CN117264635A - 土壤固化剂及制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法 - Google Patents

土壤固化剂及制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法 Download PDF

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CN117264635A CN202310990857.1A CN202310990857A CN117264635A CN 117264635 A CN117264635 A CN 117264635A CN 202310990857 A CN202310990857 A CN 202310990857A CN 117264635 A CN117264635 A CN 117264635A
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杨桂荣
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Abstract

本申请涉及土壤固化剂及制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法，土壤固化剂包括：木质磺酸钙，聚羧酸钠，氢氧化锂，磷酸二氢铝，甘油三酯，氨基磺酸，硅溶胶，经聚丙烯酰胺处理的竹纤维，水。矿区内外道路施工处置固废方法包括拌料：将土、水泥、固废料和土壤固化混匀，水泥的质量为土质量的3‑10％，土壤固化剂的质量为土质量的0.015‑0.02％，固废料的质量为土质量的85‑90％；摊铺；碾压。本申请土壤固化剂可以有效固化土壤，并使土壤固化后获得较优的抗压能力；同时利用固废料如粉煤灰和煤矸石进行矿区内外包括矿井下巷道和矿井上的道路和场平施工，结合土壤固化剂，不仅可以提高道路抗压能力，还可实现资源再利用的效果。

Description

土壤固化剂及制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法
技术领域
本申请涉及土壤固化的领域，尤其是涉及土壤固化剂及其制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法。
背景技术
土壤固化剂是指能够改善和提高土壤技术性能的材料，利用土壤固化剂加固土壤的目的是为了获得比天然土更高的强度、更好的整体性和抗渗性。在工程建筑中，采用土壤固化剂可以替代石灰、水泥、碎石、砾石等传统筑路材料，并且具有用量少、就地取材、固化速度快、造漆强度高、节省施工时间、降低工程造价等优点，因此在公路路基、铁路路基、堤坝固化、建筑物地基、机场平整固化、边坡固定等诸多领域中都得到了广泛应用。
在现有技术中，土壤固化剂主要分为固态土壤固化剂和液态土壤固化剂两类。现有的液态土壤固化剂大多呈强酸性或强碱性，在使用过程中不仅会给操作者带来很大的危险，而且会对实用场所周围的生态环境造成一定的破坏。此外，现有的液态土壤固化剂的抗压能力较差，其生产过程不仅能耗较高，而且存在不同程度的环境污染问题。
为此，本申请通过研究，经过调整土壤固化剂配方，使土壤固化剂不会呈强酸性或强碱性，在达到固化土壤的同时更具环保性；另外，本申请研究发现，将本申请的土壤固化剂和固废料一起使用，如将粉煤灰和煤矸石作为固废料与本申请的土壤固化剂一同使用，不仅达到了资源再利用、节能环保的目的，而且土壤固化剂可以将混合有固废料的土壤有效固化，将其应用于道路施工中可以有效提高道路的抗压能力，尤其是应用于矿井下巷道和矿井上道路施工，可以有效利用煤矿开采中产生的固废料，真正实现了资源再利用的目的。
发明内容
为了提高土壤固化剂的固化效果，本申请提供土壤固化剂及制备方法及矿区内外道路施工处置固废方法。
本申请提供的土壤固化剂采用如下的技术方案：
土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质磺酸钙4-10份，聚羧酸钠9-12份，氢氧化锂15-20份，磷酸二氢铝8-12份，甘油三酯10-15份，氨基磺酸9-14份，硅溶胶8-10份，经聚丙烯酰胺处理的竹纤维10-15份，水70-90份。
通过采用上述技术方案，木质素磺酸钙具有亲水基团和憎水基团，憎水基团定向吸附于土壤颗粒的表面，亲水基团指向水溶液，组成吸附膜，使得土壤颗粒因表面相同电荷相互排斥而被分散，从土壤颗粒之间释放出多余的水分，从而加快土壤固化；同时，木质素磺酸钙、聚羧酸钠和氢氧化锂相互配合可增加固化剂的碱性，磷酸二氢铝、甘油三酯和氨基磺酸相互配合可以增加固化剂的酸性，从而制备得到的固化剂pH适中，不会呈强酸性或强碱性；硅溶胶具有较强的渗透力，硅溶胶渗入土壤颗粒之间后，硅溶胶的无数胶团产生的网络空隙可吸附土壤颗粒，促使土壤颗粒团聚，同时，竹纤维具有一定的吸水性，水分自土壤颗粒之间释放后可被竹纤维吸收，从而进一步加快土壤颗粒释放水分并发生团聚，并且，竹纤维填充在硅溶胶之间，与硅溶胶一同作用，可以加强固化后土壤的强度。
另外，本申请利用聚丙烯酰胺处理竹纤维之后，聚丙烯酰胺的线形分子链可以和硅溶胶的网络结构交叉缠结，聚丙烯酰胺中的酰胺基和硅溶胶中的羟基可以形成氢键，从而进一步加强聚丙烯酰胺和硅溶胶之间的交叉缠结，使得固化后的土壤强度得到增加。
优选的，所述经聚丙烯酰胺处理的竹纤维采用以下方法制备：将硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺水溶液混匀，然后加入竹纤维，于60-70℃下反应30-60min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。
优选的，所述硅溶胶与经聚丙烯酰胺处理的竹纤维的质量比为1：(1.3-1.5)。
通过采用上述技术方案，硅溶胶具有成膜性和吸附性，能够起到包裹土壤颗粒的作用，硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维配合使用时，竹纤维的添加比例如果太低，不利于竹纤维吸收土壤颗粒释放出来的水分，不利于硅溶胶包裹土壤颗粒、增加土壤颗粒团聚；如果竹纤维的添加比例太大，竹纤维吸收的水分过多又会起到吸水保水的效果，可能还会使土壤颗粒吸收水分，也会不利于土壤颗粒团聚。本申请将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维以特定的比例进行复配，使得竹纤维能够吸收土壤颗粒释放的水分，促进硅溶胶包裹土壤颗粒从而促进土壤颗粒聚集，从而达到固化土壤的目的。
优选的，所述竹纤维的目数为60-80目。
通过采用上述技术方案，有利于竹纤维填充到土壤颗粒之间起到加强土壤固化后强度的作用。
一种土壤固化剂的制备方法，包括如下步骤：
按配比，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热溶解，静置，得第一混合液；
按配比，将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热混匀，得第二混合液；
