專(zhuān)利名稱(chēng)：一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑的制作方法
一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明為公路、市政建筑工程的一部分，屬于精細(xì)化工技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
土壤穩(wěn)固劑技術(shù)在國(guó)外已有近30年以上的使用歷史，被大量應(yīng)用于國(guó)家高速公 路、機(jī)場(chǎng)、海提、港口、碼頭、水利防滲等工程項(xiàng)目。此項(xiàng)技術(shù)主要是采用就地土壤來(lái)強(qiáng)固路 基，使形成一個(gè)更為堅(jiān)固、穩(wěn)定、持久的整體板塊結(jié)構(gòu)，使舊技術(shù)道路中普遍存在的水毀、不 規(guī)則沉降、反射性裂縫等問(wèn)題得以解決，從而大大提高了路基的負(fù)載能力，使得道路面層減 薄及碎石基層取消。從而使道路基礎(chǔ)的直接投資降低，減少了道路維護(hù)成本。
土壤固化劑應(yīng)用技術(shù)，近年來(lái)隨著我國(guó)政府及民眾對(duì)環(huán)保、生態(tài)意識(shí)的加強(qiáng)逐漸 被認(rèn)可和推廣，這得益于就地取材，減少開(kāi)采，保持水土，節(jié)約建設(shè)成本的優(yōu)良特點(diǎn)，已開(kāi)始 應(yīng)用于公路路基，防滲工程等處理中?，F(xiàn)在國(guó)外有近十個(gè)土壤固化劑的產(chǎn)品在我國(guó)使用，但 由于其對(duì)土質(zhì)的要求及價(jià)格的昂貴，實(shí)際應(yīng)用不多。國(guó)內(nèi)也有近十個(gè)土壤固化劑的產(chǎn)品，由 于受地理環(huán)境氣候等因素影響，這些都只局限于級(jí)別較低公路的底基層和基層的處理，本 發(fā)明能代替水穩(wěn)層和面層直接使用，解決土壤穩(wěn)固后的防水性能，防熱抗凍性能等核心瓶 頸問(wèn)題，其性?xún)r(jià)優(yōu)勢(shì)將吸引巨大的市場(chǎng)資源，即土壤固化劑將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固 化劑，以解決上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑，原料及其質(zhì)量的百分比為 硅酸鈉50-60 %、無(wú)水乙醇2-5 %、聚丙烯酰胺5-10 %、羥甲基纖維素5_10 %、氫氧化鈉 8-15%,氫氧化鉀8-15%、氫氧化鎂2-5%、氟硅酸鈉2_5%、明礬2_5%、減水劑2_5%等，上 述原料百分?jǐn)?shù)之和為100%。
在裝有加熱裝置、回流冷凝器、攪拌裝置的反應(yīng)器中將硅酸鈉(水玻璃)、無(wú)水乙 醚、明礬[KAl(SO4)2 ·12Η20]、羥甲基纖維素(HPMC)、聚丙烯酰胺(PAM)、氟硅酸鈉(Na2SiF6) 等加熱至80-100°下反應(yīng)，將復(fù)合共聚液體冷卻至15-20°，加入99%的液態(tài)氫氧化鈉 (NaOH)、氫氧化鎂[Mg(OH)2]、氫氧化鉀(KOH)等原料攪拌均勻，反應(yīng)1_2小時(shí)，再加入減水 劑等實(shí)用高速?gòu)?fù)合機(jī)在室溫下均勻混合，即得出該土壤固化劑溶液。
本發(fā)明在使用時(shí)，需參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即《固化類(lèi)路面基層和底基層技術(shù)規(guī)程CJJ/ Τ80-98))和《公路路面路基設(shè)計(jì)規(guī)范JTCD302004》。
