CN115093188B - 一种透水路面基层用复合型土壤固化剂及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透水路面基层用复合型土壤固化剂及应用，该复合型土壤固化剂包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥：40～55份，石膏：3～5份，粉煤灰：15～25份，熟石灰：5～10份，赤泥：12～15份，吸水性树脂：1～3份，纤维素纤维：1～2份，减水剂1～2份；以重量份计，B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液：55～60份，聚氨酯固化剂：40～45份。本发明复合型土壤固化剂与土壤结合后，可显著加快土壤强度发展，明显提高土壤的整体抗压强度，并可降低收缩，且耐水性好。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种透水路面基层用复合型土壤固化剂及应用。
背景技术
土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与粘土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。土壤固化剂实际上是利用外掺剂对土体进行化学处理，来改变土壤的组成和土体的工程性质，从而提高土体强度，改善土质压实性。
土壤固化剂按组成分为无机类、离子类、有机聚合类三大类，目前市面上的土壤固化剂一般都为单一组成类型的，均存在着各自的不足。比如，无机类土壤固化剂适应性不好，一些酸性强的土壤无法使用；离子类土壤固化剂使用时需要的用水量较大，使用区域有限制；有机类的土壤固化剂普遍的抗水性较差，长期泡水后强度会下降。
公开号为CN112500102A的中国专利申请，其公开的一种多元固体废弃物土壤固化剂，由如下原料按重量比制成：赤泥20％～60％，粉煤灰20％～60％，脱硫石膏5％～15％，石灰5％～10％，普通硅酸盐水泥5％～20％。该土壤固化剂中水泥掺量低，赤泥、粉煤灰、脱硫石膏等固废掺量高，其应用于不会长期浸泡在水中的普通密实路面基层时，强度发展稳定，可以满足使用要求。但是对于透水路面，在雨季时其基层会浸泡在水中，在水的长时间作用下固废掺量高的稳定砂砾基层或稳定土基层易软化，影响强度发展，甚至可能导致路面结构下沉，引起路面开裂，影响美观及使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种透水路面基层用复合型土壤固化剂及应用，该复合型土壤固化剂具有优异的无侧限抗压强度和水稳性，尤其适用透水路面基层。
本发明提供的透水路面基层用复合型土壤固化剂，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为2：1；
以重量份计，A组分包括如下成分：
水泥：40～55份，石膏：3～5份，粉煤灰：15～25份，熟石灰：5～10份，赤泥：12～15份，吸水性树脂：1～3份，纤维素纤维：1～2份，减水剂1～2份；
以重量份计，B组分包括如下成分：
水性聚氨酯乳液：55～60份，聚氨酯固化剂：40～45份。
在一些具体实施方式中，水泥为普通硅酸盐水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥，水泥强度等级为42.5及以上。
在一些具体实施方式中，石膏中SO3含量≥48％，比表面积为450～500m2/kg。
在一些具体实施方式中，粉煤灰采用二级粉煤灰。
在一些具体实施方式中，熟石灰细度为300～500目，其中Ca(OH)2含量大于90％。
在一些具体实施方式中，赤泥细度为120～200目，其经干燥、煅烧、粉磨所得。
在一些具体实施方式中，吸水性树脂为高吸水性树脂，吸水倍率≥800ml/g，过50目筛≥90％。
在一些具体实施方式中，纤维素纤维的直径为15～20μm，长度为2～3mm，比重为1.0～1.2g/cm3。
在一些具体实施方式中，减水剂为萘系粉体减水剂或三聚氰胺类粉体减水剂，减水率≥15％。
在一些具体实施方式中，水性聚氨酯乳液为聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物。
在一些具体实施方式中，聚氨酯固化剂采用异氰酸酯类固化剂。
上述透水路面基层用复合型土壤固化剂的应用，包括：
将水泥、石膏、粉煤灰、熟石灰、赤泥、吸水性树脂、纤维素纤维、减水剂按重量份混合，得A组分；
将水性聚氨酯乳液和聚氨酯固化剂按重量份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：(10～20)：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
和现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：
(1)本发明中水泥、石膏、粉煤灰、赤泥可生成用于固化土壤的胶凝材料，为土壤提供可靠的强度及发展。同时还对粉煤灰和赤泥的回收利用，在降低成本的同时，还绿色环保。
(2)赤泥和熟石灰同时的加入，有效地增强了土壤的碱性环境，有利于A、B组分间的化学反应。
(3)吸水性树脂和减水剂的加入，提高了土壤的保水性，有利于促进土壤后期强度发展。
(4)B组分中的水性聚氨酯乳液、聚氨酯固化剂可与A组分发生交联反应，生产立体的网络结构，立体网络结构可包裹和胶粘土壤中的土粒，使土壤产生有效的抗水性。
