本发明涉及固化土和环境工程技术领域，具体涉及一种土壤液态固化剂及其制备方法、使用方法及应用。
背景技术：
土壤液态固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于固化各类土壤、改善土壤工程技术性能的新型工程材料。在工程建筑中，采用土壤固化可以替代碎石、砾石等传统筑路材料，并且具有用量少、就地取材、固化速度快、早期强度高、节省施工时间、降低工程造价等优点，因此在公路路基、铁路路基、堤坝固化、建筑物地基、机场跑道固化、边坡固定等诸多领域中都得到了广泛应用。
在现有技术中，土壤固化剂主要分为固态土壤固化剂和液态土壤固化剂两类。现有的液态土壤固化剂大多呈强酸性或强碱性，在使用过程中不仅会给操作者带来很大的危险，而且会对使用场所周围的生态环境造成一定的破坏。此外，现有的液态土壤固化剂的抗压能力、水稳定性和冻稳定性均较差，其生产过程不仅能耗较高，而且存在不同程度的环境污染问题。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中的问题之一。
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种土壤液态固化剂，该土壤液态固化剂是一种非强酸、非强碱的液态土壤固化剂，不仅具有ph值可调、使用安全性高、不污染环境、抗压能力强、水稳定性和冻稳定性大幅提高等优点，而且工艺简单、能耗低、无污染无排出、安全环保。
本发明的另一目的在于提供上述土壤液态固化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述土壤液态固化剂的使用方法。
本发明的第四个目的在于提供上述土壤液态固化剂的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供一种土壤液态固化剂，所述土壤液态固化剂由二乙醇单异丙醇胺、聚羧酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯op-10、a-烯基磺酸钠加水稀释制成，各原料所占重量百分比为：二乙醇单异丙醇胺45％-55％、聚羧酸钠20％-30％、木质素磺酸钙10％-20％、聚乙烯op-105％-10％、α-烯基磺酸钠2％-5％。
另外，根据本发明上述实施例的土壤液态固化剂，还可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述土壤液态固化剂由二乙醇单异丙醇胺、聚羧酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯op-10、a-烯基磺酸钠加水稀释制成，各原料所占重量百分比为：二乙醇单异丙醇胺50％-55％、聚羧酸钠25％-30％、木质素磺酸钙15％-20％、聚乙烯op-108％-10％、α-烯基磺酸钠3％-5％。
根据本发明的一个实施例，所述木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
本发明还提供所述的土壤液态固化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各原料所占重量百分比为：二乙醇单异丙醇胺45％-55％、聚羧酸钠20％-30％、木质素磺酸盐10％-20％、聚乙烯op-105％-10％、α-烯基磺酸钠2％-5％，称取各原料备用；
(2)将二乙醇单异丙醇胺、聚羧酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯op-10、a-烯基磺酸钠按上述重量百分比混合后，按1∶1的重量配比加纯净水稀释；
(3)将稀释后的混合物注入反应釜中48小时螫合反应，反应完成后待温度降到30°-50°时分装到包装内，此时固化剂的ph值为10-12，密度为1.1g/cm-1.2g/cm3，固含量为45％-50％。
本发明还提供所述的土壤液态固化剂的使用方法，包括以下步骤：首先将所述土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为15％-85％的淤泥中，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天。
另外，根据本发明上述实施例的土壤液态固化剂的使用方法，还可以具有如下附加技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述土壤液态固化剂和所述水泥的添加量为：所述土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰-0.5‰，所述水泥与淤泥的重量百分比为6％-10％。
所述的土壤液态固化剂在海滩淤泥、河湖淡水污泥的固化处理中的应用。
所述的土壤液态固化剂作为修筑道路、修建公园的固化处理剂的应用。
在使用本发明所述的土壤液态固化剂时，将土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为15％-85％的淤泥中，土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰-0.5‰，水泥与淤泥的重量百分比为6％-10％，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天，其可控制扬尘污染，有效缩短淤泥固化的固化时间，且掺量少、强度高、成本低，固化稳定性效果好。
本发明的特点是能使淤泥快速的硬化固化，固化产物能在短时间内满足工程建设的要求。在采用该土壤液态固化剂进行道路修筑的淤泥路基处理时，随含水率的增加可适当增加掺入该土壤液态固化剂的比例，同时其淤泥的固化强度及性能也会大大提高。
本发明的土壤液态固化剂中二乙醇单异丙醇胺在水泥硬化过程中取代了三乙醇胺及三异丙醇胺，在固结体当中可以提高三天及二十八天的强度，而且是一种绿色的、新型的环保材料；其中的聚羧酸钠在固化过程中能使水泥颗粒带电的磺酸盐或其他基团，可以起到减水的作用，更重要的是一旦主链吸附在水泥颗粒的表面后支链与其他的颗粒表面的支链形成立体交叉，阻碍了颗粒相互接近，从而达到分散即减水的作用，因此，聚羧酸是一种不但有减水作用而且分散更好、更持久；木质素磺酸钙具有强力的分解性、粘结性、螯合性，具有不同程度的分散性、水溶性，是一种表面活性物质，能吸附在各种固体质点的表面上，更能产生内在的聚合作用，也是一种减水剂、稀释剂、加固剂，可以提高混凝土和淤泥固结体的强度及密实性和耐久性；聚乙烯op-10是一种无色的透明的液体，它具有广泛的hlb值的可调性，优良的抗硬水型、耐酸碱性、乳化性、湿润性、分散性、增溶性和强力的渗透性；α-烯基磺酸钠(aos)是淤泥固结体，密度的乳化剂，固结体的调湿剂和改进剂。