本發(fā)明在使用時(shí)，將本固化劑按照萬(wàn)分之一點(diǎn)二的比例與水稀釋?zhuān)鶆驀姙⒂谧?業(yè)面的土壤中，再摻以2-4%的水泥拌合均勻，使用18噸的壓路機(jī)壓實(shí)后，按表面每平方 2kg的石粉均勻鋪撒，以壓路機(jī)靜壓成型，最后將余下的稀釋的固化劑溶液噴灑于表面，經(jīng) 過(guò)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，而達(dá)到土壤固化穩(wěn)定持久的效果。發(fā)明外觀為無(wú)色，可選擇有色添加染色劑作為輔料使用，可選有色添加染色劑 有灰色、紫紅色、黑色、橙黃色、蘭色、棕色等。
在本發(fā)明中，當(dāng)土壤固化劑與土壤顆粒及少量水泥拌和均勻后，富含大量結(jié)晶針 狀的結(jié)晶體迅速穿插在顆粒孔隙之間形成強(qiáng)度骨架。組成份中羥丙基甲基纖維素(HPMC) 與土粒之間形成絮狀纖維膠體，有利于快速形成土體力學(xué)結(jié)構(gòu)；在分子的作用下組成份中 的聚丙烯酰胺(PAM)的主要特性絮凝性、保水性、乳化性粘合性發(fā)揮出來(lái)，使土壤顆粒間吸 附力大大增強(qiáng)，單體表面的自由能力降低；當(dāng)固化劑中的鈣鹽、鎂鹽、鉀鹽溶解后與土壤中 的鈉離子、硅離子發(fā)生交換反應(yīng)，進(jìn)一步增加了土壤顆粒的團(tuán)聚作用。在外力壓之實(shí)狀態(tài)下 可使土壤板結(jié)效果更強(qiáng)，壓實(shí)度更大，既而有超強(qiáng)的承載力和高斥水性。
當(dāng)固化劑的組成份與土體中的氧化硅、氧化鋁發(fā)生一系列的“分解聚合”反應(yīng)，形 成大量的水化硅酸鈣凝膠、水化硫、鋁酸鈣等。組成份還同時(shí)與摻入的水泥中的硅酸鈣、硅 酸三鈣、鋁酸三鈣，鐵鋁酸四鈣等成分反應(yīng)同樣形成。水化硅酸鈣凝膠組成分中的成份還可 以快速提取參與反應(yīng)的各種鈣、硅、鐵、鋁等活性成份。通過(guò)這種物理化學(xué)反應(yīng)不僅增強(qiáng)土 壤顆粒之間的粘結(jié)力，而且本身的硅酸鈉及產(chǎn)生的水化硅酸鈣等凝膠，可最大程度上起到 填充土壤顆粒間的縫隙。
這幾個(gè)反應(yīng)過(guò)程不是孤立的，而是相互聯(lián)系相互穿插的，通過(guò)物理力學(xué)反應(yīng)、物理 化學(xué)反應(yīng)，使得土體工程性能、防滲性能、耐久性、防熱抗凍能力得到巨大的改善。
有益效果本發(fā)明與傳統(tǒng)的工藝比較有如下優(yōu)點(diǎn)及實(shí)際意義
1.配方科學(xué)合理，原材料來(lái)源廣泛，制作簡(jiǎn)單，成本低廉，性能穩(wěn)定可靠，強(qiáng)度高、 斥水性強(qiáng)、防熱抗凍性能優(yōu)良；
2.多個(gè)領(lǐng)域多種用途，不僅可作為高速公路、一級(jí)公路的基礎(chǔ)水穩(wěn)層的處理，最大 的優(yōu)勢(shì)在于可以直接用于小區(qū)道路、鄉(xiāng)村公路、公園道路、市政、觀光便道的面層；
3.就地取材，無(wú)需運(yùn)走現(xiàn)場(chǎng)的土壤，不再需要大量砂石料，不再使用水泥、浙青作 為面層，大大的節(jié)約了建造成本，減少了大氣的污染，減少了開(kāi)山采石，保持了水土流失，還 原了環(huán)保生態(tài)的道路原貌，是符合建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村、倡導(dǎo)低碳經(jīng)濟(jì)構(gòu)建和諧社會(huì)的需 求的。
綜上所述，本發(fā)明突破了防水抗凍的核心技術(shù)，解決了其他目前市面上所有土壤 固化劑只能適用于道路底基層和基層，而不能直接作為面層的應(yīng)用領(lǐng)域，市場(chǎng)前景十分廣 闊，其廣泛用于也將產(chǎn)生巨大的社會(huì)效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
在實(shí)施例一中，在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下