(5)纤维素纤维经搅拌后形成细小的纤维丝体，融合在交联的网络结构中，并分布于土壤中，使土壤产生更好的抗拉性，起到抗裂、减小收缩的作用。
(6)本发明复合型土壤固化剂与土壤结合后，可显著加快土壤强度发展，明显提高土壤的整体抗压强度，并可降低收缩，且耐水性好。
(7)本发明复合型土壤固化剂应用于透水路面基层时，可有效防止雨季时因水浸泡导致的基层软化、强度降低而导致的路面破坏。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明作更进一步地解释。其中，实施例仅用于示例性说明，但并不用来限定本发明的实施范围。
本发明技术方案的具体实施方式如下：
本发明提供的透水路面基层用复合型土壤固化剂，包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥：40～55份，石膏：3～5份，粉煤灰：15～25份，熟石灰：5～10份，赤泥：12～15份，吸水性树脂：1～3份，纤维素纤维：1～2份，减水剂1～2份；以重量份计，B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液：55～60份，聚氨酯固化剂：40～45份。
水泥的用量优选为40～50份、50～55份；石膏的用量优选为3～4份、4～5份；粉煤灰的用量优选为22～25份、15～22份；熟石灰的用量优选为5～8份；赤泥的用量优选为15份；吸水性树脂的用量优选为1～2份；纤维素纤维的用量优选为2份；水性聚氨酯乳液的用量优选为58～60份、55～58份；聚氨酯固化剂的用量优选为40～42份、42～45份。
水泥具体可选强度等级为42.5及以上的普通硅酸盐水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥。石膏具体可选SO3含量≥48％、比表面积为450～500m2/kg的硬石膏。粉煤灰具体可选电厂二级粉煤灰。熟石灰具体可选Ca(OH)2含量大于90％、细度为300～500目的熟石灰。赤泥具体可选细度为120～200目的赤泥，赤泥为制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，对该废渣进行干燥、500～600℃下煅烧1h、粉磨得到细度为120～200目的赤泥，作为本发明复合型土壤固化剂的原料。吸水性树脂具体可选吸水倍率≥800ml/g、过50目筛≥90％的高吸水性树脂。纤维素纤维具体可选直径15～20μm、长度为2～3mm、比重为1.0～1.2g/cm3的纤维素纤维。减水剂具体可选减水率≥15％的萘系粉体减水剂或三聚氰胺类粉体减水剂。水性聚氨酯乳液具体采用由聚酯多元醇和聚醚多元醇混合所得的水性聚氨酯乳液。聚氨酯固化剂具体可选异氰酸酯类固化剂。
本发明透水路面基层用复合型土壤固化剂的应用方法为：
按重量份称取水泥、石膏、粉煤灰、熟石灰、赤泥、吸水性树脂、纤维素纤维、减水剂，经混合得A组分；按重量份称取水性聚氨酯乳液和聚氨酯固化剂，经混合得B组分；将A组分、土壤和水按1：(10～20)：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物经铺设、压实，即得透水路面基层；其中，A组分、土壤和水的重量比优选为1：(10～15)：1、1：(15～20)：1。
下面将提供实施例，来进一步说明本发明的技术效果。
实施例和对比例中，石膏均采用市售硬石膏，SO3含量54％，比表面积450m2/kg；粉煤灰均采用电厂Ⅱ级粉煤灰；熟石灰均采用市售熟石灰，Ca(OH)2含量91％，细度325目；赤泥均采用经过干燥、煅烧、粉磨，细度120～200目；吸水性树脂均采用市售高吸水性树脂，吸水倍率800ml/g，过50目筛95％；纤维素纤维的比重1.0g/cm3，直径20μm，长度3mm；水性聚氨酯乳液均采用XD2180型水性聚氨酯乳液，其为聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物，其中固含量55％，粘度800mPa·s，羟值570mgKOH/g；聚氨酯固化剂均采用XD2181型异氰酸酯类固化剂，其粘度300mPa·s，密度1.2g/cm3，异氰酸根含量32％
实施例1
本实施例中水泥采用P.O 42.5普通硅酸盐水泥；减水剂采用粉体萘系减水剂，其减水率18％。本实施例中A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥55份，石膏5份，粉煤灰15份，熟石灰8份，赤泥12份，吸水性树脂2份，纤维素纤维1份，减水剂2份；B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液55份，聚氨酯固化剂45份。
本实施例的应用方法为：
将水泥55份、石膏5份、粉煤灰15份、熟石灰8份、赤泥12份、吸水性树脂2份、纤维素纤维1份、减水剂2份混合，得A组分；
将水性聚氨酯乳液55份和聚氨酯固化剂45份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：20：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
实施例2
本实施例中水泥采用CA60铝酸盐水泥；减水剂采用粉体三聚氰胺类减水剂，减水率20％。本实施例中A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥50份，石膏4份，粉煤灰22份，熟石灰5份，赤泥15份，吸水性树脂1份，纤维素纤维2份，减水剂1份；B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液58份，聚氨酯固化剂42份。
