一種聚合物土壤固化劑的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種聚合物土壤固化劑，屬于建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤固化劑是一種由多種無機(jī)、有機(jī)材料合成的用于改善和提高土壤工程技術(shù)性 能的復(fù)合材料。其具有固化速度快、早期強(qiáng)度高、固結(jié)時(shí)間長、后期強(qiáng)度高、用量少、就地取 材、節(jié)省施工時(shí)間以及降低工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，在公路、鐵路、地鐵、水利、房屋等工程建設(shè)中 具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 現(xiàn)有的土壤固化劑種類繁多，但按固化劑的發(fā)展過程可分為石灰水泥類固化劑、 礦渣硅酸鹽類固化劑、高聚物類固化劑和電離子溶液類固化劑。其中，高聚物類固化劑還包 括多種樹脂、纖維、表面活性劑等類固化劑。高聚物類固化劑，是一種利用表面活性劑改變 土粒表面親水性質(zhì)，或者利用聚合物交聯(lián)形成立體結(jié)構(gòu)包裹和膠結(jié)土粒，在土壤壓實(shí)的基 礎(chǔ)上，可以得到較好的抗壓強(qiáng)度的土壤固化劑。其具有摻量少、成本低、施工方便、土壤早期 強(qiáng)度和后期穩(wěn)定強(qiáng)度均可以滿足要求等的優(yōu)點(diǎn)；但其也存在抗水性能比較差，遇水強(qiáng)度急 劇降低等的缺點(diǎn)。
[0004] 為了解決這樣技術(shù)的瓶頸，人們對高聚物類固化劑進(jìn)行了多方面的研究并取得一 定的成果，如發(fā)明專利"一種高分子有機(jī)土壤固化劑及其合成方法"（專利號:CN 105038806 A)利用2-6份氯化鎂、4-8份氯化|丐、0.3-0.8份氧化|丐、0.3-0.8份氧化鎂、3-8份丙稀酰胺、 0.1-0.4份過硫酸銨、0.2-0.6份過硫酸鉀、10-20份可溶性纖維素、5-15份羧甲基纖維素鈉、 0.5-1份氫氧化鈉、50-70份水來制備高分子有機(jī)土壤固化劑。雖然其具有操作簡單，成本低 廉，見效快，綠色環(huán)保和較強(qiáng)的抗壓能力的優(yōu)點(diǎn)，但是抗水性能仍然沒能夠有效地解決。
[0005] 又如發(fā)明專利"一種堿性土壤固化劑及其制作工藝"（專利號:CN 102517033 B)利 用聚乙烯醇、海藻酸鈉、聚丙烯酰胺、氯化鈣、氫氧化鋁、蒸餾水來制備堿性土壤固化劑。雖 然其具有施工工藝簡單，抗壓強(qiáng)度高，水穩(wěn)定性好，凍穩(wěn)定性好，節(jié)能環(huán)保，可延長道路使用 壽命等優(yōu)點(diǎn)，但是其僅適用于堿性土壤，應(yīng)用范圍比較狹窄，從而限制了其的推廣使用。同 時(shí)其也沒有公開具體的抗壓強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、凍穩(wěn)定性等數(shù)據(jù)。
[0006] 再如發(fā)明專利"高強(qiáng)耐水復(fù)合土壤固化劑"（專利號:CN 102020990 B)利用粘結(jié)組 分、增強(qiáng)組分、分散劑、有機(jī)硅防水劑、填料來制備高強(qiáng)耐水復(fù)合土壤固化劑。雖然其具有良 好的耐水性能和抗壓強(qiáng)度，且施工方便，無污染，可廣泛應(yīng)用于建筑、路基、水利等工程，但 是其滲透深度不是那么理想，容易被雨水沖破固化層而影響固化效果，進(jìn)而影響固化劑的 使用壽命。因此，開發(fā)一種聚合物土壤固化劑將對建筑材料起到非常重要的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述現(xiàn)有技術(shù)中土壤固化劑滲透深度不是那么理想的技術(shù)問題，本發(fā)明所要 解決的技術(shù)問題是提出了一種滲透深度大、抗壓強(qiáng)度大，且耐水性能好的聚合物土壤固化 劑。
[0008] 本發(fā)明為解決上述問題所采取的技術(shù)方案為：
[0009] -種聚合物土壤固化劑，由以下重量份配比的各組分制成：普通硅酸鹽水泥5~7 份、粘結(jié)劑30~40份、增強(qiáng)劑10~20份、早強(qiáng)劑3~5份、防水劑4~8份、填充劑6~10份、減水 劑1~3份、表面活性劑0.4~0.6份、分散劑2~4份、引氣劑0.01~0.03份。
[0010] 優(yōu)選地，
[0011] -種聚合物土壤固化劑，由以下重量份配比的各組分制成：普通硅酸鹽水泥6份、 粘結(jié)劑35份、增強(qiáng)劑15份、早強(qiáng)劑4份、防水劑6份、填充劑8份、減水劑2份、表面活性劑0.5 份、分散劑3份、引氣劑0.02份。
