[发明专利]一种将土壤直接处理成为道路面层的土壤固化剂

说明书

技术领域

本发明为公路、市政建筑工程的一部分，属于精细化工技术领域。

背景技术

土壤稳固剂技术在国外已有近30年以上的使用历史，被大量应用于国家高速公路、机场、海堤、港口、码头、水利防渗等工程项目。此项技术主要是采用就地土壤来强固路基，使形成一个更为坚固、稳定、持久的整体板块结构，使旧技术道路中普遍存在的水毁、不规则沉降、反射性裂缝等问题得以解决，从而大大提高了路基的负载能力，使得道路面层减薄及碎石基层取消。从而使道路基础的直接投资降低，减少了道路维护成本。

土壤固化剂应用技术，近年来随着我国政府及民众对环保、生态意识的加强逐渐被认可和推广，这得益于就地取材，减少开采，保持水土，节约建设成本的优良特点，已开始应用于公路路基，防渗工程等处理中。现在国外有近十个土壤固化剂的产品在我国使用，但由于其对土质的要求及价格的昂贵，实际应用不多。国内也有近十个土壤固化剂的产品，由于受地理环境气候等因素影响，这些都只局限于级别较低公路的底基层和基层的处理，本发明能代替水稳层和面层直接使用，解决土壤稳固后的防水性能，防热抗冻性能等核心瓶颈问题，其性价优势将吸引巨大的市场资源，即土壤固化剂将具有更加广阔的应用前景。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种将土壤直接处理成为道路面层的土壤固化剂，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种将土壤直接处理成为道路面层的土壤固化剂，原料及其质量的百分比为：硅酸钠50-60％、无水乙醇2-5％、聚丙烯酰胺5-10％、羟甲基纤维素5-10％、氢氧化钠8-15％、氢氧化钾8-15％、氢氧化镁2-5％、氟硅酸钠2-5％、明矾2-5％、减水剂2-5％等，上述原料百分数之和为100％。

在装有加热装置、回流冷凝器、搅拌装置的反应器中将硅酸钠(水玻璃)、无水乙醚、明矾[KAl(SO₄)₂·12H₂O]、羟甲基纤维素(HPMC)、聚丙烯酰胺(PAM)、氟硅酸钠(Na₂SiF₆)等加热至80-100°下反应，将复合共聚液体冷却至15-20°，加入99％的液态氢氧化钠(NaOH)、氢氧化镁[Mg(OH)₂]、氢氧化钾(KOH)等原料搅拌均匀，反应1-2小时，再加入减水剂等实用高速复合机在室温下均匀混合，即得出该土壤固化剂溶液。

本发明在使用时，需参照国家标准，即《固化类路面基层和底基层技术规程CJJ/T80-98》和《公路路面路基设计规范JTGD302004》。

本发明在使用时，将本固化剂按照万分之一点二的比例与水稀释，均匀喷洒于作业面的土壤中，再掺以2-4％的水泥拌合均匀，使用18吨的压路机压实后，按表面每平方2kg的石粉均匀铺撒，以压路机静压成型，最后将余下的稀释的固化剂溶液喷洒于表面，经过一系列的物理化学反应过程，而达到土壤固化稳定持久的效果。

本发明外观为无色，可选择有色添加染色剂作为辅料使用，可选有色添加染色剂有灰色、紫红色、黑色、橙黄色、兰色、棕色等。

在本发明中，当土壤固化剂与土壤颗粒及少量水泥拌和均匀后，富含大量结晶针状的结晶体迅速穿插在颗粒孔隙之间形成强度骨架。组成份中羟丙基甲基纤维素(HPMC)与土粒之间形成絮状纤维胶体，有利于快速形成土体力学结构；在分子的作用下组成份中的聚丙烯酰胺(PAM)的主要特性絮凝性、保水性、乳化性粘合性发挥出来，使土壤颗粒间吸附力大大增强，单体表面的自由能力降低；当固化剂中的钙盐、镁盐、钾盐溶解后与土壤中的钠离子、硅离子发生交换反应，进一步增加了土壤颗粒的团聚作用。在外力压之实状态下可使土壤板结效果更强，压实度更大，既而有超强的承载力和高斥水性。

当固化剂的组成份与土体中的氧化硅、氧化铝发生一系列的“分解聚合”反应，形成大量的水化硅酸钙凝胶、水化硫、铝酸钙等。组成份还同时与掺入的水泥中的硅酸钙、硅酸三钙、铝酸三钙，铁铝酸四钙等成分反应同样形成。水化硅酸钙凝胶组成分中的成份还可以快速提取参与反应的各种钙、硅、铁、铝等活性成份。通过这种物理化学反应不仅增强土壤颗粒之间的粘结力，而且本身的硅酸钠及产生的水化硅酸钙等凝胶，可最大程度上起到填充土壤颗粒间的缝隙。

这几个反应过程不是孤立的，而是相互联系相互穿插的，通过物理力学反应、物理化学反应，使得土体工程性能、防渗性能、耐久性、防热抗冻能力得到巨大的改善。

有益效果：本发明与传统的工艺比较有如下优点及实际意义：