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CN106520132A - 一种环境友好型土壤固化剂的制备方法 - Google Patents

一种环境友好型土壤固化剂的制备方法 Download PDF

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CN106520132A
CN106520132A CN201610886653.3A CN201610886653A CN106520132A CN 106520132 A CN106520132 A CN 106520132A CN 201610886653 A CN201610886653 A CN 201610886653A CN 106520132 A CN106520132 A CN 106520132A
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邹宇帆
宋豪
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Abstract

本发明公开了一种环境友好型土壤固化剂的制备方法，属于土壤固化剂制备技术领域。本发明将聚乙烯醇与去离子水恒温水浴加热，再加入非离子型表面活性剂等搅拌混合制得混合料液，与双氧水等搅拌混合，经保温、过滤制得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，以其为稳定剂，加入到高岭土、脱硫石膏等混合制得的混合粉料中，搅拌混合制得土壤固化剂。本发明的有益效果是：本发明制备步骤简单，成本低，所得土壤固化剂抗压强度高，具有良好的稳定性；使用后致密性高，无裂缝产生，与土和易性好，可有效保护生态环境，节能环保。

Description

一种环境友好型土壤固化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环境友好型土壤固化剂的制备方法，属于土壤固化剂制备技术领域。
背景技术
土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于固化各类土壤的新型节能环保工程材料。它与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质，能将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得土壤胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充土壤孔隙，在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定，从而形成整体结构，并达到常规所不能达到的压密度。经过土壤固化剂处理过的土壤，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高，从而延长了道路的使用寿命，节省了工程维修成本，经济环境效益俱佳，是当前理想的筑路材料选择。
其特点是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期，尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显，是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。目前土壤固化剂主要使用的是无机结合料类土壤固化剂，它一般为粉末状，包括主固化剂和助固化剂两种成分。主固化剂一般包括水泥、石灰等；助固化剂包括各种硫酸盐、酸类等无机盐和表面活性剂等有机材料。但其抗压强度低，稳定性差，受环境和温度的影响较大，使用后易产生裂缝，土壤呈碱性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对无机结合料类土壤固化剂抗压强度低，稳定性差，受环境和温度的影响较大，使用易产生裂缝，土壤呈碱性的弊端，提供了一种将聚乙烯醇与去离子水恒温水浴加热，再加入非离子型表面活性剂等搅拌混合制得混合料液，与双氧水等搅拌混合，经保温、过滤制得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，以其为稳定剂，加入到高岭土、脱硫石膏等混合制得的混合粉料中，搅拌混合制得土壤固化剂，有效解决了无机结合料类土壤固化剂稳定性差，受环境和温度的影响较大，使用易产生裂缝，土壤呈碱性问题。本发明制备步骤简单，所得土壤固化剂抗压强度高，具有良好的成膜性和稳定性，使用后无裂缝产生，对环境无污染，可在环境中自然降解。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
（1）称取5～10g聚乙烯醇，300～400mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在90～95℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至40～50℃，加入0.20～0.25mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至4.0～5.0，再加入30～50mL醋酸乙烯酯，以300～400r/min搅拌20～30min，得混合料液；
（2）将上述混合料液升温至70～75℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为15～25min，滴加完毕后，依次加入2～3gN-羟甲基丙烯酰胺、60～100mL醋酸乙烯酯和30～50mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌4～6h，随后升温至80～85℃，保温40～50min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；
（3）称取20～30g高岭土，装入高温炉中，在800～900℃下煅烧1～2h，得偏高岭土，再称取40～50g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，80～100g普通硅酸盐水泥，30～40g200目石英砂，6～10g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入5.0～7.5g氯化石蜡，0.1～0.2g聚羧酸减水剂PC-201，以500～600r/min搅拌混合5～10min，得混合粉料；
（4）按质量比1:1，将上述混合粉料与步骤（2）备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以200～300r/min混合5～8min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
本发明的应用方法：先对场地杂物清理，用推土机找平，在平整好的场地上标定纵、横向网格，随后洒水润湿，将场地土壤与水进行拌合，待土壤含水量为26～30%时停止洒水，再向其中添加本发明制得的环境友好型土壤固化剂，添加量为260～280kg/t，控制翻拌深度为150～155mm，翻拌均匀后，用平碾碾压2～3遍，并用塑料布覆盖2～3日，洒水养护处理即可。经检测，本发明土壤固化剂环保无污染，使用后成膜性好，不受环境和温度的影响，抗压强度高，5～7天抗压强度达4.9～6.5MPa，值得推广与使用。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备步骤简单，成本低，所得土壤固化剂抗压强度高，具有良好的稳定性；
（2）使用后致密性高，无裂缝产生，与土和易性好，可有效保护生态环境，节能环保。
具体实施方式
