一种土壤硬化剂和制备方法技术

本发明专利技术公开一种土球硬化剂，涉及本发明专利技术涉及生态化学领域，本发明专利技术提供的硬化剂包括1‑100份第一组分、1‑80份第二组分以及第三组分；其中第三组分包括甘油0.1‑10份、吐温0.1‑10份、硅溶胶0.1‑10份、聚丙烯酰胺0.1‑10份、可溶性淀粉0.1‑10份；本发明专利技术通过将第一组分浸泡在水中，进行高温水浴搅拌，再将溶解在去离子水中的第二组分，加入到第一溶液，最后将第三组分加入到第二溶液搅拌冷却后，得到硬化剂溶液，本发明专利技术提供的硬化剂成膜性好、稳定性强，使用后无裂缝产生，对环境无污染，可在环境中自然降解。

A soil hardener and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种土壤硬化剂和制备方法
本专利技术涉及生态化学领域，尤其涉及一种土壤硬化剂及其制备方法。
技术介绍
公路路基边坡破坏是公路工程中常见的地质灾害，主要来源于雨水冲刷，当松散的路基土暴露于干旱与暴雨交替的环境中受到雨水冲刷、下渗时，极易发生水土流失，而引起路基坍塌。土壤固化剂的原理就是利用外掺材料将土壤的某种工程性能缺陷进行优化处理，改善甚至改变其结构和组成。从而提高其整体工程性能如抗渗、抗冻、提高强度和承载力的胶凝物质。其路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期，尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益特别明显，是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。目前土壤固化剂主要使用的是无机结合料类土壤固化剂，它一般为粉末状，包括主固化剂和助固化剂两种成分。主固化剂一般包括水泥、石灰等；助固化剂包括各种硫酸盐、酸类等无机盐和表面活性剂等有机材料。但其抗压强度低，稳定性差，受环境和温度的影响较大，使用后易产生裂缝，土壤呈碱性。
技术实现思路
为解决现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种土壤硬化剂、制备方法及其应用，本专利技术提供的土壤硬化剂成膜性好、稳定性强，使用后无裂缝产生，对环境无污染，可在环境中自然降解。为实现本专利技术的技术目的，本专利技术提供一种土壤硬化剂，按重量份计，包括1-100份第一组分、1-80份第二组分以及第三组分。特别是，所述第三组分包括甘油0.1-10份、吐温0.1-10份、硅溶胶0.1-10份、聚丙烯酰胺0.1-10份、可溶性淀粉0.1-10份。特别是，所述第一组分选自聚氨酯乳液、苯丙乳液或聚乙烯醇乳液中的一种或多种。其中，所述聚氨酯乳液为水性聚氨酯乳液。其中，所述第一组份中的聚氨酯乳液、苯丙乳液或聚乙烯醇乳液中的各成分比例不受限制，任意比例的上述成分就能实现本专利技术的技术目的。特别是，所述第二组分选自淀粉、多糖胶、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙和木质素磺酸钠中的一种或多种。其中，所述第二组分中的淀粉、多糖胶、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙和木质素磺酸钠的各成分比例不受限制，任意比例均能实现本专利技术的技术目的。为实现本专利技术的技术目的，本专利技术再提供一种土球硬化剂的制备方法，包括：将第一组分浸泡在水中，进行高温水浴搅拌，得到第一溶液；将第二组分溶解在去离子水中，然后加入到第一溶液，进行高温水浴磁力搅拌，得到第二溶液；将第三组分加入到第二溶液后，继续进行高温水浴磁场搅拌后，冷却至室温，得到硬化剂溶液。其中，所述第一组分与水的重量份比例为1-100:50-300。其中，所述第一组份浸泡在水中的时长为1-6h。其中，所述水浴搅拌时长为2-4h。其中，所述高温温度为30-100℃。其中，所述第二组分与去离子水的重量份比例为1-80:10-200。其中，所述水浴磁力搅拌时长为30min。有益效果：1、本专利技术提供的土壤硬化剂利用聚氨酯乳液或苯丙乳液或聚乙烯醇乳液的第一组分调节土壤的强度、韧性和亲/疏水性，利用第二组分调节土壤的粘性，利用第三组分改善土壤表层成膜性，并使硬化剂具有可降解性，将本专利技术提供的土壤硬化剂施用于土壤后，土壤的致密性高，抗压强度高，稳定性好，而且无裂缝产生，与土和易性好，可有效保护生态环境，节能环保。2、本专利技术提供的土壤硬化剂的制备方法简单，成本低。尤其是利用磁力搅拌使土壤硬化剂的制备更高效，进一步降低制备成本。附图说明图1是本专利技术试验例1提供的施加实施例1-8的硬化剂后土块样品平均力学性能曲线图，其中，a是喷洒8ml的结果图，b是喷洒12ml的结果图，c是喷洒16ml的结果图，d是喷洒20ml的结果图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。