按照《土工試驗(yàn)規(guī)程》，取篩后< 5mm 土樣10kg，按外摻4%的325標(biāo)號(hào)的水泥，按 混合料重量的萬(wàn)分之1. 2，摻適量水稀釋拌和，制成50mmX50mm的模件。5組共50個(gè)，按 照《公路無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》操作并試驗(yàn)檢測(cè)，每組取3個(gè)進(jìn)行，7天無(wú)側(cè)限強(qiáng) 度，平均達(dá)到3. 5IMpa以上，高速公路設(shè)計(jì)要求，每級(jí)取3個(gè)在觀天無(wú)側(cè)限強(qiáng)度平均達(dá)到 8. 97Mpa,余下每組4個(gè)進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)，經(jīng)50°C至_18°C的18次循環(huán)反復(fù)測(cè)試泡水后的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度無(wú)明顯變化，由下表可看出該土壤固化劑抗壓指標(biāo)、防水性能及防熱膨脹 和冷收縮性能都是極好的。
一組強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑，其特征在于，原料及其質(zhì)量的百 分比為硅酸鈉50-60%、無(wú)水乙醇2-5%、聚丙烯酰胺5-10%、羥甲基纖維素5_10%、氫氧 化鈉8-15 %、氫氧化鉀8-15 %、氫氧化鎂2-5 %、氟硅酸鈉2-5 %、明礬2-5 %、減水劑2-5 % 等，上述原料百分?jǐn)?shù)之和為100%，其具體的加工步驟為在裝有加熱裝置、回流冷凝器、攪 拌裝置的反應(yīng)器中將硅酸鈉、無(wú)水乙醚、明礬、羥甲基纖維素、聚丙烯酰胺、氟硅酸鈉等加熱 至80-100°下反應(yīng)，將復(fù)合共聚液體冷卻至15-20°，加入99%的液態(tài)氫氧化鈉、氫氧化 鎂、氫氧化鉀等原料攪拌均勻，反應(yīng)1-2小時(shí)，再加入減水劑等實(shí)用高速?gòu)?fù)合機(jī)在室溫下均 勻混合，即得出該土壤固化劑溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑，其特征在 于，在使用時(shí)，將本發(fā)明按照萬(wàn)分之一點(diǎn)二的比例與水稀釋?zhuān)鶆驀姙⒂谧鳂I(yè)面的土壤中， 再摻以2-4%的水泥拌合均勻，使用18噸的壓路機(jī)壓實(shí)后，按表面每平方2kg的石粉均勻鋪 撒，以壓路機(jī)靜壓成型，最后將余下的稀釋的固化劑溶液噴灑于表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑，其特征在 于，本發(fā)明外觀為無(wú)色，可選擇有色添加染色劑作為輔料使用。
全文摘要
一種將土壤直接處理成為道路面層的土壤固化劑，提供了一種環(huán)保型土壤固化劑，對(duì)土壤的固化性能十分顯著，實(shí)用型非常廣泛，施工簡(jiǎn)單，特別是直接使用現(xiàn)場(chǎng)的土壤將其處理成為道路的面層，使用復(fù)合固化土直接代替水泥、瀝青面層使用，只需微量固化劑與2-5％的水泥拌合穩(wěn)定即可，7天抗壓強(qiáng)度可達(dá)到5-10MPa，滿(mǎn)足筑路時(shí)直接代替基層、水穩(wěn)層、面層使用，節(jié)約建造成本30-50％，產(chǎn)品價(jià)格低廉，施工簡(jiǎn)單，防火抗震性好，持久耐用性佳，克服了目前原來(lái)土壤固化劑的性能缺陷，作為面層使用更加符合環(huán)保、生態(tài)、節(jié)能的社會(huì)需求。
文檔編號(hào)C09K103/00GK102031119SQ20101055763
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者沈鴻昌, 蔣黔湘, 袁愈廣 申請(qǐng)人:湖南路捷能源科技有限公司