[0012] 其中，所述的粘結(jié)劑為復(fù)合粘結(jié)劑，按重量份由聚氨酯改性聚丙烯酸酯復(fù)合膠粉 20~26份、海藻酸鈉5~7份、聚乙烯醇5~7份混合而成。
[0013] 所述的增強(qiáng)劑為復(fù)合增強(qiáng)劑，按重量份由硫酸鈣2~6份、硅灰5~9份、聚丙烯纖維 3~5份混合而成。
[0014] 所述的早強(qiáng)劑為復(fù)合早強(qiáng)劑，按重量份由三乙醇胺1~2份、氫氧化鋰2~3份混合 而成。
[0015] 所述的防水劑為復(fù)合防水劑，按重量份由氯化鋁1~2份、硅酸鈉1~2份、甲基硅酸 鈉1~2份、硬脂酸鈣1~2份混合而成。
[0016] 所述的填充劑為復(fù)合填充劑，按重量份由滑石粉3~5份、珍珠巖3~5份混合而成。
[0017] 所述的減水劑為聚羧酸高效減水劑;所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉;所 述的分散劑為羥乙基纖維素;所述的引氣劑為改性松香樹脂。
[0018] 聚丙烯酸酯具有良好的粘接性、耐候性、耐老化性能等優(yōu)點(diǎn)，而聚氨酯具有耐低 溫、高度黏合性、優(yōu)良的耐水性等優(yōu)點(diǎn)，將丙烯酸酯與聚氨酯進(jìn)行復(fù)合改性制備聚氨酯改性 聚丙烯酸酯復(fù)合膠粉，能夠克服各自的缺點(diǎn)，使膠膜性能得到明顯地改善。當(dāng)將其加入土壤 中時(shí)，能使分散的土壤顆粒牢固粘合在一起，且不易剝落，從而提高其強(qiáng)度。海藻酸鈉雖然 粘著性小，但是其具有增稠、分散、膠凝作用，尤其是能與土壤發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶性的 鹽，并填充在土壤顆粒間孔隙或是空隙，可進(jìn)一步提高固化土的強(qiáng)度，同時(shí)還能提高其抗 滲、防水功能。聚乙烯醇是一種水溶性高分子聚合物，其具有良好的粘接性、成膜性、耐油 性、膠體保護(hù)性等特點(diǎn)，可以使分散的土壤顆粒牢固粘接在一起，從而提高其強(qiáng)度。
[0019]聚丙烯纖維（長度5~8mm)具有強(qiáng)度高、耐酸、耐堿、抗微生物等優(yōu)良特性，能對土 壤起到加固作用，并使土壤沉降均勻，減少地面龜裂。同時(shí)，還可以改變聚氨酯改性聚丙烯 酸酯復(fù)合膠粉的力學(xué)性能，提高固化土的性能。
[0020] 氯化鋁中鋁離子與固化劑中鈣離子（或土壤中鈣離子）、羧酸根離子發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)，形成網(wǎng)絡(luò)狀的配合物，能使土壤顆粒連接成為一個(gè)整體，提高固化土的強(qiáng)度。硅酸鈉可 提高固化土的密實(shí)度、強(qiáng)度、抗?jié)B性、抗凍性及耐水性等。其模數(shù)越大，粘度越大，粘結(jié)力就 越強(qiáng)，但會(huì)影響固化劑滲透深度。因此，選取模數(shù)為2.0~2.4的硅酸鈉。當(dāng)甲基硅酸鈉進(jìn)入 土壤后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成優(yōu)異的憎水層，同時(shí)還具有良好的滲透結(jié)晶、微膨脹、增加 密實(shí)度功能。硬脂酸鈣的防水性能，可以增強(qiáng)固化劑的耐水性能;其潤滑作用，可以提高固 化劑滲透深度。
[0021] 滑石粉具有優(yōu)良的潤滑性和抗黏性，能夠提高固化劑滲透土壤的深度，從而延長 固化劑的壽命。珍珠巖能與硅酸鈉、水泥等膠結(jié)料作用，使固化劑具有防水性能和隔熱性 能，其中，隔熱可以減少聚合物原子間或分子間化學(xué)鍵斷裂。同時(shí)珍珠巖還具有一定的吸附 能力，可以吸附一定的陽離子和水分子等物質(zhì)，提高固化劑性能。
[0022]聚羧酸高效減水劑，具有吸附-分散作用、潤滑作用和潤濕作用，能夠減少土壤中 含水量，提高固化劑滲透深度，提高固化土的強(qiáng)度。同時(shí)，其又屬于表面活性劑，能夠降低水 的表面張力，提高固化劑滲透深度。此外，細(xì)小的土壤顆粒具有一定的表面能和吸附能力， 能用與表面活性劑發(fā)生作用，從而置換土壤中固有陽離子，降低土壤膠粒ξ電勢，減薄土膠 粒雙電層厚度使土壤顆粒聚集成團(tuán)，形成團(tuán)?；蜕百|(zhì)化結(jié)構(gòu)，提高固化土強(qiáng)度。
[0023]本發(fā)明的有益效果是：
[0024] 本發(fā)明通過采用多種復(fù)合物，并配以普通硅酸鹽水泥、減水劑、表面活性劑、分散 劑、引氣劑相互作用下，獲得滲透深度大、抗壓強(qiáng)度大，且耐水性能好的聚合物土壤固化劑。