CN115849773A - 一种土壤固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤固化剂，按质量份计，所述固化剂包括60‑70份氢氧化钙、1‑10份纳米级二氧化硅、15‑20份SiO2、8‑11份Al2O3、0.5‑1份FeO、2‑3份Fe2O3、0.8‑1.2份CaO、0.2‑0.5份MgO、0.2‑0.6份K2O、0.05‑0.1份SO3、0.1‑0.2份硫酸盐、2‑5份硅酸盐、2‑8份改性助剂、0.5‑1份交联剂、6‑8份去离子水。本发明公开的土壤固化剂适用于含水量小于15％的土壤，可以延长混凝土的凝结时间，提供2‑3天的施工时间，固化后土壤抗压强度高，耐水性强。本发明公开的土壤固化剂制作工艺简单，安全环保，综合性能好。
Description
技术领域
本发明涉及E01C3/04领域，具体涉及一种土壤固化剂及其制备方法。
背景技术
混凝土是现代建筑工程中常用的建筑材料，用量大、用途广，伴随着现代化建设与发展，自然砂石资源消耗殆尽，一些经济发达地区的砂石材料已经无法满足日常建设。地球表面岩土经过风化等自然过程形成土，土是一种容易获得并且价格便宜的建筑材料，在土壤中加入固化剂，将松散的土地变成致密的材料，可以得到环保的新型工程材料。
CN103013526B公开了一种土壤固化剂及土壤固化方法，土壤固化剂含有粉煤灰、石灰、水玻璃、烧碱、石膏等成分，该土壤固化剂固化土壤抗渗透性、抗裂性、抗冻性能好，凝固时间快。这就导致施工时间短，混凝土需要现用现配。
CN110981320A公开了一种预拌固化土，该固化土包括土壤固化剂和缓凝剂、增稠剂、防水剂，使用该发明配制的预拌固化土的凝结时间为4-15小时，可以延长作业时间。本发明公开的预拌固化土凝结时间虽然延长为4-15小时，但是凝结时间还是较短，不适宜长距离运输。
发明内容
为解决上述问题，本发明一方面公开了一种土壤固化剂，按质量份计，所述固化剂包括60-70份氢氧化钙、1-10份纳米级二氧化硅、15-20份SiO2、8-11份Al2O3、0.5-1份FeO、2-3份Fe2O3、0.8-1.2份CaO、0.2-0.5份MgO、0.2-0.6份K2O、0.05-0.1份SO3、0.1-0.2份硫酸盐、2-5份硅酸盐、2-8份改性助剂、0.5-1份交联剂、6-8份去离子水。
进一步，所述纳米级二氧化硅为亲水型气相二氧化硅。
进一步，所述亲水型气相二氧化硅比表面积为170-230m2/g。
所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌中的一种或多种。
进一步，所述硫酸盐优选为硫酸钠和硫酸锌的复配，质量比为1：1。
所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙中的一种或多种。
进一步，所述硅酸盐优选为硅酸钙。
所述改性助剂包括有机酸、有机酸盐、含有酚羟基的芳香族化合物中的一种或多种。
进一步，所述有机酸包括柠檬酸、苹果酸、乳酸中的一种或多种。
进一步，所述有机酸盐包括柠檬酸钠、柠檬酸铝、柠檬酸中的一种或多种。
进一步，所述含有酚羟基的芳香族化合物包括苯酚、对苯二酚中的一种或多种。
优选的一种方案，所述改性助剂为柠檬酸和对苯二酚的复配，质量比为(3-5)：(1-2)。
所述交联剂为异氰酸酯类交联剂。
进一步，所述异氰酸酯类交联剂选自六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、N-(P-马来酰亚胺基苯基)异氰酸酯中的一种或多种。
优选的一种方案，所述异氰酸酯类交联剂选自六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯。
本发明另一方面公开了一种土壤固化剂的制备方法，将所述原料混合即得。
有益效果：
1、本发明按质量份计加入60-70份氢氧化钙、15-20份SiO2、8-11份Al2O3，适用于含水量小于15％的土壤，土壤抗压强度高，耐水性强。
2、本发明加入比表面积为170-230m2/g的亲水型气相二氧化硅，与改性剂和交联剂协同作用，可以提高土壤的稳定性，提高抗压强度。
3、本发明土壤固化剂加入柠檬酸和对苯二酚，并且质量比为(3-5)：(1-2)，可以延长混凝土的凝结时间，提供2-3天的施工时间。
4、本发明公开的土壤固化剂制作工艺简单，安全环保。
5、本发明公开的土壤固化剂为无机-有机复合固化剂，综合性能有益。
具体实施方式
实施例1
本实施例1一方面公开了一种土壤固化剂，按质量份计，所述固化剂包括60份氢氧化钙、1份亲水型气相二氧化硅、15份SiO2、8份Al2O3、0.5份FeO、2份Fe2O3、0.8份CaO、0.2份MgO、0.2份K2O、0.05份SO3、0.05份硫酸钠、0.05份硫酸锌、2份硅酸钙、2份改性助剂、0.5份六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯、6份去离子水。
所述改性助剂为柠檬酸和对苯二酚，质量比为3：2。
本实施例1另一方面公开了一种土壤固化剂的制备方法，将所述原料混合即得。
