[發(fā)明專利]用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑及制備、使用方法

有效

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• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112250390B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付宏淵;陳彩營;曾鈴
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: C04B28/04
• 分類號: C04B28/04
• 代理公司: 西安知誠思邁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61237
• 代理人: 閔媛媛

本發(fā)明公開了一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米?纖維固化劑及制備、使用方法，用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米?纖維固化劑由以下重量份數(shù)組成：水泥30?40份，納米材料2?5份，有機質(zhì)凝膠5?10份，乙二胺四乙酸二鈉用量0.5?1份，礦渣25?35份，纖維材料2?6份，水16?25份。本發(fā)明提供的用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米?纖維固化劑為無機?有機復(fù)合的固化劑，固化后的崩解炭質(zhì)泥巖在各組分的協(xié)同作用下，具有無側(cè)限抗壓強度高、結(jié)構(gòu)完整性好的優(yōu)點，實現(xiàn)礦渣再利用的同時減少水泥用量，成本低，節(jié)約能耗，減少污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于巖土工程材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑及制備、使用方法。

背景技術(shù)

炭質(zhì)泥巖由于含大量親水性強的高嶺石、伊利石、蒙脫石等黏土礦物，在冷熱交替、酸堿變化及干濕循環(huán)等復(fù)雜賦存環(huán)境作用下，表現(xiàn)出較強的水敏性，具有吸水膨脹，失水收縮的特征，且容易發(fā)生軟化崩解的現(xiàn)象，導(dǎo)致各項力學(xué)性能顯著降低。炭質(zhì)泥巖在濕熱地區(qū)分布廣泛，且濕熱地區(qū)降雨量大，暴雨頻繁，大氣溫度和濕度季節(jié)性變化幅度大，在此區(qū)域開挖形成的炭質(zhì)泥巖路堤、邊坡不可避免受到上述因素的共同影響，形成崩解炭質(zhì)泥巖，而崩解炭質(zhì)泥巖極易引起二次濕化變形、持續(xù)崩解，甚至造成路堤、邊坡失穩(wěn)破壞等，進而造成巨大的經(jīng)濟損失。

傳統(tǒng)的水泥穩(wěn)定加固材料，因材料易得、施工方便、成本低廉而應(yīng)用廣泛，但其存在收縮系數(shù)大，易產(chǎn)生收縮裂縫等缺點，在路堤、邊坡的應(yīng)用中極易降低道路使用壽命、造成邊坡失穩(wěn)。而高效土壤固化劑多為國外引進的液體土體穩(wěn)定劑，如美國路邦EN-1電離土壤穩(wěn)定劑，美國PALMA土體固化酶，貝賽爾高分子聚合物乳液，美國ISS等，價格均較昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑，為無機-有機復(fù)合固化劑，固化后的崩解炭質(zhì)泥巖在各組分的協(xié)同作用下，具有無側(cè)限抗壓強度高、結(jié)構(gòu)完整性好的優(yōu)點，實現(xiàn)礦渣再利用的同時減少水泥用量，成本低，節(jié)約能耗，減少污染，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

本發(fā)明的另一目的是，提供一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑的制備方法。

本發(fā)明的另一目的是，提供一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑的使用方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑，由以下重量份數(shù)組成：水泥30-40份，納米材料2-5份，有機質(zhì)凝膠材料5-10份，乙二胺四乙酸二鈉0.5-1份，礦渣25-35份，纖維材料2-6份，水16-25份。

進一步的，所述納米材料為納米SiO₂、納米Al₂O₃、納米CaCO₃中的任意一種與納米蒙脫土的混合物，混合質(zhì)量比是1-3：1。

進一步的，所述有機質(zhì)凝膠材料為殼聚糖與交聯(lián)殼聚糖凝膠、殼聚糖/明膠聚電解質(zhì)配合物凝膠、聚異丙基丙烯酰胺水凝膠、聚叔丁基丙烯酰胺水凝膠、聚亞甲基雙丙烯酰胺水凝膠、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一種或質(zhì)量比為1：1的任意兩種。

進一步的，所述纖維材料為玻璃纖維、石英纖維、陶瓷纖維中的一種，單絲直徑為5-25μm，長度1-3cm。

進一步的，所述玻璃纖維斷裂伸長率小于等于35％，堿含量低于8wt％，吸水率小于等于2％，斷裂強度不小于480MPa；所述石英纖維斷裂伸長率小于等于30％，抗拉強度不小于500Mpa；所述陶瓷纖維斷裂伸長率小于等于25％，抗拉強度不小于600Mpa。

進一步的，所述礦渣為粒徑2-5mm的礦渣碎石。

進一步的，所述納米材料的比表面積大于等于350m²/g，粒徑30-90nm。

一種用于崩解炭質(zhì)泥巖的納米-纖維固化劑的制備方法，具體按照以下步驟進行：