CN115010448A - 一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，涉及土壤固化剂技术领域，以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%～25%、熟石灰30%～40%、水泥35%～45%。本发明还公开了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法。本发明中固化剂的主要成分为高分子共聚物，其与土壤中的矿物和盐等发生化学反应，生成粘粒和胶粒，生成物粒径小，表面能大，比表面大，具有胶体化学特性，能有效减少土粒间的摩擦力，使得土壤在外界压力下压缩紧实时达到更大的密实度，增强了连接力，提高了土壤的抗弯抗拉性能，同时，胶体在固化的过程中，促使土壤排出气、液孔隙，提高土壤的密实度。
Description
技术领域
本发明涉及土壤固化剂技术领域，特别是涉及一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法。
背景技术
目前盾构土的处理方式以填埋为主，盾构土的巨大产量与土场接纳能力之间的矛盾日 益突出；资源化利用率极低。除了上述问题之外，这种消纳弃置处理方式还将造成较为明显 的生态环保问题：弃置过程中装运困难，遗洒道路，污染环境；造成渣土中大量的砂土、黏 土等资源的浪费；设置消纳场将占用大量土地资源，同时盾构土如果不经环保处理进入消纳 场，所含泡沫剂一旦进入水体，会产生大量泡沫，对水中微生物造成不良影响。此外，由于 盾构土中含有表面活性剂，难以晒干，流动性大，如果直接进行矿洞填埋或大量堆积，可能 造成潜在地质危害。盾构土虽然看上去有潜在危害，但只要盾构土处置得当，这块容易被大 家忽略的城市资源就会“变废为宝”，开发盾构土的资源化利用技术就可以有效实现废弃物安 全处理与资源循环利用，用于粘土原材料、保温材料或市政建设使用的优质不可再生资源。 同时也促进生态文明建设，对于减少占地、避免环境污染、建设美好城市、建设资源节约型 社会都具有十分重要的意义。
土壤固化剂是一种可以快速并显著改变土壤物理化学性能、使土壤具有工程特性的一种工程材料。土壤固化剂加固土采用就地取材的土壤作为主要建筑材料，可以利用废弃的土壤、渣土、建筑垃圾等作为主要骨料，加入一定的土壤固化剂，改变废弃土壤、渣土、建筑垃圾的理化性质，使其能够作为建筑材料重新被利用。但是，这类传统的土壤固化剂改良土存在着强度不足、生产成本高、耐水性差、污染环境等诸多问题，已经无法满足工程建设和社会发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%～25%、熟石灰30%～40%、水泥35%～45%。
一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%～25%、熟石灰30%～40%、水泥35%～45%。
作为本发明所述用于地铁盾构土资源化的固化剂的一种优选方案，其中：所述路液抗水强基新型环保材料以重量百分比计包括以下组分：粘结剂 45-55％、增强剂 7-16％、分散剂 35-40％。
作为本发明所述用于地铁盾构土资源化的固化剂的一种优选方案，其中：所述粘结剂包括醋酸乙烯酯 - 乙烯共聚物 VAE、苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯三嵌段共聚物 SBS、羧基化丙烯腈 - 丁二烯共聚物、苯乙烯 - 马来酸酐 - 丙烯酸共聚物中的任意一种或多种。
作为本发明所述用于地铁盾构土资源化的固化剂的一种优选方案，其中：所述增强剂包括可水解生成氢氧化铝的含铝化合物。
作为本发明所述用于地铁盾构土资源化的固化剂的一种优选方案，其中：所述分散剂为醋酸乙烯酯溶液。
本发明还提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法，其特征在于：将路液抗水强基新型环保材料、熟石灰以及水泥混合并搅拌均匀。
本发明的有益效果是：
本发明中固化剂的主要成分为高分子共聚物，其与土壤中的矿物和盐等发生化学反应，生成粘粒(粒径<0.005mm)和胶粒(粒径<0.002mm)，生成物粒径小，表面能大，比表面大，具有胶体化学特性。主要典型代表为土壤中的SiO2和Ca(OH)2，在固化剂的高分子共聚物的催化下，生成水化硅酸钙凝胶：Ca0·Si02·H20胶体。Ca0·Si02·H20胶体是一种天然润滑剂，能有效减少土粒间的摩擦力，使得土壤在外界压力下压缩紧实时达到更大的密实度。另一方面，胶体在外界压缩紧实土壤时，可以由此与土壤颗粒的水化膜结合，周围的土壤颗粒也因此粘合在一起，增强了连接力，提高了土壤的抗弯抗拉性能。同时，胶体在固化的过程中，促使土壤排出气、液孔隙，提高土壤的密实度。由此可以得出，加入固化剂后的地铁盾构土，对后期强度增长有着显著的促进作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为不同路液掺量和水泥掺量下盾构渣土的无侧限抗压强度的示意图；
图2为不同路液掺量以及不同养护时间下盾构渣土的微观变化图。
具体实施方式