所述亲水型气相二氧化硅，购自于北京德科岛金科技有限公司，型号为DK-SiO2-30。
实施例2
本实施例2一方面公开了一种土壤固化剂，按质量份计，所述固化剂包括70份氢氧化钙、10份亲水型气相二氧化硅、20份SiO2、11份Al2O3、1份FeO、3份Fe2O3、1.2份CaO、0.5份MgO、0.6份K2O、0.1份SO3、0.1份硫酸钠、0.1份硫酸锌、5份硅酸钙、8份改性助剂、1份六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯、8份去离子水。
所述改性助剂为柠檬酸和对苯二酚，质量比为5：1。
本实施例2另一方面公开了一种土壤固化剂的制备方法，将所述原料混合即得。
所述亲水型气相二氧化硅，购自于北京德科岛金科技有限公司，型号为DK-SiO2-30。
实施例3
本实施例3一方面公开了一种土壤固化剂，按质量份计，所述固化剂包括65份氢氧化钙、6份亲水型气相二氧化硅、18份SiO2、10份Al2O3、0.7份FeO、2.5份Fe2O3、1份CaO、0.3份MgO、0.4份K2O、0.07份SO3、0.08份硫酸钠、0.08份硫酸锌、3.5份硅酸钙、6份改性助剂、0.7份六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯、7份去离子水。
所述改性助剂为柠檬酸和对苯二酚，质量比为4：1.5。
本实施例3另一方面公开了一种土壤固化剂的制备方法，将所述原料混合即得。
所述亲水型气相二氧化硅，购自于北京德科岛金科技有限公司，型号为DK-SiO2-30。
对比例1
所述改性助剂为柠檬酸钠和苯酚，质量比为4：1.5，其余同实施例3。
对比例2
所述改性助剂为柠檬酸和对苯二酚，质量比为1：5，其余同实施例3。
对比例3
按质量份计，所述固化剂包括20份氢氧化钙、15份亲水型气相二氧化硅、10份SiO2、12份Al2O3，所述亲水型气相二氧化硅，购自于北京德科岛金科技有限公司，型号为DK-SiO2-15，其余同实施例3。
性能测试
将实施例1-3、对比例1-3的固化剂用于固化土壤，土壤含水率为15％，每立方淤泥掺入50kg本固化剂搅匀，按照《公路土工试验规程》(JTG E40-2007)标准，进行加州承载比试验，结果见下表：
根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG T0808-2009)，采用(顶面法)对实施例1-3、对比例1-3固化后土壤进行抗压回弹模量试验以及抗冲刷试验，结果见下表：
Claims (10)
1.一种土壤固化剂，其特征在于，按质量份计，所述固化剂包括60-70份氢氧化钙、1-10份纳米级二氧化硅、15-20份SiO2、8-11份Al2O3、0.5-1份FeO、2-3份Fe2O3、0.8-1.2份CaO、0.2-0.5份MgO、0.2-0.6份K2O、0.05-0.1份SO3、0.1-0.2份硫酸盐、2-5份硅酸盐、2-8份改性助剂、0.5-1份交联剂、6-8份去离子水。
2.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，所述纳米级二氧化硅为亲水型气相二氧化硅。
3.根据权利要求2所述的土壤固化剂，其特征在于，所述亲水型气相二氧化硅比表面积为170-230m2/g。
4.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸钠、硫酸钾、硫酸锌中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，所述硅酸盐包括硅酸钠、硅酸钾、硅酸钙中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，所述改性助剂包括有机酸、有机酸盐、含有酚羟基的芳香族化合物中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的土壤固化剂，其特征在于，所述有机酸包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸中的一种或多种；所述有机酸盐包括柠檬酸钠、柠檬酸铝中的一种或多种；所述含有酚羟基的芳香族化合物包括苯酚、对苯二酚中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，所述交联剂为异氰酸酯类交联剂。
9.根据权利要求8所述的土壤固化剂，其特征在于，所述异氰酸酯类交联剂选自六亚甲基二异氰酸酯基聚异氰酸酯、3-异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、N-(P-马来酰亚胺基苯基)异氰酸酯中的一种或多种。
10.一种根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，按质量份计，将所述原料混合即得。
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