但这些实施例仅限于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。下列实施例中未注明材料来源的成分均为市售获得，为注明具体实验条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照厂商所建议的条件。实施例1采用聚氨酯乳液作为第一组分，淀粉作为第二组分进行硬化剂的制备，具体步骤如下：1、第一溶液的配制将1份市售的聚氨酯乳液泡在50份水中1h，然后在其在30℃水浴锅中搅拌2h，得到第一溶液。具体的，所述水的类型不受限制，可以是自来水，也可以采用其他水；水浴锅中的搅拌方式不受限制，任意一种搅拌方式均能实现本专利技术的技术目的。2、第二溶液的配制将1份市售的淀粉加入到10份去离子水中，然后用玻璃棒搅拌使其溶解，形成淀粉溶液，再将淀粉溶液加入到第一溶液中，在30℃水浴锅中采用磁力搅拌30min。需要说明的是，由于淀粉加水形成溶液后，再进行加热会发生糊化，再将其加入到聚氨酯乳液水溶液后，搅拌混合困难，因此本专利技术采用水浴锅磁力搅拌的方式，解决了常规方法搅拌困难的问题。3、硬化剂溶液的获得称取甘油0.1份、吐温0.1份、硅溶胶0.1份、聚丙烯酰胺0.1份、可溶性淀粉0.1份，然后分别或共同加入到第二溶液继续在40℃温度条件下进行水浴磁场搅拌后，冷却至室温，得到硬化剂溶液。需要说明的是，所述聚氨酯乳液还可以由苯丙乳液、聚乙烯醇乳液中的一种替代或聚氨酯乳液、苯丙乳液、聚乙烯醇乳液中的多种替代，该替代方式均能实现本专利技术的技术目的。本专利技术使用的苯丙乳液是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。呈乳白色液体，固体含量为40-45％，粘度为80～1500mPa·s，单体残留量0.5％，PH值8～9，本专利技术利用其附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能的性能一方面可以与较佳的粘附在土壤颗粒表面，使颗粒间的空隙变小，而且还使土壤具有更佳的耐候性，本领域技术人员可以根据土壤的性质对苯丙乳液的粘度进行调整，调整方法为本领域常规方法，向其中加入第二组分中的任一一种或多种成分均能增强其对土壤的效果。本专利技术利用水性聚氨酯乳液在第三组分的作用下浸润到相适配的土壤空隙中，减少土壤中的含水量，并将土壤与水分子分开，增加了土壤的疏水性，从而增强土壤强度与耐水性，同时由于聚氨酯乳液特殊的链结构，又可以增加土壤的韧性，向其中加入第二组分中的任一一种或多种成分均能增强其对土壤的效果。本专利技术使用聚乙烯醇乳液能够在土壤空隙中起到溶胀的作用，从而起到减水效果，进而增加土壤强度，向其中加入第二组分中的任一一种或多种成分均能增强其对土壤的效果。本专利技术使用的淀粉或多糖胶或羧甲基纤维素或木质素磺酸钙或木质素磺酸钠均具有较强的分解性、粘结性、螯合性，此外，本专利技术还能利用其分散性和水溶性，使硬化剂具有一定的表面活性，从而吸附在各种固体质点的表面上，更能产生内在的聚合作用，起到连接土壤颗粒，固化土壤，减少土壤水含量的效果。此外，本专利技术还使用了甘油、吐温、硅溶胶、聚丙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种土壤硬化剂，其特征在于，按重量份计，包括1-100份第一组分、1-80份第二组分以及第三组分；/n其中，按重量份计，第三组分包括甘油0.1-10份、吐温0.1-10份、硅溶胶0.1-10份、聚丙烯酰胺0.1-10份、可溶性淀粉0.1-10份；/n第一组分选自聚氨酯乳液、苯丙乳液或聚乙烯醇乳液中的一种或多种；/n第二组分选自淀粉、多糖胶、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙和木质素磺酸钠中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种土壤硬化剂，其特征在于，按重量份计，包括1-100份第一组分、1-80份第二组分以及第三组分；
其中，按重量份计，第三组分包括甘油0.1-10份、吐温0.1-10份、硅溶胶0.1-10份、聚丙烯酰胺0.1-10份、可溶性淀粉0.1-10份；
第一组分选自聚氨酯乳液、苯丙乳液或聚乙烯醇乳液中的一种或多种；
第二组分选自淀粉、多糖胶、羧甲基纤维素、木质素磺酸钙和木质素磺酸钠中的一种或多种。


2.一种土球硬化剂的制备方法，其特征在于，包括：
将第一组分浸泡在水中，进行高温水浴搅拌，得到第一溶液；
将第二组分溶解在去离子水中，然后加入到第一溶液，进行高温水浴磁力搅拌，得到第二溶液；
将第三组分加入到第二溶液后，继续进行高温水浴磁场搅拌后，冷却至室温，得到硬化剂溶液。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李义强，段久芳，王少辉，霍文淳，李一为，赵斌，王建超，张浩楠，
申请(专利权)人：北京市首发天人生态景观有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11