本发明的土壤液态固化剂还可以将疏浚清淤的淤泥转变成土工材料，可以依据含水率的不同将该土壤液态固化剂和水泥与淤泥搅拌均匀铺摊压实，使固结体短期固结硬化，即可以建公园、造岛，又可以作筑路基材料，完全可经长期的海水、淡水的浸泡，而其后期强度会越来越高。
本发明的土壤液态固化剂所用的各种原材料，生产加工成本低，同时进行淤泥固结处理时的掺加量较少，且固结体耐水性好、强度高，具有较高的推广实用价值。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1按下述重量百分比取土壤液态固化剂的各原料组分：
二乙醇单异丙醇胺45％-55％、聚羧酸钠20％-30％、木质素磺酸钙10％-20％、聚乙烯op-105％-10％、α-烯基磺酸钠2％-5％。
其中优选地，木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
将上述各原料组分按上述重量百分比混合后，按1∶1的重量配比加纯净水稀释；将稀释后的混合物注入反应釜中48小时螫合反应，反应完成后待温度降到30°-50°时分装到包装内，此时固化剂的ph值为10-12，密度为1.1g/cm-1.2g/cm3，固含量为45％-50％。
应用实施例1配制的该土壤液态固化剂对天津滨海新区的淤泥进行固结处理，选择的土壤液态固化剂为：二乙醇单异丙醇胺45％-55％、聚羧酸钠20％-30％、木质素磺酸钙10％-20％、聚乙烯op-105％-10％、α-烯基磺酸钠2％-5％。首先将土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为75％-85％的淤泥中，其中土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰，水泥与淤泥的重量百分比为6％-10％，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天，无侧限抗压强度达到0.3-0.8兆帕。
实施例2按下述重量百分比取土壤液态固化剂的各原料组分：
二乙醇单异丙醇胺50％-55％、聚羧酸钠25％-30％、木质素磺酸钙15％-20％、聚乙烯op-108％-10％、α-烯基磺酸钠3％-5％。
其中优选地，木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
将上述各原料组分按上述重量百分比混合后，按1∶1的重量配比加纯净水稀释；将稀释后的混合物注入反应釜中48小时螫合反应，反应完成后待温度降到30°-50°时分装到包装内，此时固化剂的ph值为10-12，密度为1.1g/cm-1.2g/cm3，固含量为45％-50％。
应用实施例2配制的该土壤液态固化剂对温州苍南正大生态园的淤泥进行固结处理，选择的土壤液态固化剂为：二乙醇单异丙醇胺50％-55％、聚羧酸钠25％-30％、木质素磺酸钙15％-20％、聚乙烯op-108％-10％、α-烯基磺酸钠3％-5％。首先将土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为85-100％的淤泥中，其中土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰-0.2‰，水泥与淤泥的重量百分比为10-12％，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天，无侧限抗压强度达到0.7-1.0兆帕。
实施例3按下述重量百分比取土壤液态固化剂的各原料组分：
二乙醇单异丙醇胺52％、聚羧酸钠28％、木质素磺酸钙18％、聚乙烯op-108％、α-烯基磺酸钠4％。
其中优选地，木质素磺酸盐为木质素磺酸钙。
将上述各原料组分按上述重量百分比混合后，按1∶1的重量配比加纯净水稀释；将稀释后的混合物注入反应釜中48小时螫合反应，反应完成后待温度降到30°时分装到包装内，此时固化剂的ph值为10-12，密度为1.1g/cm-1.2g/cm3，固含量为45％-50％。
应用实施例3配制的该土壤液态固化剂对上海南汇新城市政道路的淤泥进行固结处理，选择的土壤液态固化剂为：二乙醇单异丙醇胺52％、聚羧酸钠28％、木质素磺酸钙18％、聚乙烯op-108％、α-烯基磺酸钠4％。首先将土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为27.5％-35％的淤泥中，其中土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰，水泥与淤泥的重量百分比为6％，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天，无侧限抗压强度0.8-1.05兆帕。
由上述实施例在实际工程淤泥中的应用，可知本发明的土壤液态固化剂固结处理的淤泥土的强度完全能够满足修建公园、修筑道路、筑路基土的性能要求，且本发明的土壤液态固化剂可在海滩淤泥、河湖淡水污泥的固化处理中进行应用，还可应用于建设用地、港口、码头堆场地基基层等范围。
上述土壤液态固化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按各原料所占重量百分比为：二乙醇单异丙醇胺45％-55％、聚羧酸钠20％-30％、木质素磺酸盐10％-20％、聚乙烯op-105％-10％、α-烯基磺酸钠2％-5％，称取各原料备用。
(2)将二乙醇单异丙醇胺、聚羧酸钠、木质素磺酸盐、聚乙烯op-10、a-烯基磺酸钠按上述重量百分比混合后，按1∶1的重量配比加纯净水稀释。
(3)将稀释后的混合物注入反应釜中48小时螫合反应，反应完成后待温度降到30°-50°时分装到包装内，此时固化剂的ph值为10-12，密度为1.1g/cm-1.2g/cm3，固含量为45％-50％。
上述土壤液态固化剂的使用方法，包括如下步骤：首先将土壤液态固化剂添加到水泥中，然后再将混合后的水泥加入到含水率为15％-85％的淤泥中，搅拌均匀后压实，在常温下静止养护7天，土壤液态固化剂和水泥的添加量为：土壤液态固化剂与淤泥的重量百分比为0.1‰-0.5‰，水泥与淤泥的重量百分比为6％-10％。
使用本发明的土壤液态固化剂，完全可以在极短的时间内达到固结体强度的要求，因此使用本发明的土壤液态固化剂，大大缩短了工程的固化时间，有效的缩短了施工工期。
本发明的土壤液态固化剂生产工艺简单，加在水泥中可控制扬尘污染，有效缩短淤泥固化的固化时间，且掺量少、强度高、成本低，固化稳定性效果好。