[发明专利]一种粘土固化剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明公开了一种环保型粘土固化剂及其制备方法和使用方法，粘土固化剂包括以下质量组份的原料：植物油10~50份，不饱脂肪酸钾盐10~30份，扩散剂5~20份，金属阳离子硫酸盐或盐酸盐0.01~0.5份，共聚丙烯酸钠10~50份，pH值缓冲液1~20份。本发明提供的固化剂渗透性、扩散性、稳定性和环保性好，应用于粘土强化时，所得固化土既可满足路基底层施工要求，也可满足路基防水层施工要求，可大大节省工程建设成本，提高施工质量，加快施工进度。

技术领域

本发明属于固化剂技术领域，具体涉及一种粘土固化剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

粘土易吸水膨胀，发生糊化，其强度迅速下降。在道路建设中，由于粘土的水稳定性差，铺设的路基在浸水后强度严重不足，导致路面塌陷或出现明显的沉降现象，工程质量得不到保证。遇到这种情况，往往需要使用砂、石、水泥等硬质材料对其进行加固甚至直接改用混凝土来进行代替。随着各类工程建设量的增加，施工所需的砂、石、水泥越来越多，而这既加重了施工的成本，也加重了对自然环境的负担，不利于可持续发展。

土壤固化剂根据其化学组成分为有机类土壤固化剂、无机类土壤固化剂、离子类土壤固化剂和生物酶类土壤固化剂。土壤固化剂固化土壤的本质是通过与土壤颗粒间发生一系列物理化学反应，改善土壤颗粒之间的接触面，强化土壤颗粒间的连接结构。不同种类的土壤固化剂的差别主要是化学成分的不同，使得强化土壤颗粒的反应各不相同。传统土壤固化剂渗透性和扩散性差，应用该类固化剂后，固化粘土的疏水性和抗水性不理想，造成粘土吸水后强度降低。此外，传统土壤固化剂的储存稳定性差，易发生分相变质，且某些成分难生化降解，环保性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种粘土固化剂及其制备方法和使用方法，解决传统固化剂储存稳定性、渗透性、扩散性和环保性差的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种粘土固化剂，包括以下质量组份的原料：

优选的，所述植物油包括碘值为130以上的非食用性干性油，所述植物油包括桐油、梓油、亚麻仁油中的一种或多种。

优选的，所述不饱和脂肪酸钾盐的有机分子链上含有一个或多个不饱和碳-碳双键，包括不饱和有机直链羧酸钾盐，所述不饱和脂肪酸钾盐包括油酸钾、亚油酸钾、蓖麻油酸钾中的一种或几种。

优选的，所述扩散剂包括非离子表面活性剂和两性离子表面活性剂组成的复合型渗透剂；非离子表面活性剂包括辛基酚聚氧乙烯醚-10(OP-10)、失水山梨醇单油酸酯(司班-80)、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯(土温-81)中的一种或多种；两性离子表面活性剂包括烷基二甲基磺乙基甜菜碱和烷基二甲基磺丙基甜菜碱中的一种。

优选的，所述金属阳离子硫酸盐或盐酸盐包括Al₂(SO₄)₃、Fe₂(SO₄)₃、AlCl₃、FeCl₃中的一种或多种。加入少量硫酸盐或盐酸盐，其所含的Al³⁺、Fe³⁺可有效中和粘土吸附负电荷，降低粘土粘粒间的静电排斥力，可提高粘土碾压的密实度，有效提高固化粘土的强度。

优选的，所述共聚丙烯酸钠为丙烯酸与丁二烯按摩尔比3：7共聚后，与NaOH中和所得齐聚物，相对分子质量为5000～10000，水溶性、扩散性和稳定性较好，易生化降解，且丁二烯单元上未反应的双键可参与植物油及不饱和脂肪酸盐分子上双键的聚合反应，形成分子相对质量更高的高分子网络结构，提高固化粘土强度。另外，共聚丙烯酸钠分子链上丙烯酸钠单元约占30％，羧酸根阴离子与粘土中的Ca²⁺、Mg²⁺等结合，共聚丙烯酸钠分子链具有类似钢筋于混凝土中作用，强化粘土；而丁二烯单元可以提高粘土疏水性，有效防止粘土吸水膨胀甚至糊化。