[发明专利]一种纤维EPS颗粒轻质土的制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种纤维EPS颗粒轻质土的制备方法，属于工程材料技术领域。

背景技术

随着工业的发展，废弃泡沫塑料造成的环境污染问题日益严重。聚苯乙烯泡沫塑料（expanded polystyrene，简称EPS）是一种轻质高分子聚合物，大都是一次性使用，废弃后造成严重的白色污染。将废弃泡沫运用于岩土工程领域，利用它的轻质特性形成轻质土，不仅能消纳废弃EPS，解决环境污染问题，还产生一种轻质高强填土材料，具有显著的社会效益和经济效益。

EPS颗粒轻质混合土（简称轻质土）是指由原料土、固化剂、EPS颗粒轻质材料和水按一定比例混合，经搅拌、压实而成的人工混合土。由于EPS的掺入，其密度大大降低，一般可达1.2g/cm³以下，而固化剂的掺入，使其具有一定的强度和抗变形能力。轻质土在软弱地基处理、边坡处理、公路拓宽、管道填埋、桥台填筑、挡土墙土体回填等领域有广泛的应用前景。

轻质土作为一种新型土工复合材料，其性质较复杂，不同于传统土体，而出于对核心技术的保护，一些研究资料没有完全公开，地域和原材料也存在差异，学者们自主研究十分必要。朱伟研究了淤泥EPS颗粒轻质土抗剪强度特性；刘汉龙分析了水泥含量、龄期和含水量对轻质土密度和抗压强度的影响；侯天顺研究了轻量砂强度和变形特性；董金梅采用聚乙烯醇（SH）固化剂改良淤泥轻质土，增加淤泥轻质土固化效果。各研究者做出了很多研究成果，主要体现在无纤维轻质土的相关研究。

近年来，纤维作为加筋材料不断得到发展，特别是应用于混凝土中，能显著提高混凝土的抗拉强度、抗剪强度和弯剪韧性，改善抗裂性能和抗渗性能。不同原料土形成的轻质土工程特性存在差异，为实现轻质土更广阔的适用性和性能更佳，便于就地取材，减少运输费用和降低造价，还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统纤维EPS颗粒轻质土力学性能不佳的问题，提供了一种纤维EPS颗粒轻质土的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将玻化微珠与氢氟酸按质量比3：1～3：2混合，过滤，得1次处理玻化微珠，将1次处理玻化微珠与硅烷偶联剂按质量比1：2～1：3混合，并加入1次处理玻化微珠质量3～4倍的溶剂，搅拌混合，过滤，得2次处理玻化微珠，将2次处理玻化微珠与橡胶乳液按质量比1：4～1：5混合浸泡，过滤，干燥，得改性玻化微珠；

（2）将聚苯乙烯泡沫颗粒与石蜡按质量比1：3～1：4混合，并加入聚苯乙烯泡沫颗粒质量0.2～0.3倍的异氰酸酯和聚苯乙烯泡沫颗粒质量0.1～0.2倍的碳化钙，搅拌混合，冷却粉碎，得改性聚苯乙烯泡沫颗粒；

（3）将聚丙烯纤维与富强纤维按质量比2：1～3：1混纺，得混合纤维，将混合纤维切割至35～60mm，得改性聚丙烯纤维；

（4）按重量份数计，依次称取45～65份原料土，20～25份水泥，12～18份改性玻化微珠，8～10份改性聚苯乙烯泡沫颗粒，5～8份改性聚丙烯纤维，2～4份减水剂，3～5份粉煤灰，25～45份水，先将原料土干燥，过筛，得预处理原料土，再将预处理原料土与水泥混合，并加入水，搅拌混合，得预处理坯料，向预处理坯料中依次加入改性玻化微珠，改性聚苯乙烯泡沫颗粒，改性聚丙烯纤维，粉煤灰和减水剂，搅拌混合，得坯料，将坯料捣实成型后，养护，即得纤维EPS颗粒轻质土。

步骤（1）所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560，硅烷偶联剂KH-550或硅烷偶联剂KH-570中任意一种。

步骤（1）所述溶剂的制备方法为将甲硅烷与乙醇按质量比1：3～1：2混合，并加入甲硅烷质量0.2～0.4倍的水，搅拌混合，得溶剂。

步骤（1）所述橡胶乳液为丁腈橡胶乳液，天然橡胶乳液或丁苯橡胶乳液中任意一种，所述橡胶乳液固含量为45～60%。

步骤（2）所述石蜡为碳原子数20～28之间的石蜡混合物。

步骤（4）所述原料土为地面深度5m以下的黏土。

步骤（4）所述水泥为硅酸盐水泥，铝酸盐水泥或矿渣水泥中任意一种。

步骤（4）所述减水剂为木质素磺酸盐减水剂，萘磺酸盐减水剂或氨基磺酸盐减水剂中任意一种。

本发明的有益效果是：