本发明一种土壤稳定剂，属于建筑材料
技术领域：
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背景技术：
：半刚性基层材料取材广、造价低廉，且强度高、刚度大、稳定性及抗冲刷能力好，作为路面结构的主要承担承重功能。然而半刚性材料的缺点为抗变形能力低、脆性大，在湿度或温度变化时易产生开裂，如果在施工期间失水过多或者温度过低，基层内会产生微裂纹或宏观裂缝，铺筑完面层后，在温度和车辆荷载的反复作用下，基层中的裂缝就会向上发展形成反射裂缝。半刚性基层材料只有在保证其结构整体性的前提下才能充分发挥其优点，一旦基层中产生裂缝（干缩、温缩和荷载疲劳开裂），半刚性基层则丧失其结构整体性和连续性，进而在车辆荷载作用、路表雨水渗入、环境温度交替变化等因素联合作用下，裂缝进一步扩大，逐渐发展成横向裂缝、纵向裂缝乃至局部的网裂，并最终产生结构性破坏。冲刷形成板底脱空，破碎，甚至降级为粒料基层。向土壤中添加一定含量的水泥经加水拌合摊铺碾压凝结硬化后形成的水泥稳定土半刚性基层，主要存在以下3个不利特征：①水泥稳定土的干缩系数和干缩应变以及温缩系数明显大于水泥稳定砂砾和水泥稳定碎石，容易产生严重的收缩裂缝，影响沥青面层；②在强度没有充分形成以前，若水由表面渗入，水泥稳定土混合料易发生软化，而即使是几毫米的软化层也会导致沥青面层龟裂破坏；③水泥稳定土的抗冲刷能力明显小于水泥稳定水泥，一旦表面水由面层渗入基层后，容易产生冲刷现象。也正是由于以上三点不足，规范禁止水泥稳定土作为高级沥青路面的基层，仅作为底基层用料。使得在一些缺乏石料的地区（基层用料）和乡村非等级（表面层用料）的铺筑阶段，不得不远距离购买石料，成本显著提高，且山体开采加剧。因此，对提高路基稳定土强度的土壤稳定剂研究十分必要。因此，如何改善传统土壤稳定剂对稳定土强度提高效果不佳的缺点，以获取更高综合性能的土壤稳定剂，是其推广与应用，满足工业生产需求亟待解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统土壤稳定剂对稳定土强度提高效果不佳的缺点，提供了一种土壤稳定剂。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种土壤稳定剂，是由以下重量份数的原料组成：20～30份石膏粉，10～20份粉煤灰，40～50份改性废弃混凝土，20～30份酚醛树脂，20～30份阿拉伯胶，60～80份水，20～30份改性包覆活性炭，5～6份固化剂，5～6份减水剂，10～20份硅烷偶联剂；所述土壤稳定剂的制备过程为：按原料组成称量各原料，将石膏粉，粉煤灰，煅烧废弃混凝土，酚醛树脂，阿拉伯胶，水，改性包覆活性炭，固化剂，减水剂搅拌混合，即得土壤稳定剂。所述改性废弃混凝土的制备过程为：将废弃混凝土粉碎，得废弃混凝土粉末；将废弃混凝土粉末与海藻酸钙液按质量比1：30～1：50搅拌混合，过滤，得预处理废弃混凝土粉末；将预处理废弃混凝土粉末煅烧，降温，即得改性废弃混凝土；所述海藻酸钙液的制备过程为：将海藻酸钙与水按质量比1：50～1：100混合静置溶胀后，加热搅拌混合，即得海藻酸钙液。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123，酚醛树脂2130或酚醛树脂2127中的任意一种。所述改性包覆活性炭的改性过程为：将活性炭与氢氧化钙饱和溶液按质量比1：50～1：100搅拌混合，得混合液，向混合液中通入二氧化碳，过滤，得滤渣，将所得滤渣与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20搅拌混合，过滤，高温反应，得预处理包覆活性炭，将预处理预处理包覆活性炭与石蜡按质量比1：5～1：10球磨混合，即得改性包覆活性炭；所述氢氧化钙饱和溶液为温度为20～22℃的氢氧化钙饱和溶液。所述固化剂为二己基三胺、二乙氨基丙胺或三乙烯四胺中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钠，th-928聚羧酸系减水剂或yz-1萘系高效减水剂中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。本发明的有益效果是：（1）本发明通过添加改性废弃混凝土，煅烧过程中废弃混凝土中碳酸钙反应生成氧化钙，氧化钙可与水反应生成氢氧化钙，继而氢氧化钙与土中的矿物发生反应，生成硅酸钙和铝酸钙，土壤中的部分水分子和反应生成的水分子被吸入它们的硅酸钙和铝酸钙结晶骨架中，土壤颗粒表面化学反应生成的硅酸钙，硅酸钙可以将未反应的土壤颗粒包裹并与相邻土壤颗粒合成整体，使得土壤强度显著提高；（2）本发明通过添加改性包覆活性炭，首先，在活性炭中沉积碳酸钙，再经正硅酸乙酯浸泡，活性炭表面的水与正硅酸乙酯反应，生成二氧化硅，一方面，促使体系中水化反应更加充分，提升体系的抗压强度，另一方面，二氧化硅作为支撑体，避免改性包覆活性炭提前破裂，在使用过程中，改性包覆活性炭中的氧化钙与水反应后生成大量的氢氧化钙胶凝粒子，其比表面积比土壤颗粒的比表面积大，比表面能大，吸附活性十分强烈，促进土壤颗粒团粒化作用，并且封闭土壤颗粒团粒之间的孔隙，从而形成坚固的团粒结构，使土壤的强度得到提高，其次，氢氧化钙与土中的硅酸盐矿物紧密接触，硅酸盐矿物在碱性条件激发下解离，在水的参与下与氢氧化钙发生化学反应生成硅酸钙和铝酸钙，这两种水稳定性良好的胶结材料将未反应的土壤颗粒包裹并与相邻土壤颗粒合成整体，从而使土壤的强度进一步加强。