一种耐水土壤固化剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种耐水土壤固化剂，属于建筑材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于改善和提高土壤工程技术性 能的复合材料。其具有固化速度快、早期强度高、固结时间长、后期强度高、用量少、就地取 材、节省施工时间以及降低工程造价等优点，在公路、铁路、地铁、水利、房屋等工程建设中 具有广阔的应用前景。
[0003] 现有的土壤固化剂种类繁多，但按固化剂的发展过程可分为石灰水泥类固化剂、 矿渣硅酸盐类固化剂、高聚物类固化剂和电离子溶液类固化剂。其中，高聚物类固化剂还包 括多种树脂、纤维、表面活性剂等类固化剂。高聚物类固化剂，是一种利用表面活性剂改变 土粒表面亲水性质，或者利用聚合物交联形成立体结构包裹和胶结土粒，在土壤压实的基 础上，可以得到较好的抗压强度的土壤固化剂。其具有掺量少、成本低、施工方便、土壤早期 强度和后期稳定强度均可以满足要求等的优点；但其也存在抗水性能比较差，遇水强度急 剧降低等的缺点。
[0004] 为了解决这样技术的瓶颈，人们对高聚物类固化剂进行了多方面的研究并取得一 定的成果，如发明专利"一种高分子有机土壤固化剂及其合成方法"（专利号:CN 105038806 A)利用2-6份氯化镁、4-8份氯化|丐、0.3-0.8份氧化|丐、0.3-0.8份氧化镁、3-8份丙稀酰胺、 0.1-0.4份过硫酸铵、0.2-0.6份过硫酸钾、10-20份可溶性纤维素、5-15份羧甲基纤维素钠、 0.5-1份氢氧化钠、50-70份水来制备高分子有机土壤固化剂。虽然其具有操作简单，成本低 廉，见效快，绿色环保和较强的抗压能力的优点，但是抗水性能仍然没能够有效地解决。
[0005] 又如发明专利"一种碱性土壤固化剂及其制作工艺"（专利号:CN 102517033 B)利 用聚乙烯醇、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、氯化钙、氢氧化铝、蒸馏水来制备碱性土壤固化剂。虽 然其具有施工工艺简单，抗压强度高，水稳定性好，冻稳定性好，节能环保，可延长道路使用 寿命等优点，但是其仅适用于碱性土壤，应用范围比较狭窄，从而限制了其的推广使用。同 时其也没有公开具体的抗压强度、水稳定性、冻稳定性等数据。
[0006] 再如发明专利"高强耐水复合土壤固化剂"（专利号:CN 102020990 B)利用粘结组 分、增强组分、分散剂、有机硅防水剂、填料来制备高强耐水复合土壤固化剂。虽然其具有良 好的耐水性能和抗压强度，且施工方便，无污染，可广泛应用于建筑、路基、水利等工程，但 是其渗透深度不是那么理想，容易被雨水冲破固化层而影响固化效果，进而影响固化剂的 使用寿命。因此，开发一种耐水土壤固化剂将对建筑材料起到非常重要的作用。
【发明内容】
[0007] 针对上述现有技术中土壤固化剂渗透深度不是那么理想的技术问题，本发明所要 解决的技术问题是提出了一种渗透深度大、抗压强度大，且耐水性能好的耐水土壤固化剂。
[0008] 本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：
[0009] -种耐水土壤固化剂，由以下重量份配比的各组分制成:普通硅酸盐水泥4~6份、 粘结剂35~45份、增强剂15~25份、早强剂2~6份、防水剂4~9份、填充剂5~9份、减水剂2 ~4份、表面活性剂0.3~0.7份、分散剂1~3份、缓凝剂0.01~0.03份、引气剂0.01~0.03 份。
[0010] 优选地，
[0011] -种耐水土壤固化剂，由以下重量份配比的各组分制成:普通硅酸盐水泥5份、粘 结剂40份、增强剂20份、早强剂4份、防水剂6份、填充剂7份、减水剂3份、表面活性剂0.5份、 分散剂2份、缓凝剂0.02份、引气剂0.02份。
