；

月桂醇硫酸钠：2-5份；

所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：

S1.将100份水、4-8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；

S2.称取50-60份丙烯酸类单体、4-10份交联单体和6-12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；

S3.取0.5-2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60-75℃下反应2-3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；

S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70-80℃下保温1-2h；

S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5-10份增塑剂和2-6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6-7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。

8.根据权利要求7所述的用于回填工程膨胀土生态改性剂，其特征在于，所述铝粉为稳定改性铝粉，所述稳定改性铝粉由以下方法处理得到：

称取70份平均粒度介于180目-300目的铝粉，将其分散在100份的30％的乙醇溶液中，得到第一分散液；

将20-35份氧化淀粉和15-28份取代度在2-3之间的纤维素醚少量多次的加入第一分散液中，搅拌均匀，然后加入3-6份氯化钙；

在50℃下低温蒸发，将得到的固体研磨，得到稳定改性铝粉。

9.根据权利要求7所述的用于回填工程膨胀土生态改性剂，其特征在于，所述聚氧乙烯醚类渗透剂包括以质量份数计的以下组分：

聚合度为10-15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：10-15份；

三聚氰胺：3-5份；

十二烷基苯磺酸钠：1-2份。