首先称取5～10g聚乙烯醇，300～400mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在90～95℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至40～50℃，加入0.20～0.25mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至4.0～5.0，再加入30～50mL醋酸乙烯酯，以300～400r/min搅拌20～30min，得混合料液；然后将上述混合料液升温至70～75℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为15～25min，滴加完毕后，依次加入2～3gN-羟甲基丙烯酰胺、60～100mL醋酸乙烯酯和30～50mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌4～6h，随后升温至80～85℃，保温40～50min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；再称取20～30g高岭土，装入高温炉中，在800～900℃下煅烧1～2h，得偏高岭土，再称取40～50g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，80～100g普通硅酸盐水泥，30～40g200目石英砂，6～10g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入5.0～7.5g氯化石蜡，0.1～0.2g聚羧酸减水剂PC-201，以500～600r/min搅拌混合5～10min，得混合粉料；最后按质量比1:1，将上述混合粉料与备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以200～300r/min混合5～8min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
实例1
首先称取5g聚乙烯醇，300mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在90℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至40℃，加入0.20mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至4.0，再加入30mL醋酸乙烯酯，以300r/min搅拌20min，得混合料液；然后将上述混合料液升温至70℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为15min，滴加完毕后，依次加入2gN-羟甲基丙烯酰胺、60mL醋酸乙烯酯和30mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌4h，随后升温至80℃，保温40min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；再称取20g高岭土，装入高温炉中，在800℃下煅烧1h，得偏高岭土，再称取40g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，80g普通硅酸盐水泥，30g200目石英砂，6g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入5.0g氯化石蜡，0.1g聚羧酸减水剂PC-201，以500r/min搅拌混合5min，得混合粉料；最后按质量比1:1，将上述混合粉料与备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以200r/min混合5min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
先对场地杂物清理，用推土机找平，在平整好的场地上标定纵、横向网格，随后洒水润湿，将场地土壤与水进行拌合，待土壤含水量为26%时停止洒水，再向其中添加本发明制得的环境友好型土壤固化剂，添加量为260kg/t，控制翻拌深度为150mm，翻拌均匀后，用平碾碾压2遍，并用塑料布覆盖2日，洒水养护处理即可。经检测，本发明土壤固化剂环保无污染，使用后成膜性好，不受环境和温度的影响，抗压强度高，5天抗压强度达4.9MPa，值得推广与使用。
实例2
首先称取8g聚乙烯醇，350mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在93℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至45℃，加入0.23mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至4.5，再加入40mL醋酸乙烯酯，以350r/min搅拌25min，得混合料液；然后将上述混合料液升温至73℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为20min，滴加完毕后，依次加入3gN-羟甲基丙烯酰胺、80mL醋酸乙烯酯和40mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌5h，随后升温至83℃，保温45min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；再称取25g高岭土，装入高温炉中，在850℃下煅烧2h，得偏高岭土，再称取45g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，90g普通硅酸盐水泥，35g200目石英砂，8g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入5.3g氯化石蜡，0.2g聚羧酸减水剂PC-201，以550r/min搅拌混合8min，得混合粉料；最后按质量比1:1，将上述混合粉料与备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以250r/min混合7min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
先对场地杂物清理，用推土机找平，在平整好的场地上标定纵、横向网格，随后洒水润湿，将场地土壤与水进行拌合，待土壤含水量为28%时停止洒水，再向其中添加本发明制得的环境友好型土壤固化剂，添加量为270kg/t，控制翻拌深度为153mm，翻拌均匀后，用平碾碾压3遍，并用塑料布覆盖3日，洒水养护处理即可。经检测，本发明土壤固化剂环保无污染，使用后成膜性好，不受环境和温度的影响，抗压强度高，6天抗压强度达5.7MPa，值得推广与使用。
实例3
首先称取10g聚乙烯醇，400mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在95℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至50℃，加入0.25mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至5.0，再加入50mL醋酸乙烯酯，以400r/min搅拌30min，得混合料液；然后将上述混合料液升温至75℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为25min，滴加完毕后，依次加入3gN-羟甲基丙烯酰胺、100mL醋酸乙烯酯和50mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌6h，随后升温至85℃，保温50min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；再称取30g高岭土，装入高温炉中，在900℃下煅烧2h，得偏高岭土，再称取50g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，100g普通硅酸盐水泥，40g200目石英砂，10g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入7.5g氯化石蜡，0.2g聚羧酸减水剂PC-201，以600r/min搅拌混合10min，得混合粉料；最后按质量比1:1，将上述混合粉料与备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以300r/min混合8min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
先对场地杂物清理，用推土机找平，在平整好的场地上标定纵、横向网格，随后洒水润湿，将场地土壤与水进行拌合，待土壤含水量为30%时停止洒水，再向其中添加本发明制得的环境友好型土壤固化剂，添加量为280kg/t，控制翻拌深度为155mm，翻拌均匀后，用平碾碾压3遍，并用塑料布覆盖3日，洒水养护处理即可。经检测，本发明土壤固化剂环保无污染，使用后成膜性好，不受环境和温度的影响，抗压强度高，7天抗压强度达6.5MPa，值得推广与使用。