具体实施方式将海藻酸钙与水按质量比1：50～1：100加入单口烧瓶中，用玻璃棒搅拌混合20～30min后，静置溶胀3～4h，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为95～100℃，转速为400～500r/min条件下，加热搅拌溶解40～50min，即得海藻酸钙液；将废弃混凝土置于球磨机中粉碎，得废弃混凝土粉末；将废弃混凝土粉末与海藻酸钙液按质量比1：30～1：50置于1号烧杯中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合30～50min，得混凝土粉末混合液，随后将混凝土粉末混合液过滤，得预处理废弃混凝土粉末；将预处理废弃混凝土粉末置于马弗炉中，于温度为800～900℃条件下，煅烧1～2h后，随炉降至室温温，即得改性废弃混凝土；将活性炭与氢氧化钙饱和溶液按质量比1：50～1：100置于2号烧杯中，于转速为200～300r/min条件下，搅拌混合30～50min，得混合液，随后向混合液中持续通入二氧化碳，直至混合液中不再出现沉淀，再将通入二氧化碳的混合液过滤，得滤渣，将所得滤渣与正硅酸乙酯按质量比1：10～1：20置于3号烧杯中，于转速为300～400r/min条件下，搅拌混合10～20min，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得包覆活性炭，随后将包覆活性炭置于管式炉中，并以60～90ml/min速率向炉内充入氮气，于温度为800～900℃条件下，高温反应2～3h，得预处理包覆活性炭，将预处理预处理包覆活性炭与石蜡按质量比1：5～1：10置于球磨机中，球磨混合，即得改性包覆活性炭；按重量份数计，将20～30份石膏粉，10～20份粉煤灰，40～50份改性废弃混凝土，20～30份酚醛树脂，20～30份阿拉伯胶，60～80份水，20～30份改性包覆活性炭，5～6份固化剂，5～6份减水剂，10～20份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为100～200r/min条件下，搅拌混合30～50min，即得土壤稳定剂。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123，酚醛树脂2130或酚醛树脂2127中的任意一种。所述氢氧化钙饱和溶液为温度为20～22℃的氢氧化钙饱和溶液。所述固化剂为二己基三胺、二乙氨基丙胺或三乙烯四胺中的任意一种。所述减水剂为木质素磺酸钠，th-928聚羧酸系减水剂或yz-1萘系高效减水剂中的任意一种。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550，硅烷偶联剂kh-560或硅烷偶联剂kh-570中的任意一种。实例1将海藻酸钙与水按质量比1：100加入单口烧瓶中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得海藻酸钙液；将废弃混凝土置于球磨机中粉碎，得废弃混凝土粉末；将废弃混凝土粉末与海藻酸钙液按质量比1：50置于1号烧杯中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，得混凝土粉末混合液，随后将混凝土粉末混合液过滤，得预处理废弃混凝土粉末；将预处理废弃混凝土粉末置于马弗炉中，于温度为900℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温温，即得改性废弃混凝土；将活性炭与氢氧化钙饱和溶液按质量比1：100置于2号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合50min，得混合液，随后向混合液中持续通入二氧化碳，直至混合液中不再出现沉淀，再将通入二氧化碳的混合液过滤，得滤渣，将所得滤渣与正硅酸乙酯按质量比1：20置于3号烧杯中，于转速为400r/min条件下，搅拌混合20min，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得包覆活性炭，随后将包覆活性炭置于管式炉中，并以90ml/min速率向炉内充入氮气，于温度为900℃条件下，高温反应3h，得预处理包覆活性炭，将预处理预处理包覆活性炭与石蜡按质量比1：10置于球磨机中，球磨混合，即得改性包覆活性炭；按重量份数计，将30份石膏粉，20份粉煤灰，50份改性废弃混凝土，30份酚醛树脂，30份阿拉伯胶，80份水，30份改性包覆活性炭，6份固化剂，6份减水剂，20份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得土壤稳定剂。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述氢氧化钙饱和溶液为温度为22℃的氢氧化钙饱和溶液。所述固化剂为二己基三胺。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。