按配比，将第二混合液加热至100-120℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
按配比，将第一混合液和第三混合液混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和氯化钠饱和溶液混匀，于60-70℃下持续搅拌30-60min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
按配比，将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入初品中，混匀，得土壤固化剂。
通过采用上述技术方案，制备方法简单，第一混合液和第三混合液混合时以质量比1：1混合，所得第四混合液pH在5-7之间，酸碱性适中，使得后续制得的土壤固化剂不会呈强酸性或强碱性。
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和土壤固化剂拌合均匀，水泥的质量为土质量的3-10％，土壤固化剂的质量为土质量的0.015-0.02％，固废料的质量为土质量的85-90％；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20-50cm；
碾压：将摊铺好的料碾压压实。
通过采用上述技术方案，将固废料和土壤拌合进行道路施工，可以有效减少传统砂石的使用，有效利用固废料可实现资源的再利用，对生态环境也有一定的保护意义。
优选的，拌料之前，先将土壤固化剂与水以质量比1：(150-200)混合，然后再进行拌料。
优选的，固废料包括质量比为1：(3-8)的粉煤灰和煤矸石。
通过采用上述技术方案，粉煤灰主要是电厂的排放物，其堆放不仅占用大量土地，而且污染环境，将其用于道路施工，不仅可以达到资源再利用的目的，而且可以有效提到道路的力学性能；煤矸石主要是煤矿建设、开采和加工过程中排放的废弃岩石，将煤矸石和粉煤灰用于道路施工，煤矸石和粉煤灰中含有的铝、铁、钙、镁等氧化物，在适当的湿度和温度条件下，可以与水泥中的氢氧化钙反应，产生水合煤矸石酸钙和水铝，呈现凝胶状态和纤维状结晶体，从而可以增强土壤颗粒之间的粘附性和连接性，可以有效增强道路的载荷强度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请利用木质素磺酸钙、聚羧酸钠和氢氧化锂的相互配合增加固化剂的碱性，利用磷酸二氢铝、甘油三酯和氨基磺酸的相互配合增加固化剂的酸性，从而制备得到的固化剂pH适中，不会呈强酸性或强碱性；同时利用硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维有效提高土壤固化后的抗压能力；
2.本申请将固废料煤矸石和粉煤灰用于道路施工中，不仅实现了资源再利用、节能环保的目的，而且还有效提高道路的抗压能力。
具体实施方式
以下对本申请作进一步详细说明。
本申请中，聚丙烯酰胺购买自新乡市灵龙水处理材料，型号为XF01；本申请所用磷酸二氢铝为液体磷酸二氢铝，其中五氧化二磷的重量百分含量为35％，氧化铝的重量百分含量为10％；硅溶胶购买自杭州吉康材料，型号为SS-S10WJ；其他原料均可通过市售获得。
制备例1
将质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺以质量比为1：1混合制成处理液，然后将处理液与竹纤维以质量比为1：1混合，于60℃下反应30min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。其中，竹纤维的目数为50目。
制备例2
将质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺以质量比为1：1混合制成处理液，然后将处理液与竹纤维以质量比为1：1混合，于70℃下反应60min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。其中，竹纤维的目数为50目。
制备例3
将质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺以质量比为1：1混合制成处理液，然后将处理液与竹纤维以质量比为1：1混合，于60℃下反应30min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。其中，竹纤维的目数为60目。
制备例4
将质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺以质量比为1：1混合制成处理液，然后将处理液与竹纤维以质量比为1：1混合，于60℃下反应30min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。其中，竹纤维的目数为80目。
制备例5
将质量浓度为3％的硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺以质量比为1：1混合制成处理液，然后将处理液与竹纤维以质量比为1：1混合，于60℃下反应30min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。其中，竹纤维的目数为90目。
实施例1
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例2
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙70g，聚羧酸钠100g，氢氧化锂170g，磷酸二氢铝100g，甘油三酯130g，氨基磺酸120g，蒸馏水800g，硅溶胶90g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维130g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至120℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于70℃混合，并持续搅拌60min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例3
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙100g，聚羧酸钠120g，氢氧化锂200g，磷酸二氢铝120g，甘油三酯150g，氨基磺酸140g，蒸馏水900g，硅溶胶100g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维120g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例4
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维104g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例5
