[發(fā)明專利]一種復(fù)合離子土壤固化劑及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210072517.2
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN102676176A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚路;孫念超
• 申請（專利權(quán)）人: 尚路;孫念超
• 主分類號(hào): C09K17/40
• 分類號(hào): C09K17/40;E02D3/12;C09K103/00
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技術(shù)領(lǐng)域

一種復(fù)合離子土壤固化劑及制造方法為公路、市政、邊坡防護(hù)、水利堤壩、建筑地基和建筑防滲工程提供高效的土工建筑用新材料，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

土壤固化劑是在常溫下能夠直接膠結(jié)土體中土壤顆粒表面或能夠與黏土礦物反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)的土壤硬化劑。20世紀(jì)70年代，土壤固化劑作為一種新型的固化材料，在歐美等發(fā)達(dá)國家得到廣泛使用。土壤固化劑以其優(yōu)越的性能，已經(jīng)在水利、交通、環(huán)境、港口、機(jī)場等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的成效。近幾年無機(jī)類、有機(jī)類、生化酶類和離子類四大類新型土壤固化劑產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。國內(nèi)目前固化劑多為無機(jī)類固體粉狀土壤固化劑，主要研究利用水泥固化原理，其部分產(chǎn)品已得到工程上的應(yīng)用。雖然土壤固化劑配方不同，但加固機(jī)理基本相同。其作用機(jī)理為固化劑與含有一定水分的土壤混合后，發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使固化土具有不可逆的、良好的耐久性。有機(jī)聚合類土壤固化劑種類很多，但均與土壤顆粒不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能從根本上改良土壤的使用性能。

雖然國際上離子型土壤固化劑的發(fā)展較快，但卻有各自的不足，仍然需要不斷完善。近年我國引進(jìn)了大量的進(jìn)口離子型土壤固化劑，其使用獲得了一定成功，但由于其對土質(zhì)的要求高，價(jià)格昂貴，實(shí)際應(yīng)用不多。目前國產(chǎn)的固化劑，應(yīng)用僅適宜部分土壤，不能適應(yīng)各類不同性質(zhì)的土壤，國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)復(fù)合離子型土壤固化劑還處在起步階段。為了適應(yīng)不同性質(zhì)土壤的應(yīng)用，本發(fā)明突破了離子固化劑成分單一的不足，選擇由強(qiáng)氧化劑、活化劑、分散劑、固化催化劑等有機(jī)組合形成復(fù)合離子土壤固化劑；與土壤作用后通過機(jī)械碾壓使固化土達(dá)到密實(shí)，經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)過程，長鏈分子鍵橋搭接成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最終形成穩(wěn)定持久的整體板塊結(jié)構(gòu)。從根本上改變土壤的吸水性并改變土壤顆粒的結(jié)構(gòu)，提高固化土的最終強(qiáng)度，增強(qiáng)水穩(wěn)性，是一種高效的土工建筑新材料，實(shí)現(xiàn)自然土在建筑及道路工程上的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合離子土壤固化劑及制造方法，突破以往固化劑成分單一的不足，實(shí)現(xiàn)土壤固化劑與各類土壤的兼容性，適用不同性質(zhì)土壤的應(yīng)用，與各類土壤發(fā)生反應(yīng)成為穩(wěn)固持久的固化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將土壤改良成為一種有用的建筑材料。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明主要成分包含有：活化劑、分散劑、固化催化劑和強(qiáng)氧化劑，原料化學(xué)式及其質(zhì)量的百分比為：

活化劑成分：①②R1＝23-25個(gè)碳的直鏈或環(huán)狀飽合烷基。成分①和②的質(zhì)量百分含量各3％；

分散劑成分：R₂＝帶有3-6個(gè)碳的終端不飽合碳鍵的烷基R₃＝1-3個(gè)碳的直鏈烷基)7-25％；

固化催化劑成分：X可為O或S，R₄＝2-5個(gè)碳的直鏈烷基必須達(dá)到2000目以下粉末，質(zhì)量百分含量為1％；

以上三種原料加上強(qiáng)氧化劑(濃H₂SO₄)各原料的百分?jǐn)?shù)之和為100％。

根據(jù)本發(fā)明特點(diǎn)，設(shè)置固化催化劑車間、活化劑車間、分散劑車間和復(fù)配車間等4個(gè)生產(chǎn)車間，生產(chǎn)工藝包括固化催化劑生產(chǎn)、活化劑生產(chǎn)、分散劑生產(chǎn)和復(fù)合離子土壤固化劑的配制。

活化劑生產(chǎn)：活化劑的生產(chǎn)在還原活化成套裝置內(nèi)進(jìn)行，主要工序包括原料配制、混合、化學(xué)反應(yīng)、陳化和還原活化等。活化劑生產(chǎn)的核心裝置在于還原活化部分及反應(yīng)時(shí)間6-10小時(shí)，溫度控制在-10-25℃。

復(fù)合離子土壤固化劑的配制在復(fù)配車間內(nèi)進(jìn)行，車間內(nèi)設(shè)置一條復(fù)配生產(chǎn)線，生產(chǎn)線由混合槽、計(jì)量泵、成品罐、包裝分配臺(tái)等組成。其生產(chǎn)步驟為：在4個(gè)車間化驗(yàn)室分別加工所形成的強(qiáng)氧化劑、活化劑、分散劑、固化催化劑，4種組分按活化劑成分①和②的質(zhì)量百分含量各3％的比例在反應(yīng)釜內(nèi)反應(yīng)、陳化，溫度控制在30-32℃之間，之后加入分散劑攪拌均勻，反應(yīng)60分鐘后，最后加入濃H₂SO₄，反應(yīng)溫度控制在60℃以下，即形成復(fù)合離子土壤固化劑。

本發(fā)明中的復(fù)合離子土壤固化劑各組份的作用如下：

強(qiáng)氧化劑：打開土粒與水分子之間的電化學(xué)鍵，激發(fā)土顆粒之間自身的聚集力，使土粒吸附的水變?yōu)樽杂伤亮Ｖ匦掳凑?fù)電位結(jié)合，為改變土粒結(jié)構(gòu)創(chuàng)造有利條件。

活化劑：活化劑與土粒接觸時(shí)，能有效激發(fā)土粒的活性，使惰性土壤顆粒變成活性較強(qiáng)的土壤顆粒。