实例2将活性炭与氢氧化钙饱和溶液按质量比1：100置于2号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合50min，得混合液，随后向混合液中持续通入二氧化碳，直至混合液中不再出现沉淀，再将通入二氧化碳的混合液过滤，得滤渣，将所得滤渣与正硅酸乙酯按质量比1：20置于3号烧杯中，于转速为400r/min条件下，搅拌混合20min，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得包覆活性炭，随后将包覆活性炭置于管式炉中，并以90ml/min速率向炉内充入氮气，于温度为900℃条件下，高温反应3h，得预处理包覆活性炭，将预处理预处理包覆活性炭与石蜡按质量比1：10置于球磨机中，球磨混合，即得改性包覆活性炭；按重量份数计，将30份石膏粉，20份粉煤灰，30份酚醛树脂，30份阿拉伯胶，80份水，30份改性包覆活性炭，6份固化剂，6份减水剂，20份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得土壤稳定剂。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述氢氧化钙饱和溶液为温度为22℃的氢氧化钙饱和溶液。所述固化剂为二己基三胺。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。实例3将海藻酸钙与水按质量比1：100加入单口烧瓶中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得海藻酸钙液；将废弃混凝土置于球磨机中粉碎，得废弃混凝土粉末；将废弃混凝土粉末与海藻酸钙液按质量比1：50置于1号烧杯中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，得混凝土粉末混合液，随后将混凝土粉末混合液过滤，得预处理废弃混凝土粉末；将预处理废弃混凝土粉末置于马弗炉中，于温度为900℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温温，即得改性废弃混凝土；将活性炭与氢氧化钙饱和溶液按质量比1：100置于2号烧杯中，于转速为300r/min条件下，搅拌混合50min，得混合液，随后向混合液中持续通入二氧化碳，直至混合液中不再出现沉淀，再将通入二氧化碳的混合液过滤，得滤渣，将所得滤渣与正硅酸乙酯按质量比1：20置于3号烧杯中，于转速为400r/min条件下，搅拌混合20min，得混合浆液，随后将混合浆液过滤，得包覆活性炭，随后将包覆活性炭置于管式炉中，并以90ml/min速率向炉内充入氮气，于温度为900℃条件下，高温反应3h，得预处理包覆活性炭，将预处理预处理包覆活性炭与石蜡按质量比1：10置于球磨机中，球磨混合，即得改性包覆活性炭；按重量份数计，将30份石膏粉，20份粉煤灰，50份改性废弃混凝土，30份酚醛树脂，80份水，30份改性包覆活性炭，6份固化剂，6份减水剂，20份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得土壤稳定剂。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述氢氧化钙饱和溶液为温度为22℃的氢氧化钙饱和溶液。所述固化剂为二己基三胺。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。实例4将海藻酸钙与水按质量比1：100加入单口烧瓶中，用玻璃棒搅拌混合30min后，静置溶胀4h，再将单口烧瓶移入数显测速恒温磁力搅拌器，于温度为100℃，转速为500r/min条件下，加热搅拌溶解50min，即得海藻酸钙液；将废弃混凝土置于球磨机中粉碎，得废弃混凝土粉末；将废弃混凝土粉末与海藻酸钙液按质量比1：50置于1号烧杯中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，得混凝土粉末混合液，随后将混凝土粉末混合液过滤，得预处理废弃混凝土粉末；将预处理废弃混凝土粉末置于马弗炉中，于温度为900℃条件下，煅烧2h后，随炉降至室温温，即得改性废弃混凝土；按重量份数计，将30份石膏粉，20份粉煤灰，50份改性废弃混凝土，30份酚醛树脂，30份阿拉伯胶，80份水，6份固化剂，6份减水剂，20份硅烷偶联剂置于混料机中，于转速为200r/min条件下，搅拌混合50min，即得土壤稳定剂。所述酚醛树脂为酚醛树脂2123。所述固化剂为二己基三胺。所述减水剂为木质素磺酸钠。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-550。对比例：邵阳某化工有限公司生产的土壤稳定剂。将实例1至4所得的土壤稳定剂及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：土体强度：按照gb/t50123对使用试件后土壤土体无侧限抗压强度进行检测；试验用土选用南京地区常见的下蜀土，其工程性质如下：液限wl=34.2%，塑性指数ip=17.3，最佳含水率wop=15.4%，最大干密度dd=1.71g/cm3。具体检测结果如表1所示：表1检测项目实例1实例2实例3实例4对比例无侧限抗压强度/mpa5.1354.4573.1053.7681.164由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的土壤稳定剂具有提高土壤强度的特点，在土壤改良行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12