为使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施方式并结合附图，对本发明作出进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%、熟石灰35%、水泥45%。其中，路液抗水强基新型环保材料是新型高分子聚合物材料，由醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE，氢氧化铝的含铝化合物，醋酸乙烯酯溶液构成。其中，醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE的重量百分比为50%，氢氧化铝的含铝化合物的重量百分比为12%，醋酸乙烯酯溶液的重量百分比为38%。
本实施例还提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法，包括将路液抗水强基新型环保材料、熟石灰以及水泥混合并搅拌均匀。
实施例2：
本实施例提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料22%、熟石灰35%、水泥43%。其中，路液抗水强基新型环保材料是新型高分子聚合物材料，由醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE，氢氧化铝的含铝化合物，醋酸乙烯酯溶液构成。其中，醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE的重量百分比为45%，氢氧化铝的含铝化合物的重量百分比为15%，醋酸乙烯酯溶液的重量百分比为40%。
本实施例还提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法，包括将路液抗水强基新型环保材料、熟石灰以及水泥混合并搅拌均匀。
实施例3：
本实施例提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料25%、熟石灰33%、水泥42%。其中，路液抗水强基新型环保材料是新型高分子聚合物材料，由醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE，氢氧化铝的含铝化合物，醋酸乙烯酯溶液构成。其中，醋酸乙烯酯--乙烯共聚物VAE的重量百分比为55%，氢氧化铝的含铝化合物的重量百分比为8%，醋酸乙烯酯溶液的重量百分比为37%。
本实施例还提供了一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法，包括将路液抗水强基新型环保材料、熟石灰以及水泥混合并搅拌均匀。
上述三个实施例中，固化剂的主要成分为高分子共聚物，其与土壤中的矿物和盐等发生化学反应，生成粘粒(粒径<0.005mm)和胶粒(粒径<0.002mm)，生成物粒径小，表面能大，比表面大，具有胶体化学特性。主要典型代表为土壤中的SiO2和Ca(OH)2，在固化剂的高分子共聚物的催化下，生成水化硅酸钙凝胶：Ca0·Si02·H20胶体。Ca0·Si02·H20胶体是一种天然润滑剂，能有效减少土粒间的摩擦力，使得土壤在外界压力下压缩紧实时达到更大的密实度。另一方面，胶体在外界压缩紧实土壤时，可以由此与土壤颗粒的水化膜结合，周围的土壤颗粒也因此粘合在一起，增强了连接力，提高了土壤的抗弯抗拉性能。同时，胶体在固化的过程中，促使土壤排出气、液孔隙，提高土壤的密实度。由此可以得出，加入固化剂后的地铁盾构土，对后期强度增长有着显著的促进作用。
测量实施例1~3制备的土壤固化剂固化路基后的抗压强度，结果见表1：
表1
由表1的数据可见，在同等石灰水泥剂量下随着路液剂量的增加无侧限抗压强度随之增强。对比不添加路液的强度，具有明显的效果。当配比为 3%石灰+3%水泥+0.015%路液时，7天无侧限抗压强度为1.8MPa，满足城市道路主干道下基层 1.5~2.5MPa 的设计需求。当配比为 4%石灰+4%水泥+0.025%路液时，7 天无侧限抗压强度为3.8MPa，满足城市道路主干道上基层≥3.5MPa 的设计需求。
由实施例1-3的数据可见，7天无侧限抗压强度比最低128.6%，最高175%，远高于《土壤固化外加剂》 CJ/T 486-2015 中≥120%的要求，充分体现出路液对无侧限强度的贡献。
图1为不同路液掺量和水泥掺量下盾构渣土的无侧限抗压强度的示意图。其中，路液掺量的比例为路液的重量占改良土总重量的比。图2为不同路液掺量以及不同养护时间下盾构渣土的微观变化图。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%～25%、熟石灰30%～40%、水泥35%～45%。
2.一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料20%～25%、熟石灰25%～35%、水泥40%～50%。
3.一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料15%～20%、熟石灰35%～40%、水泥40%～45%。