本实施例的应用方法为：
将水泥50份、石膏4份、粉煤灰22份、熟石灰5份、赤泥15份、吸水性树脂1份、纤维素纤维2份、减水剂1份，得A组分；
将水性聚氨酯乳液58份和聚氨酯固化剂42份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：15：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
实施例3
本实施例中水泥采用P.O 52.5普通硅酸盐水泥；减水剂采用粉体萘系减水剂，减水率18％。本实施例中A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥40份，石膏3份，粉煤灰25份，熟石灰10份，赤泥15份，吸水性树脂3份，纤维素纤维2份，减水剂2份；B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液60份，聚氨酯固化剂40份。
本实施例的应用方法为：
将水泥40份、石膏3份、粉煤灰25份、熟石灰10份、赤泥15份、吸水性树脂3份、纤维素纤维2份、减水剂2份，得A组分；
将水性聚氨酯乳液60份和聚氨酯固化剂40份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：10：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
对比例1
本实施例中水泥采用P.O 52.5普通硅酸盐水泥；减水剂采用粉体萘系减水剂，减水率18％。本实施例中A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥35份，石膏3份，粉煤灰27份，熟石灰10份，赤泥18份，吸水性树脂3份，纤维素纤维2份，减水剂2份；B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液55份、聚氨酯固化剂45份。
本对比例的应用方法为：
将水泥35份、石膏3份、粉煤灰27份、熟石灰10份、赤泥18份、吸水性树脂3份、纤维素纤维2份、减水剂2份，得A组分；
将水性聚氨酯乳液55份和聚氨酯固化剂45份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：10：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
对比例2
本实施例中水泥采用CA60铝酸盐水泥；减水剂采用粉体三聚氰胺类减水剂，减水率20％。本实施例中A组分和B组分的重量比为2：1；以重量份计，A组分包括如下成分：水泥50份，石膏4份，粉煤灰22份，熟石灰5份，赤泥15份，吸水性树脂1份，纤维素纤维2份，减水剂1份；B组分包括如下成分：水性聚氨酯乳液65份，聚氨酯固化剂35份。
本对比例的应用方法为：
将水泥50份、石膏4份、粉煤灰22份、熟石灰5份、赤泥15份、吸水性树脂1份、纤维素纤维2份、减水剂1份，得A组分；
将水性聚氨酯乳液65份和聚氨酯固化剂35份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：15：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
按照标准CJ/T 486-2015《土壤固化外加剂》对实施例1～3以及对比例1～2所掺加复合固化剂的土壤分别进行性能检测，性能参数值见表1。从表1可以看出，相对对比例1～2，本发明实施例1～3均显著提高了土壤的强度和抗水性，因此本发明复合型土壤固化剂应用于透水路面基层时，可有效防止雨季时水浸泡所导致的不利影响。
表1实施例1～与对比例1～2的性能参数数据
以上所述仅是本发明的实施例，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种透水路面基层用复合型土壤固化剂，其特征是：
包括A组分和B组分，A组分和B组分的重量比为2：1；
以重量份计，A组分包括如下成分：
水泥：40～55份，石膏：3～5份，粉煤灰：15～25份，熟石灰：5～10份，赤泥：12～15份，吸水性树脂：1～3份，纤维素纤维：1～2份，减水剂1～2份；
以重量份计，B组分包括如下成分：
水性聚氨酯乳液：55～60份，聚氨酯固化剂：40～45份；
所述水性聚氨酯乳液为聚酯多元醇和聚醚多元醇的混合物；
所述聚氨酯固化剂采用异氰酸酯类固化剂；
所述水泥为强度等级为42.5及以上的普通硅酸盐水泥、高铝水泥或硫铝酸盐水泥；
所述石膏为SO3含量≥48％，比表面积为450～500m2/kg的硬石膏；
所述熟石灰细度为300～500目，其中Ca(OH)2含量大于90％；
所述赤泥细度为120～200目；
所述纤维素纤维的直径为15～20μm，长度为2～3mm，比重为1.0～1.2g/cm3；
所述减水剂为萘系粉体减水剂或三聚氰胺类粉体减水剂，减水率≥15％。
2.权利要求1所述透水路面基层用复合型土壤固化剂的应用，其特征是：
将水泥、石膏、粉煤灰、熟石灰、赤泥、吸水性树脂、纤维素纤维、减水剂按重量份混合，得A组分；
将水性聚氨酯乳液和聚氨酯固化剂按重量份混合，得B组分；
将A组分、土壤和水按1：(10～20)：1的重量比混合，再加入B组分搅拌，所得拌合物用于铺设透水路面基层。
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