[發明專利]一種高抗水性土壤固化劑及其應用

有效

• 申請號: 201310468061.6
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103555339A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李慶輝;林先貴
• 申請（專利權）人: 李慶輝;林先貴
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;C09K103/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明涉及一種土壤固化劑，尤其涉及一種高抗水性的土壤固化劑，屬于建筑化學領域。

背景技術

在建筑、橋梁、道路等施工中，經常需要對土壤進行固化，土壤的固化實質是使用外摻劑對土體進行物理化學處理從而改變土壤的組成和工程性質，達到提高土質強度、改善土質壓實性的目的。

目前，在建筑行業常用的土壤固化劑是采用石灰、水泥等對土壤改良，在工程初期這些固化劑具有較好的效果，但在長期土壤固化工程中，人們逐步認識到，單純采用傳統石灰、水泥等土壤固化材料，存在著明顯不足，滿足不了工程建設發展需要，普遍存在的問題包括：抗壓強度不足，導致在施工中只能通過增大固化劑摻入量來彌補強度；耐水性能不夠好，在雨水長時間浸泡后無法固結地基土壤。具體表現在石灰可用于淺層的路基，但不能用于高含水量的軟土；水泥可用于軟土加固，但對土質的適應能力較差，造價較高。

因此，尋求高強度的廉價原料、提高土壤固化劑的抗壓強度、耐水性能、降低材料價格、實現廢物利用、提高施工的便利程度已成為業內的當務之急。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種土壤固化劑，能使土壤固化、抗壓強度高且具有較好的防水防潮性、原料廉價、易于施工，尤其是在抗水性上本發明的固化劑顯著優于已有產品。

為實現上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的：

一種高抗水性土壤固化劑，是一種乳液，包括粘結劑、增強劑、分散劑和填料，其中粘結劑采用具有粘合性的高分子共聚物，填料采用納米級三氧化二鋁顆粒。

其中，各成分用量可根據工程需要進行調整，優選各組分含量為，以質量百分比計，粘結劑50-55％、增強劑2-5％、分散劑37-46％、填料2-3％。

本發明的土壤固化劑乳液再加入到土壤中后和土壤中次生礦物成分發生化學反應并對土壤顆粒完成離子電化學反應，具體表現在：

土壤固化劑乳液中的高分子共聚物(以醋酸乙烯酯-乙烯共聚物VAE為例，其它共聚物反應同理)和土壤中不溶性礦物、難容性礦物和難容性鹽發生化學反應，生成粘粒(粒徑＜0.005mm)和膠粒(粒徑＜0.002mm)，這種生成物粒徑小，表面能大，比表面大，具有一系列膠體化學特性。其中最主要的反應是土壤中的SiO₂和Ca(OH)₂在土壤固化劑乳液的催化下，生成水化硅酸鈣凝膠：CaO-SiO₂-H2O膠體，

上述膠體的形成使得土壤土粒間產生有效潤滑，起到潤滑劑的作用，消除土粒間的摩擦力，使得土壤在碾壓時達到更大的密實度。而在碾壓完成后，隨著土粒間內部的水循環，極易遇到K、Na等離子，使膠體結構被破壞生產CaSiO₃這種極難溶解的鹽類：

由于膠體可以進入土粒的水化膜，在碾壓過程中又極易成為公共水化膜的一部分，所以在往外排水的過程，膠體自身的固態性越來越高，將周圍的土粒強有力的膠粘在一起，使土粒形成新的離子間的連接力，使得土粒具有更高的抗彎、拉的能力。因為土粒與土粒之間增加了結合力，同時這種結合力不受到水干擾，使土壤的工程性能得到了極大的提高。同時在化學反應形成膠凝物逐漸固化的過程中會把土粒間的空隙排擠掉，提高了土壤的飽和度/密實度，另一方面能把氣、液態孔隙減少，并切斷毛細孔。

進一步的，在加入傳統的石灰等作為輔料時，土壤固化劑乳液在土壤中的化學成分含SO₄^2-、AI₂O₃加上輔劑中的Ca(OH)₂和空氣中CO₂或者是土壤中原有CaCO₃的時候，會出現另一個復雜反應：

這一反應生成了Al₂O₃·3H₂O膠體，其作用與CaO-SiO₂-H₂O膠體一致，可以在碾壓過程中起到潤滑劑的作用，而且這種膠體破壞更難，膠體破壞以后生成的Al₂O₃晶體結構更加穩定。難以被外來因素所改變：

這一反應對土壤固化劑乳液穩定土的后期強度增長產生顯著的促進作用。

在下述中，申請人公開了本發明各成分可選用的具體化學材料類型和名稱，然而不采用下述特定材料而采用其它通用的符合本發明要求的材料，也涵蓋于本發明。