本发明涉及混凝土领域，进一步涉及一种固化土及其制备方法。
背景技术：
：近年来，国内外已经对固化轻质土开展了一些研究和应用。一方面是高分子材料作为改善土体工程性质的一种固化剂在国内外得到了研发并投入应用。例如：Nadler等采用聚丙酰胺来提高粘性土团聚体的水稳性；Kukal等采用少量的聚乙烯醇来提高侵蚀区域土体的稳定性；董金梅等采用高分子材料SH固化剂使土体具有很好的抗压强度、抗风蚀和耐水性能；浩婷等采用复合纳米固化剂，在提高土体强度的同时，也降低了工业废料对环境的污染。这些成果显示高分子聚合物是一种有效的固化剂，既能提高土体的工程性质，又能减少污染，是一种低成本环保型的生态固化剂。另一方面国内外还对轻质土的性能、影响因素以及制作方法进行研究。如章灿林等研究了不同原料土掺量对气泡轻质土耐久性的影响；何国杰等研究了影响气泡轻质土的强度与容重因素；朱伟等研究了材料组成对轻质土密度和强度影响；三嶋他研究认为，气泡轻质土在成型过程中的消泡量是影响其密度变化的重要因素，其密度随着成型时消泡量增加而增大。这些研究成果大幅度的降低了填土的自重，减少沉降，变形小，并且固化后自立性好。总之，国内外学者对于土的固化机理以及发泡机理已经有很多研究，但是两者综合起来的研究成果还比较少，一般方法为在加入固化剂的同时加入EPS颗粒，以达到代替部分土颗粒的目的，或者加入泡沫水进行发泡，以达到增加孔隙率。在考虑经济合理地前提下，现有工艺存在发泡慢，强度提高慢的问题。并且大部分方法施工起来较繁琐，受限条件较多。技术实现要素：有鉴于此，本发明的目的是提供一种固化土，有效地解决以上所述传统固化轻质土的不足的问题。为达到以上目的，本发明提供一种固化土，其原料包括干土、水和固化剂，其中在所述固化剂中，以所述干土重量计，包含0.3～0.8％丙烯酰胺、0.005～0.03％过硫酸铵和0.6～1.2％铝粉。根据本发明的一种具体实施方案，以所述干土重量计，所述丙烯酸含量为0.5～0.8％。根据本发明的一种具体实施方案，以所述干土重量计，所述丙烯酸含量为0.6～0.8％。根据本发明的一种具体实施方案，以所述干土重量计，所述过硫酸铵含量为0.006～0.015％。根据本发明的一种具体实施方案，以所述干土重量计，所述过硫酸铵含量为0.008～0.012％。根据本发明的一种具体实施方案，以所述干土重量计，以所述干土重量计，所述水的含量为45～60％，所述固化剂还包括12～24％水泥、10～18％生石灰。另外，本发明还提供一种以上任意所述固化土的制备方法，包括以下步骤：(1)准备原料和模具；(2)在所述模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、过硫酸铵和铝粉之外的其余固化剂，加水至混合均匀；(3)将丙烯酰胺、过硫酸铵以及铝粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中搅拌均匀。根据本发明的一种具体实施方案，所述制备方法中，在步骤(1)中，所述模具的内壁抹油或者凡士林，以便于脱模；模具外壁包裹透气不透水膜。根据本发明的一种具体实施方案，所述制备方法中，在步骤(3)之后还包括封口养护步骤，养护期间保持温度20-40℃和湿度50-70。根据上述技术方案，本发明的固化剂及其制备方法的有益效果在于：(1)相比于传统的利用水泥、粉煤灰、石膏等作为固化剂加固轻质土水稳性与耐久性差，且易收缩开裂，本发明以高分子材料作为固化剂来达到提高强度、稳定性与耐久性的目的；(2)通过具体的结合性添加丙烯酰胺、过硫酸铵两种高分子材料结合所制备的固化剂，由于丙烯酸聚合物不溶于一般有机物，在室温下较其他高分子材料稳定，且反应后的聚合物成絮状，能够更好的增强土体的结构性，强度更稳定，过硫酸铵反应后生物粘结性好且价格低廉，所以在室内试验过程中较其他高分子材料固化效果更明显，效果更稳定，且造价低廉；(3)本发明在保证强度、稳定性的同时再次降低了土体的自重；以满足更多工程的需要；(4)通过本发明制备的固化土质量轻，强度高，孔隙率大，从而有效的减轻土体自重，并且在冻融循环过程中，以及水的冲刷浸泡的过程中保持较好的强度；(5)本发明固化剂中添加铝粉，铝粉作为发泡剂的一种主要成分，其主要作用是在室温条件下跟生石灰反应产生气体，达到增加土体内孔隙率，减轻土体本身自重的问题，其次铝粉在众多发泡材料中造价低廉，适用性较广，且对环境影响较小，可以采用。附图说明图1是本发明的一种具体实施方案中固化土的制备方法流程图；图2是本发明的一种具体实施方案中固化土制备所使用的模具示意图。具体实施方式本发明的一种具体实施方案提供一种固化土，其原料包括干土、水和固化剂，其中在所述固化剂中，以所述干土重量计，包含0.3～0.8％丙烯酰胺、0.005～0.03％过硫酸铵和0.6～1.2％铝粉。本实施方案中的干土是从自然界取得的土壤进行烘干后所得，举例来说如黄土、黑土、黏土，优选的为黏土。对于丙烯酸的含量，优选的，以所述干土重量计，所述丙烯酸含量为0.5～0.8％；进一步优选的，所述丙烯酸含量为0.6～0.8％。