[发明专利]用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂及制备、使用方法

说明书

本发明公开了一种用于崩解炭质泥岩的纳米‑纤维固化剂及制备、使用方法，用于崩解炭质泥岩的纳米‑纤维固化剂由以下重量份数组成：水泥30‑40份，纳米材料2‑5份，有机质凝胶5‑10份，乙二胺四乙酸二钠用量0.5‑1份，矿渣25‑35份，纤维材料2‑6份，水16‑25份。本发明提供的用于崩解炭质泥岩的纳米‑纤维固化剂为无机‑有机复合的固化剂，固化后的崩解炭质泥岩在各组分的协同作用下，具有无侧限抗压强度高、结构完整性好的优点，实现矿渣再利用的同时减少水泥用量，成本低，节约能耗，减少污染。

技术领域

本发明属于岩土工程材料技术领域，涉及一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂及制备、使用方法。

背景技术

炭质泥岩由于含大量亲水性强的高岭石、伊利石、蒙脱石等黏土矿物，在冷热交替、酸碱变化及干湿循环等复杂赋存环境作用下，表现出较强的水敏性，具有吸水膨胀，失水收缩的特征，且容易发生软化崩解的现象，导致各项力学性能显著降低。炭质泥岩在湿热地区分布广泛，且湿热地区降雨量大，暴雨频繁，大气温度和湿度季节性变化幅度大，在此区域开挖形成的炭质泥岩路堤、边坡不可避免受到上述因素的共同影响，形成崩解炭质泥岩，而崩解炭质泥岩极易引起二次湿化变形、持续崩解，甚至造成路堤、边坡失稳破坏等，进而造成巨大的经济损失。

传统的水泥稳定加固材料，因材料易得、施工方便、成本低廉而应用广泛，但其存在收缩系数大，易产生收缩裂缝等缺点，在路堤、边坡的应用中极易降低道路使用寿命、造成边坡失稳。而高效土壤固化剂多为国外引进的液体土体稳定剂，如美国路邦EN-1电离土壤稳定剂，美国PALMA土体固化酶，贝赛尔高分子聚合物乳液，美国ISS等，价格均较昂贵。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂，为无机-有机复合固化剂，固化后的崩解炭质泥岩在各组分的协同作用下，具有无侧限抗压强度高、结构完整性好的优点，实现矿渣再利用的同时减少水泥用量，成本低，节约能耗，减少污染，解决了现有技术中的问题。

本发明的另一目的是，提供一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂的制备方法。

本发明的另一目的是，提供一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂的使用方法。

本发明所采用的技术方案是，一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂，由以下重量份数组成：水泥30-40份，纳米材料2-5份，有机质凝胶材料5-10份，乙二胺四乙酸二钠0.5-1份，矿渣25-35份，纤维材料2-6份，水16-25份。

进一步的，所述纳米材料为纳米SiO₂、纳米Al₂O₃、纳米CaCO₃中的任意一种与纳米蒙脱土的混合物，混合质量比是1-3：1。

进一步的，所述有机质凝胶材料为壳聚糖与交联壳聚糖凝胶、壳聚糖/明胶聚电解质配合物凝胶、聚异丙基丙烯酰胺水凝胶、聚叔丁基丙烯酰胺水凝胶、聚亚甲基双丙烯酰胺水凝胶、聚乙烯吡咯烷酮中的任意一种或质量比为1：1的任意两种。

进一步的，所述纤维材料为玻璃纤维、石英纤维、陶瓷纤维中的一种，单丝直径为5-25μm，长度1-3cm。

进一步的，所述玻璃纤维断裂伸长率小于等于35％，碱含量低于8wt％，吸水率小于等于2％，断裂强度不小于480MPa；所述石英纤维断裂伸长率小于等于30％，抗拉强度不小于500Mpa；所述陶瓷纤维断裂伸长率小于等于25％，抗拉强度不小于600Mpa。

进一步的，所述矿渣为粒径2-5mm的矿渣碎石。

进一步的，所述纳米材料的比表面积大于等于350m²/g，粒径30-90nm。

一种用于崩解炭质泥岩的纳米-纤维固化剂的制备方法，具体按照以下步骤进行：