[发明专利]一种高渗透型土壤固化剂及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种具有良好固化土壤效果的高渗透型土壤固化剂及及使用方法。

技术背景

土壤固化剂是指能够改善和提高土体物理和力学性能的材料。20世纪初，一些经济发达国家在兴建道路、港口、机场和防渗等工程中采用了土壤固化技术对土体进行改良，取得了良好的效果。20世纪70年代，美、日、德等国家对土壤改良技术进行了深层次的开发，技术水平获得了长足进步，改性土壤的材料由原来单一的石灰、水泥、粉煤灰与水玻璃等，发展到专门用来加固土体的新材料—土壤固化剂。目前国外己广泛应用于道路、土木建筑、环境保护、农田水利工程等各个领域。美国、日本是研究这种材料最活跃的国家，例如美国帕尔玛公司的路邦(ROADBOND)、路特固(ROADGOOD)、固化酶，日本田熊公司Aughset系列土体固化剂等。

近20年来，土壤固化技术得到了高速的发展，国内外学者从不同的工程应用目的出发，研制、开发了一系列土壤固化材料，用于加固各种类型的土壤。20世纪90年代，我国将土壤固化剂作为高新技术产品引进，结合中国不同地区的土壤特点，国内一些单位开始了土壤固化剂改性的研究和探索。中国地质大学(武汉)、长江科学院长江工程公司、北京建工学院、山东大学、武汉水利电力大学、华南理工大学、化工部晨光化工研究院和铁道部科学研究院等，取得了一批试验研究成果，有的还在一些铁路、公路上作过试验，取得了良好的效益。试验表明，土壤固化剂一般能提高土的强度、密度、水稳定性、耐久性、抗冻性，降低土的塑性和渗透性。目前，国内从事这方面研究的主要单位有兰州大学、北京奥特赛特、海南筑车、北京大学、浙江大学和北京固邦等。

国外的土壤固化剂主要有ROADBO DEN-1、 CBRPLUS、RoadPaekerPlus等。ROADBO DEN-1是美国C.S.S公司生产的道路固化剂，由强氧化剂、强溶解剂和分散剂组成。具有不挥发、不可燃、稀释后安全、环保的特点。通过胶结、离子交换作用，增强土粒间的吸附力，减少孔隙，固化土体强度可提高40%-60%。适宜加固新性土含量高的土，对于含砂量高的土或塑性指数小于10的土效果不理想，若在这些土中掺入勃土、砂砾、传统固化剂后能取得良好的加固效果。将ROADBO DEN-1与普通硅酸盐水泥或粉煤灰充分混合，能大幅度提高其强度。同等条件下，可减少水泥或粉煤灰用量50%，节省费用30%-40%。 ROADBO DEN-1还可用来改良被汽油、柴油、苯、甲苯、二甲苯、乙烷苯等石化产品污染的土壤。

CBRpLUSNorthAmerieaIne、生产的 CBRpLus固化剂，是深褐色粘稠状浓缩液体，具有无腐蚀、无毒、环保的特点。它在勃土表面生成油状层，与土粒表面形成化学键，固定具有交换性的离子。另一方面通过离子交换，使土粒中的吸附水慢慢排出，能永久改变新土的亲水性，碾压后形成致密土体; 土粒之间的连接提高了其强度和密实度，降低了渗透性。该产品适宜加固吸附阳离子的豁土和淤泥。对于无勃性土，如砂土，只有掺入适量的勃土材料才能起到加固作用。 CBRPLUS主要用于道路工程，可提高土体强度、水稳定性和加固承载比CBR，具有施工方便、经济性好及环保的特点。 CBRPLUS在公路上的使用己有20多年的历史，被世界银行采纳为发展国家中铺筑乡村道路的首选方法。

RoadPackerPlus通过离子交换作用加固勃土，使土体密实，含水率降低，永久改变勃土的亲水性。适宜固化线收缩率大于2%、粒径小于0.075 mm的含量大于15%、pH值小于7的土，当线收缩率小于2%时或乳粒含量少时，可掺入一定量的勃土材料。过去的20多年已在许多国家应用于道路工程中，可提高CBR值、密度、强度、压实性，降低塑性、收缩性、亲水性等。除此之外，美国帕尔玛公司的固化酶和澳大利亚的ISS等都是具有代表性的品种。

随着我国道路建设的飞速发展，国内也开始兴起离子土固化材料的研究开发与应用。张惠芬等利用近代分析方法(XRD、IR、Raman、 MASNMR、TEM、AFM和SEM)，对豁土矿物(高岭石、蒙脱石和伊利石)钝化前后的表面结构和性质进行了系统研究。通过表面活性剂对乳土矿物的表面成分、电荷和微观结构的改性，使勤土矿物由亲水性改造成疏水性，抑制和降低其含水率，使得勃土遇水后不再吸水膨胀，从而保持土壤的稳定性。