4.一种用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：以重量百分比计包括以下组分：路液抗水强基新型环保材料15%～20%、熟石灰40%～50%、水泥30%～40%。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：所述路液抗水强基新型环保材料以重量百分比计包括以下组分：粘结剂 45-55％、增强剂 7-16％、分散剂 35-40％。
6. 根据权利要求5所述的用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：所述粘结剂包括醋酸乙烯酯 - 乙烯共聚物 VAE、苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯三嵌段共聚物 SBS、羧基化丙烯腈 - 丁二烯共聚物、苯乙烯 - 马来酸酐 - 丙烯酸共聚物中的任意一种或多种。
7.根据权利要求5任一项所述的用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：所述增强剂包括可水解生成氢氧化铝的含铝化合物。
8.根据权利要求5任一项所述的用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：所述分散剂为稀硝酸或有机酯类分散剂。
9.根据权利要求8任一项所述的用于地铁盾构土资源化的固化剂，其特征在于：所述分散剂为醋酸乙烯酯溶液。
10.一种用于地铁盾构土资源化的固化剂的制备方法，其特征在于：将路液抗水强基新型环保材料、熟石灰以及水泥混合并搅拌均匀。
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| CN202210661121.5A CN115010448A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法 |
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|---|---|---|---|
| CN202210661121.5A CN115010448A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法 |
Publications (1)
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| CN115010448A true CN115010448A (zh) | 2022-09-06 |
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| CN202210661121.5A Pending CN115010448A (zh) | 2022-06-13 | 2022-06-13 | 一种用于地铁盾构土资源化的固化剂及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115838256A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-24 | 中铁十局集团第五工程有限公司 | 一种用于道路高液限黏土资源化的固化剂及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11293243A (ja) * | 1998-02-16 | 1999-10-26 | Mitsui Chem Inc | 地盤固結改良剤 |
| JP2003013061A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Natoo Kenkyusho:Kk | 含水泥土の改質処理材 |
| CN103555339A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-02-05 | 李庆辉 | 一种高抗水性土壤固化剂及其应用 |
-
2022
- 2022-06-13 CN CN202210661121.5A patent/CN115010448A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11293243A (ja) * | 1998-02-16 | 1999-10-26 | Mitsui Chem Inc | 地盤固結改良剤 |
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| CN103555339A (zh) * | 2013-10-09 | 2014-02-05 | 李庆辉 | 一种高抗水性土壤固化剂及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邱则有等: "粘土固化剂综述与探讨", 《建筑节能》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115838256A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-24 | 中铁十局集团第五工程有限公司 | 一种用于道路高液限黏土资源化的固化剂及其制备方法 |
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