[发明专利]一种土壤密实助剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及于土木工程技术领域，具体涉及一种土壤密实助剂，特别涉及土壤密实助剂的制备方法。

背景技术

随着世界范围内的生态环境恶化、能源严重短缺的状况加剧，如何在土木工程建筑领域充分利用当地建筑材料，达到减少能源消耗、遏止环境恶化的目的是土木工程师们面临的一个重大课题。目前，加固土体的材料多采用石灰、水泥，其可以增强土体的强度，改善土体的水稳性，提高土体的工程性能。但是，石灰土的强度增加缓慢，而且增长强度有限；水泥土的强度较低，干缩性较大，耐久性较差。

土壤密实助剂是一种能够在常温下显著改善和提高土壤技术性能的材料，可在一定程度上克服灰土、水泥土的缺点。土壤密实助剂能与土壤发生化学作用和物理作用，产生一定程度的键合。键合后的土壤密实度加大，内部的结合力加强，承载力提高，抗压强度增大。可以用于修筑公路、停车场、渠道、水利堤坝以及城镇、乡村各类场所的地面铺设等。使用土壤密实助剂可以大幅度提高土壤的强度，故允许就地取土，与传统的筑路、修渠筑坝方式相比，可以节约原材料的费用和节省工时，从而能有效地节省工程投资。

发明内容

本发明的目的是提供一种土壤密实助剂的制备方法，使用该土壤密实助剂能够提高土壤的工程性能，使其满足各类工程对土体的力学、水理和耐久等特性的需求。本发明可以广泛应用于道路基础、堤防加固、渠道防渗、水土保持、边坡防护、桩基处理等工程，对于降低能源消耗、减少环境污染具有重要的意义。

本发明的土壤密实助剂的机理在于：土壤密实助剂中的组分不仅能够有效激发水泥中的硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙等成分反应，形成水化硅酸钙凝胶、三硫型水化硫铝酸钙等，而且可以激发土体中的活性硅、活性铝参与反应，更重要的是在强碱性条件下，粘土矿物表面的氧化硅、氧化铝在土体溶液中钙离子的参与下发生“解聚-胶结”反应，也形成大量的水化硅酸钙凝胶、三硫型水化硫铝酸钙，同时还伴随着钙离子的离子交换吸附作用、氢氧化钙的碳酸化作用等反应。通过上述的物理反应、化学反应和物理化学反应，增强了土颗粒之间的粘结力，使土体的工程性能得以改善。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤密实助剂的制备方法，其包括以下步骤：

(1)酰胺多胺共聚物的制备：在装有搅拌器、温度计、回流冷凝装置的反应釜中加入一定量的不饱和酰胺和水，边搅拌边加热至温度为30℃～35℃；边搅拌边滴加甲醛，1h～1.5h滴完；多乙烯多胺加水配成单体溶液，引发剂加水配成质量比为10％左右的引发剂溶液；双滴单体溶液和引发剂溶液，2h～2.5h滴完；升温至50℃并保温2h～3h；降至室温，出料，即得淡黄色黏稠状液体。

(2)土壤密实助剂的制备：在反应釜内按照一定质量比，加入所制备的酰胺多胺共聚物、水性环氧树脂、水溶性硅酸盐、非离子性纤维素醚类、聚氧化乙烯(聚氧化丙烯)醚类消泡剂及水，加热至40℃并搅拌0.5h～1h，降至室温出料即可。

所述不饱和酰胺包括，(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺。

所述多乙烯多胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺或四乙烯五胺中的一种。

所述引发剂为过硫酸盐-亚硫酸氢盐或过硫酸盐-焦亚硫酸盐混合体系，过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸铵或过硫酸钠中的一种，引发剂用量为单体质量的3％～8％。

所述不饱和酰胺、多乙烯多胺及甲醛三者的摩尔比为1∶(0.4～0.9)∶(0.6～1.2)。

所述各组分的质量比为酰胺多胺共聚物∶水性环氧树脂∶水溶性硅酸盐∶非离子性纤维素醚类∶聚氧化乙烯(聚氧化丙烯)醚类消泡剂∶水＝(16～35)∶(6～14)∶(10～15)∶(2～6)∶(0.5～3)∶(35～50)。

所述水溶性硅酸盐为硅酸钠和硅酸钾中的一种。

所述非离子性纤维素醚类包括甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、羟丙基纤维素。

所述聚氧化乙烯(聚氧化丙烯)醚类消泡剂为聚氧化乙烯油醚、聚氧化丙烯丁醚、聚氧化丙烯苯基醚、聚氧化乙烯壬基苯基醚中的一种。

本发明应用于土壤密实加固时应按照一定比例与水泥及土混合拌匀后使用。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明与少量水泥共掺用于稳定土壤时，其无侧限强度大大提高，能满足筑路及修渠等要求。

(2)本发明能使土壤凝固紧密，收缩及膨胀系数降低，不易产生因受气温变化而产生热胀冷缩现象导致变形龟裂，土壤的抗渗、抗冻、抗裂性能良好。