Claims (1)

1.一种环境友好型土壤固化剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）称取5～10g聚乙烯醇，300～400mL去离子水，依次装入四口烧瓶中，在90～95℃恒温水浴下，加热至聚乙烯醇完全溶解，冷却至40～50℃，加入0.20～0.25mL非离子型表面活性剂OP-10，搅拌混合均匀，得混合溶液，用质量分数为3%醋酸溶液调节混合溶液pH至4.0～5.0，再加入30～50mL醋酸乙烯酯，以300～400r/min搅拌20～30min，得混合料液；
（2）将上述混合料液升温至70～75℃，边搅拌混合料液边以0.5mL/min滴加质量分数为5%双氧水，控制滴加时间为15～25min，滴加完毕后，依次加入2～3gN-羟甲基丙烯酰胺、60～100mL醋酸乙烯酯和30～50mL质量分数为5%双氧水，继续搅拌4～6h，随后升温至80～85℃，保温40～50min，再用100目滤网过滤，得耐水性聚醋酸乙烯酯乳液，备用；
（3）称取20～30g高岭土，装入高温炉中，在800～900℃下煅烧1～2h，得偏高岭土，再称取40～50g脱硫石膏，将其放入碾磨机中碾磨，过400目筛，得脱硫石膏粉末，依次向脱硫石膏粉末中加入偏高岭土，80～100g普通硅酸盐水泥，30～40g200目石英砂，6～10g硅灰石，搅拌使其充分混合均匀后，得混合物，将其加入混料机中，再分别向混料机中加入5.0～7.5g氯化石蜡，0.1～0.2g聚羧酸减水剂PC-201，以500～600r/min搅拌混合5～10min，得混合粉料；
（4）按质量比1:1，将上述混合粉料与步骤（2）备用的耐水性聚醋酸乙烯酯乳液依次加入混料机中，以200～300r/min混合5～8min，出料，得环境友好型土壤固化剂。
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