[發(fā)明專利]一種含碳超疏水膨脹土改良劑及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710403093.6
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107090298B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尚文濤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40;E02D3/12;C09K103/00
• 代理公司: 上海智晟知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 林高鋒

本發(fā)明涉及一種含碳超疏水膨脹土改良劑，所述含碳超疏水膨脹土改良劑包括：a)超疏水碳材料；b)磁性離子液體；以及c)環(huán)保型淀粉基粘合劑。本發(fā)明提供上文所述含碳超疏水膨脹土改良劑的使用方法。本發(fā)明的有益效果在于：(1)通過結(jié)合超疏水碳材料的物理拒水作用與磁性離子液體對膨脹土的化學(xué)離子交換改良作用，實(shí)現(xiàn)永久且顯著地降低膨脹土的膨脹率；以及(2)制備和施工方法簡單，所用原料成本低廉且環(huán)保，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域。具體來說，本發(fā)明涉及一種含碳超疏水膨脹土改良劑，以及使用含碳超疏水膨脹土改良劑來改良膨脹土的方法。

背景技術(shù)

膨脹土是一種具有較多裂隙和較大脹縮性質(zhì)的地質(zhì)體。膨脹土粘土成分主要由強(qiáng)親水性礦物蒙脫土與伊利石組成，它們吸水時(shí)膨脹，失水時(shí)收縮，使得膨脹土發(fā)生反復(fù)變形。膨脹土的這些性質(zhì)對工程建筑物等有嚴(yán)重的破壞作用，因此需要改良膨脹土來降低膨脹土的膨脹性。

目前，改良膨脹土的方法主要可分為物理改良方法和化學(xué)改良方法。物理改良方法之一是在膨脹土表面涂覆超疏水涂料，使得大氣中的水分不能進(jìn)入膨脹土。但現(xiàn)有的超疏水涂料成本高昂，耐候性差，且包括污染環(huán)境的氟元素等。化學(xué)改良方法之一是通過化學(xué)試劑與膨脹土之間發(fā)生離子交換來永久改變膨脹土的晶層結(jié)構(gòu)。但其不足之處在于見效時(shí)間慢，且所使用的化學(xué)試劑或多或少會(huì)帶來環(huán)境污染的問題，因此用量受到限制。

為此，本領(lǐng)域仍然需要開發(fā)一種兼有物理改良方法和化學(xué)改良方法的優(yōu)點(diǎn)且彌補(bǔ)它們各自不足的環(huán)保膨脹土改良劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉的環(huán)保含碳超疏水膨脹土改良劑。所述含碳超疏水膨脹土改良劑主要包括超疏水碳材料、磁性離子液體以及環(huán)保型淀粉基粘合劑。所述超疏水碳材料可通過糖溶液與含硼固體酸的水熱合成法來大量制備，其用于在膨脹土表面形成超疏水表面，使得大氣中的水分等不能進(jìn)入超疏水表面下方的膨脹土。磁性離子液體則與膨脹土發(fā)生離子交換，永久改變膨脹土的晶層結(jié)構(gòu)，提高膨脹土的抗剪切強(qiáng)度。環(huán)保型淀粉基粘合劑用于增強(qiáng)超疏水碳材料與膨脹土之間的相容性，且同時(shí)增加膨脹土的抗剪切強(qiáng)度。通過物理改良方法和化學(xué)改良方法的聯(lián)合作用，以及審慎地選擇各種原料，本發(fā)明的含碳超疏水膨脹土改良劑可恒久有效地降低膨脹土的自由膨脹率，提高膨脹土的抗剪切強(qiáng)度，且不對環(huán)境造成污染。

本發(fā)明的目的還在于提供一種含碳超疏水膨脹土改良劑的使用方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供下述技術(shù)方案。

在第一方面中，本發(fā)明提供一種含碳超疏水膨脹土改良劑，所述含碳超疏水膨脹土改良劑可包括：a)超疏水碳材料；b)磁性離子液體；以及c)環(huán)保型淀粉基粘合劑；其中，b)磁性離子液體的結(jié)構(gòu)如下述結(jié)構(gòu)式(I)所示：

在式(I)中，n＝11-15，X為Cl或Br。

在第一方面的一種實(shí)施方式中，所述超疏水碳材料可通過糖溶液與含硼固體酸的水熱合成法來制備，其中所述糖溶液包括葡萄糖溶液、蔗糖溶液、淀粉溶液或它們的組合，且其中所述含硼固體酸包括硼酸。

在第一方面的另一種實(shí)施方式中，所述環(huán)保型淀粉基粘合劑可通過氧化淀粉、改性蛋白、聚乙烯醇和檸檬酸的反應(yīng)來制備，其中以所得環(huán)保型淀粉基粘合劑的總重量為基準(zhǔn)計(jì)，所述環(huán)保型淀粉基粘合劑包括小于或等于10％的聚乙烯醇。

在第一方面的另一種實(shí)施方式中，所述淀粉可包括蠟質(zhì)玉米淀粉、紅薯淀粉、大米淀粉、小麥淀粉、木薯淀粉、土豆淀粉或它們的任意組合。

在第一方面的另一種實(shí)施方式中，相對于100重量份的a)超疏水碳材料，所述含碳超疏水膨脹土改良劑包括小于或等于50重量份的b)磁性離子液體以及小于或等于5重量份的c)環(huán)保型淀粉基粘合劑。