[发明专利]超疏水泥岩改性剂及其制备方法和泥岩改良方法

说明书

本发明公开了一种超疏水泥岩改性剂及其制备方法和泥岩改良方法，超疏水泥岩改性剂的原料按以下质量份数组成：氧化钙1～8份，氯化钾3～10份，聚偏氟乙烯0.3～1.0份，二甲基甲酰胺或N‑甲基吡咯烷酮0.6～2.0份，其中，聚偏氟乙烯与二甲基甲酰胺的质量比为1：2。聚偏氟乙烯具有良好的成膜性，高分子成膜后，对外的疏水基团能够阻止水分子进一步向泥岩内部渗透，提高炭质泥岩防渗性；当炭质泥岩遇水崩解时，聚偏氟乙烯膜受力，在聚偏氟乙烯膜与炭质泥岩颗粒之间产生约束力，抑制炭质泥岩崩解，阻碍裂隙的开展，提高炭质泥岩加固效果。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种超疏水泥岩改性剂及其制备方法和泥岩改良方法，采用该超疏水泥岩改性剂用于泥岩改良。

背景技术

泥岩包括炭质泥岩、砂质泥岩和页岩等软弱岩体。由于泥岩独特的物理化学性质，使其对温度、湿度、应力等环境因素极为敏感，特别是湿度条件变化时，泥岩的性质和状态会发生很大的变化，导致水化膨胀、碎胀扩容、强度降低。但泥岩因其分布范围广、原料易获取等特点，已作为路堤填料被广泛应用于路堤工程。工程实践表明，泥岩为一种特殊的软弱岩体，处于干燥状态下力学性能优良，而在荷载及季节性降雨作用下，岩体经受反复干湿循环，迅速软化并崩解成松散细小颗粒物质，进而丧失整体性，造成这类岩石边坡、路堤、建筑物基体等工程产生大变形甚至坍塌。因此在工程实际中常需对此类泥岩进行改良处理。

目前，对此类泥岩进行改良的改性材料主要集中在传统胶凝材料和碱活性材料。传统胶凝材料主要是通过石灰或水泥中Si⁴⁺、Al³⁺和Fe³⁺等离子发生水化反应，在泥岩表面形成一层胶凝物质，以增大泥岩的强度及防渗性能；传统的胶凝材料虽然价格低廉、固结速度快，但是防渗效果及耐久性差。碱活性材料主要是通过材料中的碱性物质与岩土体中Si⁴⁺、Al³⁺等离子进行交换，从而形成一种胶凝物质并进一步发展成为小块网状结构，提高了岩土体内部结构性及防渗性能；但碱活性材料与岩土体进行离子交换速率慢，时间长。为此，亟需一种防渗性高、加固效果显著的泥岩改性剂。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种超疏水泥岩改性剂，聚偏氟乙烯具有良好的成膜性，高分子成膜后，对外的疏水基团能够阻止水分子进一步向泥岩内部渗透，提高炭质泥岩防渗性；当炭质泥岩遇水崩解时，聚偏氟乙烯膜受力，在聚偏氟乙烯膜与炭质泥岩颗粒之间产生约束力，抑制炭质泥岩崩解，阻碍裂隙的开展，提高炭质泥岩加固效果。

本发明的另一目的是，提出一种超疏水泥岩改性剂的制备方法。

本发明的另一目的是，提出一种泥岩改良方法。

本发明所采用的技术方案是，一种超疏水泥岩改性剂，原料按以下质量份数组成：氧化钙1～8份，氯化钾3～10份，聚偏氟乙烯0.3～1.0份，二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮0.6～2.0份，其中，聚偏氟乙烯与二甲基甲酰胺的质量比为1：2。

一种超疏水泥岩改性剂的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤S1，按以下质量份数称取各原料，氧化钙1～8份，氯化钾3～10份，聚偏氟乙烯0.3～1.0份，二甲基甲酰胺或N-甲基吡咯烷酮0.6～2.0份；

步骤S2，在20～45℃下，将称取的聚偏氟乙烯与二甲基甲酰胺混合，或者将称取的聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮混合，搅拌均匀，直至混合物成为半透明溶液；其中聚偏氟乙烯与二甲基甲酰胺的质量比为1：2；

步骤S3，将称取的粉末状氧化钙溶于水，搅拌均匀，制得质量浓度1％-8％的氢氧化钙溶液；将称取的氯化钾粉末溶于水，搅拌均匀，制得质量浓度1％-8％的氯化钾溶液；

步骤S4，将制得的半透明溶液、氢氧化钙溶液及氯化钾溶液混合，搅拌均匀，即得。