砂性土质固化剂.pdf

一种砂性土质固化剂，包括主添加剂和助剂，其中主添加剂由氨基磺酸、水溶性硅油、三乙醇胺、氢氟酸、Na2SO4、壬基酚聚氧乙烯醚、山梨醇单月桂酸酯、H2O组成，助剂由氟硅酸盐、硫酸盐、氯化铝中至少一种或两种以上的混合物与表面活性剂混合组成。本发明是一种电离子溶液型土质固化剂，与土体的反应充分而耐久，使得加固效果可保持长期稳定。该土质固化剂对人体、牲畜、植物和大自然均无损害，是一种环保型筑路材料。早期强度高，抗渗、抗裂、抗冻性能好。用量少、运输费用低，施工方便，采用固化剂加固路基土，避免大量运输砂石类材料，节省工程造价，有良好的社会和经济效益。

1、  一种砂性土质固化剂，其特征在于：包括主添加剂和助剂，其中主添加剂重量百分比组成为：
氨基磺酸15％-20％
水溶性硅油5％-20％
三乙醇胺5％-15％
氢氟酸10％-30％
Na₂SO₄4％-6％
壬基酚聚氧乙烯醚4％
山梨醇单月桂酸酯2％
H₂O30％；
助剂：
氟硅酸镁、硫酸铝、氯化铝中至少一种或两种以上的混合物与表面活性剂混合组成，二者的重量百分比组成为93-95∶5-7；
表面活性剂为烷基苯环氧乙烷缩合物。