[0012] 其中，所述的粘结剂为复合粘结剂，按重量份由聚氨酯改性聚丙烯酸酯复合胶粉 25~30份、海藻酸钠5~7份、丙烯酸钙5~8份混合而成。
[0013] 所述的增强剂为复合增强剂，按重量份由硫酸钙2~5份、硅灰10~15份、聚丙烯纤 维3~5份混合而成。
[0014]所述的早强剂为复合早强剂，按重量份由三乙醇胺1~3份、氢氧化锂1~3份混合 而成。
[0015] 所述的防水剂为复合防水剂，按重量份由氯化铝1~2份、硅酸钠1~2份、甲基硅酸 钠1~2份、硬脂酸钙1~3份混合而成。
[0016] 所述的填充剂为复合填充剂，按重量份由滑石粉2~4份、珍珠岩3~5份混合而成。
[0017] 所述的减水剂为复合减少剂，按重量份由聚羧酸高效减水剂1~2份、木质素磺酸 钙1~2份混合而成。
[0018] 所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠;所述的分散剂为羟乙基纤维素;所述的 缓凝剂是柠檬酸钠;所述的引气剂为改性松香树脂。
[0019] 聚丙烯酸酯具有良好的粘接性、耐候性、耐老化性能等优点，而聚氨酯具有耐低 温、高度黏合性、优良的耐水性等优点，将丙烯酸酯与聚氨酯进行复合改性制备聚氨酯改性 聚丙烯酸酯复合胶粉，能够克服各自的缺点，使胶膜性能得到明显地改善。当将其加入土壤 中时，能使分散的土壤颗粒牢固粘合在一起，且不易剥落，从而提高其强度。丙烯酸钙是一 种比较理想的高分子加固材料，其具有高固结性、高强度和抗水性，能够显著提高固化剂综 合性能。海藻酸钠虽然粘着性小，但是其具有增稠、分散、胶凝作用，尤其是能与土壤发生化 学反应生成不溶性的盐，并填充在土壤颗粒间孔隙或是空隙，可进一步提高固化土的强度， 同时还能提高其抗渗、防水功能。
[0020] 聚丙烯纤维（长度5~8mm)具有强度高、耐酸、耐碱、抗微生物等优良特性，能对土 壤起到加固作用，并使土壤沉降均匀，减少地面龟裂。同时，还可以改变聚氨酯改性聚丙烯 酸酯复合胶粉的力学性能，提高固化土的性能。
[0021] 氯化铝中铝离子与固化剂中钙离子（或土壤中钙离子）、羧酸根离子发生化学反 应，形成网络状的配合物，能使土壤颗粒连接成为一个整体，提高固化土的强度。硅酸钠可 提高固化土的密实度、强度、抗渗性、抗冻性及耐水性等。其模数越大，粘度越大，粘结力就 越强，但会影响固化剂渗透深度。因此，选取模数为2.0~2.4的硅酸钠。当甲基硅酸钠进入 土壤后发生化学反应，从而形成优异的憎水层，同时还具有良好的渗透结晶、微膨胀、增加 密实度功能。硬脂酸钙的防水性能，可以增强固化剂的耐水性能;其润滑作用，可以提高固 化剂渗透深度。
[0022]滑石粉具有优良的润滑性和抗黏性，能够提高固化剂渗透土壤的深度，从而延长 固化剂的寿命。珍珠岩能与硅酸钠、水泥等胶结料作用，使固化剂具有防水性能和隔热性 能，其中，隔热可以减少聚合物原子间或分子间化学键断裂。同时珍珠岩还具有一定的吸附 能力，可以吸附一定的阳离子和水分子等物质，提高固化剂性能。
[0023]聚羧酸高效减水剂，具有吸附-分散作用、润滑作用和润湿作用，能够减少土壤中 含水量，提高固化剂渗透深度，提高固化土的强度。同时，其又属于表面活性剂，能够降低水 的表面张力，提高固化剂渗透深度。此外，细小的土壤颗粒具有一定的表面能和吸附能力， 能用与表面活性剂发生作用，从而置换土壤中固有阳离子，降低土壤胶粒ξ电势，减薄土胶 粒双电层厚度使土壤颗粒聚集成团，形成团粒化和砂质化结构，提高固化土强度。木质素磺 酸钙，能与表层的土壤颗粒结合，并通过静电引力、氢键、络合等化学作用，在土壤颗粒之间 产生架桥作用，促进土壤颗粒的聚集，从而使得表层土壤颗粒彼此紧密结合，形成具有一定 强度的致密的固结层，进而提高固化剂的强度。
[0024]本发明的有益效果是：
[0025] 本发明通过采用多种复合物，并配以普通硅酸盐水泥、表面活性剂、分散剂、缓凝 剂、引气剂相互作用下，获得渗透深度大、抗压强度大，且耐水性能好的耐水土壤固化剂。