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维112g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例6
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维120g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例7
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维150g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例8
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例2中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例9
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例3中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例10
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例4中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例11
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，制备例5中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
实施例12
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例13
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的10％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.02％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：200进行稀释；固废料的质量为土质量的90％，固废料由质量比为1：8的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为50cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例14
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例4中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例15
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例5中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的83％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例16
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例6中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例17
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例7中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例18
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例8中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例19
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例9中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例20
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例10中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例21
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例11中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例22
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：5的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例23
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：1的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
实施例24
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：7的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例1
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水880g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得土壤固化剂。
对比例2
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶180g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
对比例3
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，制备例1中的经聚丙烯酰胺处理的竹纤维180g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
对比例4
一种土壤固化剂，制备原料包括如下重量份的组分：木质素磺酸钙40g，聚羧酸钠90g，氢氧化锂150g，磷酸二氢铝80g，甘油三酯100g，氨基磺酸90g，蒸馏水700g，硅溶胶80g，竹纤维100g。
制备时，准确称取各原料，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热至60℃搅拌溶解，并静置保温24h，得第一混合液；
将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热至40℃搅拌混合，搅拌30min，得第二混合液；
将第二混合液加热至100℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
于60℃，将第一混合液和第三混合液以1：1质量比混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和饱和氯化钠溶液以1：1质量比于60℃混合，并持续搅拌30min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
将硅溶胶和竹纤维加入到初品中，混匀，得土壤固化剂。
对比例5
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和对比例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例6
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和对比例2中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例7
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和对比例3中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为40cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例8
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和对比例4中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料由质量比为1：3的粉煤灰和煤矸石混合而成；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例9
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料为粉煤灰；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
对比例10
矿区内外道路施工处置固废方法，包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和实施例1中的土壤固化剂拌合均匀，其中，水泥的质量为土质量的3％，土壤固化剂的质量为土质量比的0.015％，土壤固化剂在与土拌合前，先与水以质量比1：150进行稀释；固废料的质量为土质量的85％，固废料为煤矸石；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20cm；
碾压：利用压路机将摊铺好的料碾压压实，即完成道路施工。
性能检测
参照实施例12至实施例21、对比例4至对比例6中的道路施工处置固废方法制作试件，每个试件的压实度均为96％，试件密封后采用20℃进行恒温养生，然后针对每个试件进行无侧限抗压强度试验。
表1无侧限抗压强度试验结果
参照表1，与对比例5、对比例6和对比例7相比，实施例12和实施例13中试件的无侧限抗压强度更优，表明将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维复配使用，能够使土壤固化后获得较优的抗压能力。
结合实施例12、实施例14至实施例17，实施例14至实施例16中的试件具有更优的抗压能力。分析认为，将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维以特定的比例进行复配，可以促进竹纤维吸收土壤颗粒释放出的水分，同时促进硅溶胶包裹土壤颗粒使土壤颗粒进行团聚，从而可以达到固化土壤的目的。同时，硅溶胶和竹纤维有效连接土壤颗粒，能够显著提高土壤固化后的抗压强度。
结合实施例12、实施例19至实施例21，实施例19和实施例20中试件表现出更优的抗压能力，表明竹纤维的目数影响竹纤维对土壤固化后强度的增强作用，通过限定竹纤维的目数可确保土壤固化后具有较优的抗压能力。
与对比例9和对比例10相比，实施例12、实施例22至实施例24中的试件表现出更好的抗压能力，表明将粉煤灰和煤矸石复配使用，可以有效提高土壤固化后的强度。其中，实施例12和实施例22中试件的抗压能力更优，表明粉煤灰和煤矸石以特定的比例进行复配，能够更好的提高土壤固化后的强度。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种土壤固化剂，其特征在于：制备原料包括如下重量份的组分：木质磺酸钙4-10份，聚羧酸钠9-12份，氢氧化锂15-20份，磷酸二氢铝8-12份，甘油三酯10-15份，氨基磺酸9-14份，硅溶胶8-10份，经聚丙烯酰胺处理的竹纤维10-15份，水70-90份。
2.根据权利要求1所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述经聚丙烯酰胺处理的竹纤维采用以下方法制备：将硅烷偶联剂水溶液和聚丙烯酰胺水溶液混匀，然后加入竹纤维，于60-70℃下反应30-60min，结束后过滤干燥，得经聚丙烯酰胺处理的竹纤维。
3.根据权利要求2所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述硅溶胶与经聚丙烯酰胺处理的竹纤维的质量比为1：(1.3-1.5)。
4.根据权利要求2所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述竹纤维的目数为60-80目。
5.权利要求1-4任一项所述的一种土壤固化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
按配比，将木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂和水混合，加热溶解，静置，得第一混合液；
按配比，将磷酸二氢铝和甘油三酯混合，加热混匀，得第二混合液；
按配比，将第二混合液加热至100-120℃，加入氨基磺酸，混匀后，得第三混合液；
按配比，将第一混合液和第三混合液混合，搅拌均匀，得第四混合液；
将第四混合液和氯化钠饱和溶液混匀，于60-70℃下持续搅拌30-60min，静置后分层，取上层液进行过滤，得初品；
按配比，将硅溶胶和经聚丙烯酰胺处理的竹纤维加入初品中，混匀，得土壤固化剂。
6.矿区内外道路施工处置固废方法，其特征在于：包括如下步骤：
拌料：将土、水泥、固废料和权利要求1-4任一项所述的土壤固化剂拌合均匀，水泥的质量为土质量的3-10％，土壤固化剂的质量为土质量的0.015-0.02％，固废料的质量为土质量的85-90％；
摊铺：将拌合好的料摊铺均匀，摊铺厚度为20-50cm；
碾压：将摊铺好的料碾压压实。
7.根据权利要求6所述的矿区内外道路施工处置固废方法，其特征在于：拌料之前，先将土壤固化剂与水以质量比1：(150-200)混合，然后再进行拌料。
8.根据权利要求6所述的矿区内外道路施工处置固废方法，其特征在于：固废料包括质量比为1：(3-8)的粉煤灰和煤矸石。
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