砂性土质固化剂
技术领域
本发明涉及一种公路工程建设材料，尤其是涉及一种适用于道路工程中的路基建设、铺设乡间公路、油田公路、江河堤坝、广场等工程中加固土体的砂性土质固化剂。
背景技术
土质固化材料是用于改善土的物理-力学性质以适应工程技术要求的新型化学材料，可对道路、码头、港口等各类工程进行地基土处理加固。按照材料的物质特点，土质固化剂可以分为以下三大类型：
1无机结合料
无机结合料是一种传统的固化材料，包括水泥、石灰和粉煤灰等，它们可单独使用，也可按一定的比例混合使用。水泥、石灰、粉煤灰作为最传统的土壤固化材料在筑路工程中应用广泛，但是这些材料存在明显缺陷，如水泥收缩大、易开裂、协调性及适用性差、成本高。石灰、粉煤灰初期强度低、易软化、水稳性差等，对于砂性土工程的施工，石灰往往满足不了工程的需要，使用水泥则存在加量大，成本高等问题。并且，石灰和水泥类筑路材料的生产中产生大量的CO₂，为保护全球气候，这些产品必将受到限制。
2离子类土质固化剂
离子固化剂(EN-1、ISS、Roadgood)是一种由多个强离子组合而成的化学物质，其作用机理是将粘土矿物内部吸附水去除，使土由亲水性变成憎水性，在常规压实机械碾压后，能有效地改进土的工程性质，提高土的防渗性等。这种固化剂对土壤成分有一定的要求，而且价格很高.这也在很大程度上限制了其应用。
3有机类土质固化剂
此类稳定剂一般呈液态，种类很多，目前市场比较知名的产品有：南非约翰尼斯堡公司生产的康耐(CON-AID)、美国SOILROCK公司的S型稳定剂和TOP-SEAL(美德克萨斯洲土壤控制公司，一种液态的丙烯酸联合乳胶聚合物)，这类产品的应用，国内报道仅限于室内试验以及初步分析评价。该类产品用量大，掺量一般在0.1～1％范围内，并且如TOP-SEAL产品并不能改善土体的水稳定性和冰冻稳定性，其在实际筑路工程中的应用迄今还无人报道。
综上所述，传统的筑路材料存在着明显的缺陷，并且在施工过程中对环境造成一定的污染。目前虽然也出现了高聚物和电离子溶液的固化剂，但高聚物类还不够完善，电离子溶液固化剂对土壤成分要求苛刻，且成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种早期强度高、抗渗、抗裂、抗冻性能好的环保型筑路材料，用量少、运输费用低，施工方便，采用固化剂加固路基土，避免大量运输砂石类材料，节省工程造价。
为解决上述技术问题，本发明提供一种砂性土质固化剂，其特征在于：包括主添加剂和助剂，其中主添加剂重量百分比组成为：
氨基磺酸  15％-20％
水溶性硅油  5％-20％
三乙醇胺  5％-15％
氢氟酸  10％-30％
Na₂SO₄  4％-6％
壬基酚聚氧乙烯醚  4％
山梨醇单月桂酸酯  2％
H₂O30％
土质固化剂助剂：
氟硅酸镁、硫酸铝、氯化铝中至少一种或两种以上的混合物与表面活性剂混合组成，二者的重量百分比组成为：93-95∶5-7。
表面活性剂为烷基苯环氧乙烷缩合物。
上述固化剂主添加剂生产工艺简述如下：
采用2M³反应釜，在充分搅拌下，加入总质量的30％水，然后依次加入氨基磺酸、氢氟酸、水溶性硅油、三乙醇胺和Na₂SO₄、壬基酚聚氧乙烯醚、山梨醇单月桂酸酯，反应结束所得物为水溶性良好的褐色液体。
土质固化剂助剂工艺简述：
采用混拌的方法，在混拌机中按二者的比例进行混拌，均匀后即可。
本发明所用原料壬基酚聚氧乙烯醚、山梨醇单月桂酸酯可到山东德州华联助剂厂购买。
本发明是一种电离子溶液型土质固化剂，作用机理是固化剂能产生强大的离子作用，与土壤混合后，将与土壤颗粒表面吸附的活性阳离子进行交换，改变土的性质，促使土壤扩散层厚度减薄，电位势下降，土颗粒之间的排斥能降低，胶结力加强，经过处理的土壤，能永久地将土壤的亲水性变为疏水性，改变土壤的物理、机械、力学性能，使土体易于压实，在相同压实机械作用下，土体的压实度得到显著提高，形成结构稳定的整体板块。固化剂与土体的反应充分而耐久，使得加固效果可保持长期稳定。该土质固化剂对人体、牲畜、植物和大自然均无损害，是一种环保型筑路材料。早期强度高，抗渗、抗裂、抗冻性能好。用量少、运输费用低，施工方便，采用固化剂加固路基土，避免大量运输砂石类材料，节省工程造价，有良好的社会和经济效益。
以风化砂性土为例，加入本发明的土质固化剂，实验结果如下：
①抗压强度
水泥类7d浸水抗压强度≥2.5Mpa
②抗弯拉强度
水泥类：0.58Mpa～0.68Mpa
③抗压回弹模量
水泥类：1300Mpa～1600Mpa
④水稳性
常温下浸水180d无散解现象，水稳定系数在90％-95％之间。
⑤冻稳定性
水泥类：90d10次冻融抗压强度3.0Mpa。
具体实施方式
实例1：
针对塑性指数为5.0的砂性土的土质固化剂有：
土质固化剂主添加剂：氨基磺酸15％、水溶性硅油20％、氢氟酸10％、三乙醇胺15％、Na₂SO₄ 4％、壬基酚聚氧乙烯醚4％、山梨醇单月桂酸酯2％、H₂O30％
土质固化剂助剂：氯化铝∶烷基苯环氧乙烷缩合物＝93∶7
实例2：
针对塑性指数为4.0的砂性土的土质固化剂有：
土质固化剂主添加剂：氨基磺酸18％、水溶性硅油10％、氢氟酸20％、三乙醇胺10％、Na₂SO₄ 6％、壬基酚聚氧乙烯醚4％、山梨醇单月桂酸酯2％，H₂O30％
土质固化剂助剂：氟硅酸镁∶烷基苯环氧乙烷缩合物＝93∶7
实例3：
针对塑性指数为3.0的砂性土的土质固化剂有：
土质固化剂主添加剂：氨基磺酸20％、水溶性硅油5％、氢氟酸30％、三乙醇胺5％、Na₂SO₄ 5％、壬基酚聚氧乙烯醚4％、山梨醇单月桂酸酯2％，H₂O30％
土质固化剂助剂：硫酸铝∶烷基苯环氧乙烷缩合物＝95∶5。