[发明专利]一种复合离子土壤固化剂及制造方法

说明书

技术领域

一种复合离子土壤固化剂及制造方法为公路、市政、边坡防护、水利堤坝、建筑地基和建筑防渗工程提供高效的土工建筑用新材料，属于精细化工技术领域。

背景技术

土壤固化剂是在常温下能够直接胶结土体中土壤颗粒表面或能够与黏土矿物反应生成胶凝物质的土壤硬化剂。20世纪70年代，土壤固化剂作为一种新型的固化材料，在欧美等发达国家得到广泛使用。土壤固化剂以其优越的性能，已经在水利、交通、环境、港口、机场等基础设施的建设中得到了广泛应用，取得了显著的成效。近几年无机类、有机类、生化酶类和离子类四大类新型土壤固化剂产品不断涌现。国内目前固化剂多为无机类固体粉状土壤固化剂，主要研究利用水泥固化原理，其部分产品已得到工程上的应用。虽然土壤固化剂配方不同，但加固机理基本相同。其作用机理为固化剂与含有一定水分的土壤混合后，发生一系列物理化学反应，使固化土具有不可逆的、良好的耐久性。有机聚合类土壤固化剂种类很多，但均与土壤颗粒不发生化学反应，不能从根本上改良土壤的使用性能。

虽然国际上离子型土壤固化剂的发展较快，但却有各自的不足，仍然需要不断完善。近年我国引进了大量的进口离子型土壤固化剂，其使用获得了一定成功，但由于其对土质的要求高，价格昂贵，实际应用不多。目前国产的固化剂，应用仅适宜部分土壤，不能适应各类不同性质的土壤，国内自主研发生产复合离子型土壤固化剂还处在起步阶段。为了适应不同性质土壤的应用，本发明突破了离子固化剂成分单一的不足，选择由强氧化剂、活化剂、分散剂、固化催化剂等有机组合形成复合离子土壤固化剂；与土壤作用后通过机械碾压使固化土达到密实，经过一系列的物理化学反应过程，长链分子键桥搭接成立体网状结构，最终形成稳定持久的整体板块结构。从根本上改变土壤的吸水性并改变土壤颗粒的结构，提高固化土的最终强度，增强水稳性，是一种高效的土工建筑新材料，实现自然土在建筑及道路工程上的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合离子土壤固化剂及制造方法，突破以往固化剂成分单一的不足，实现土壤固化剂与各类土壤的兼容性，适用不同性质土壤的应用，与各类土壤发生反应成为稳固持久的固化结构，实现将土壤改良成为一种有用的建筑材料。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明主要成分包含有：活化剂、分散剂、固化催化剂和强氧化剂，原料化学式及其质量的百分比为：

活化剂成分：①②R1＝23-25个碳的直链或环状饱合烷基。成分①和②的质量百分含量各3％；

分散剂成分：R₂＝带有3-6个碳的终端不饱合碳键的烷基R₃＝1-3个碳的直链烷基)7-25％；

固化催化剂成分：X可为O或S，R₄＝2-5个碳的直链烷基必须达到2000目以下粉末，质量百分含量为1％；

以上三种原料加上强氧化剂(浓H₂SO₄)各原料的百分数之和为100％。

根据本发明特点，设置固化催化剂车间、活化剂车间、分散剂车间和复配车间等4个生产车间，生产工艺包括固化催化剂生产、活化剂生产、分散剂生产和复合离子土壤固化剂的配制。

活化剂生产：活化剂的生产在还原活化成套装置内进行，主要工序包括原料配制、混合、化学反应、陈化和还原活化等。活化剂生产的核心装置在于还原活化部分及反应时间6-10小时，温度控制在-10-25℃。

复合离子土壤固化剂的配制在复配车间内进行，车间内设置一条复配生产线，生产线由混合槽、计量泵、成品罐、包装分配台等组成。其生产步骤为：在4个车间化验室分别加工所形成的强氧化剂、活化剂、分散剂、固化催化剂，4种组分按活化剂成分①和②的质量百分含量各3％的比例在反应釜内反应、陈化，温度控制在30-32℃之间，之后加入分散剂搅拌均匀，反应60分钟后，最后加入浓H₂SO₄，反应温度控制在60℃以下，即形成复合离子土壤固化剂。

本发明中的复合离子土壤固化剂各组份的作用如下：

强氧化剂：打开土粒与水分子之间的电化学键，激发土颗粒之间自身的聚集力，使土粒吸附的水变为自由水，土粒重新按正负电位结合，为改变土粒结构创造有利条件。

活化剂：活化剂与土粒接触时，能有效激发土粒的活性，使惰性土壤颗粒变成活性较强的土壤颗粒。