本实施方案采用的丙烯酰胺为一种白色晶体化学物质，该物质在水的净化处理以及纸浆的加工等方面已经广泛应用，较其他高分子材料制备更方便，造价更低廉，并且适合在酸碱不同的土壤中发生水解反应，生成高分子聚合物，此种聚合物不溶于一般有机物，在室温下较其他高分子材料稳定，且反应后的聚合物成絮状，能够更好的增强土体的结构性，强度更稳定。对于过硫酸铵的含量，优选的，以所述干土重量计，所述过硫酸铵含量为0.006～0.015％，进一步优选的为0.008～0.012％。过硫酸铵也是一种易溶于水的高分子材料，可以作为丙烯酰胺等多种固化剂的引发剂，使固化速率加快，反应后生成的产物粘结性好，并且，在实际应用中，过硫酸铵的造价低廉，适合大量工程应用。根据本实施方案，所述固化土中，以所述干土重量计，所述水的含量为45～60％，所述固化剂还包括12～24％水泥、10～18％生石灰。本发明的另一种具体实施方案提供以上任意一种同化土的制备方法，包括以下步骤：(1)准备原料和模具；(2)在所述模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、过硫酸铵和铝粉之外的其余固化剂，加水至混合均匀；(3)将丙烯酰胺、过硫酸铵以及铝粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中搅拌均匀。优选的，在步骤(1)中，所述模具的内壁抹油或者凡士林，以便于脱模；模具外壁包裹透气不透水膜。优选的，在步骤(3)之后还包括封口养护步骤，养护期间保持温度20-40℃和湿度50-70。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。实施例1A准备原料：称取干土600g，以干土重量计，称取45％水，以干土重量计，称取0.3％丙烯酰胺、0.005％过硫酸铵和0.6％铝粉，以干土重量计，称取12％水泥、10％生石灰。B准备模具：模具采用塑料模具，尺寸参见图2，内直径为7cm，一端封口，内壁涂抹凡士林，侧面开孔，外壁包裹透气不透水膜。C制备样品：在模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、过硫酸铵和铝粉之外的其余固化剂，加水至混合均匀；将丙烯酰胺、过硫酸铵以及铝粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中搅拌均匀。D养护制样：将模具封口养护，养护期间保持温度(30℃)和湿度(60左右)，在达到标准养护期龄(24天)后，截取高度为14cm的样品。具体制备方法流程参照图1。实施例2同实施例1，区别仅在于原料中固化剂和水的含量：以干土重量计，称取45％水，称取0.4％丙烯酰胺、0.010％过硫酸铵和0.7％铝粉，称取12％水泥、10％生石灰。实施例3同实施例1，区别仅在于原料中固化剂和水的含量：以干土重量计，称取50％水，称取0.5％丙烯酰胺、0.012％过硫酸铵和0.8％铝粉；以干土重量计，称取16％水泥、12％生石灰。实施例4同实施例1，区别仅在于原料中固化剂和水的含量：以干土重量计，称取50％水，称取0.6％丙烯酰胺、0.015％过硫酸铵和0.9％铝粉；以干土重量计，称取16％水泥、14％生石灰。实施例5同实施例1，区别仅在于原料中固化剂和水的含量：以干土重量计，称取60％水，称取0.7％丙烯酰胺、0.025％过硫酸铵和1.0％铝粉；以干土重量计，称取18％水泥、16％生石灰。实施例6同实施例1，区别仅在于原料中固化剂和水的含量：以干土重量计，称取60％水，称取0.8％丙烯酰胺、0.03％过硫酸铵和1.2％铝粉；以干土重量计，称取24％水泥、18％生石灰。比较例同实施例1，区别仅在于原料中不含丙烯酰胺、过硫酸铵和铝粉。上述实施例中原料的区别如表1所示：表1水水泥生石灰丙烯酸胺过硫酸铵铝粉实施例14512100.30.0050.6实施例24512100.40.0100.7实施例35016120.50.0120.8实施例45016140.60.0150.9实施例56018160.70.0251.0实施例66024180.80.0301.2比较例451210---(注：以上各原料组分均是以对应实施例所加入的干土重量为基础，计算其所占质量百分比(％))性能检测与对比分析对实施例1-6的样品以及比较例的样品进行称重、测量拉伸强度，以及孔隙率，具体测量数据如下表所示：表2通过上述对比试验可知：添加了本发明的所述范围的丙烯酸胺、过硫酸铵和铝粉固化剂的样品(实施例1-6)明显比未添加相应固化剂的样品在强度和孔隙率上有所增强。而且原料重量相近情况下时，实施例1-2的样品的重量和比较例样品重量相比较，重量减轻。而且本试验制备的固化轻质土通过加入发泡剂成分增大孔隙率的方式使土体自重减轻，又通过加入固化剂成分使土体固体颗粒之间的结构更紧密，更稳定，这样在保证土体结构强度和稳定性的前提下制备出满足要求的轻质土。对于固化轻质土相对于普通软土以及路基填料密度对比如表3所示：表3以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3