一种强度提高的生物基液体土壤固化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种生物基高抗水性液体土壤固化剂，包括如下组分：木质素磺酸钙0.2～0.5份，聚苯乙烯磺酸钠0.7～1.1份，氢氧化锂1.2～1.8份；还包含糖蜜、磷酸二氢铝、氨基磺酸。本发明专利技术还提供了一种高强度的生物基液体土壤固化剂的制备方法。本发明专利技术具有绿色、环境友好和可持续性的特点，采用生物基有机物和无机物复合配方，提高固化剂固化的早期强度，有利于工程实际应用。于工程实际应用。

【技术实现步骤摘要】
一种强度提高的生物基液体土壤固化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土壤固化剂
，特别是涉及一种强度提高的生物基液体土壤固化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]可持续发展是当今发展的主题。随着国家对环保要求的不断提升，建筑、道路等行业的砂、石等资源开始限制开发使用，使得相关行业的原材料成本不断增加。生物质和土壤(如自然淤泥等)作为可持续替代的材料日益受到重视。
[0003]土壤固化剂是一种能与土壤成分发生物理、化学作用而改变土壤性质的新型环保节能型工程材料。该材料于上个世纪七十年代在欧美发达国家开始工程应用，主要用于替代传统的水泥、石灰和粉煤灰等固化材料，其特点是用量少、固化效率高和性能可调，已广泛应用于道路、水利、机场跑道和坡道土保持等领域。与传统固化材料相比，土壤固化剂除了拥有卓越的工程性质外，还具有与生态环境和谐统一的优势，能够做到不破坏原有的土壤生态环境，是经济环境上理想的固化材料之一。
[0004]土壤固化剂从组成上可分为无机型、有机型、离子型和生物酶型以及它们的复合产品。无机型土壤固化剂是在水泥、石灰石等材料的基础上改进而成的一种产品，其主要形态为粉体型，具有稳定性好、成本低的优势，但是该固化剂容易干裂且前期强度不够理想，目前国内市场以该种固化剂居多；有机型土壤固化剂是以大分子为主要成分的液体固化剂，其具有用量少，强度易于控制的优点，但是该固化剂的适用范围较窄，且部分高分子成分容易老化；生物酶类固化剂属于生物固化剂，对高塑型黏土固化效果明显但制备成本较高且容易降解，因而影响其使用寿命；离子型固化剂则是以液体形态居多的，具有水溶性特点的固化剂。基于综合性能的考量，当前开发土壤固化剂的任务主要集中在寻求具有高起始强度的廉价原料(如生物质材料)的同时，提高土壤固化剂的强度、耐水性、经济性、环保性以及施工便利性。而对于对初始强度有较高要求的淤泥工程，有机物(尤其是生物质有机物)与无机物复合的固化剂在这方面有着天然的优势。中国专利“一种土壤固化剂及其制备方法(授权公告号CN105505400B)”利用生物质多聚糖、木质素磺酸盐和无机物复配获得了固化剂，其固化土壤硬度超过红砖；；中国专利“土壤固化剂及其制备方法和应用(公开号：CN111205874A)”中公开了一种使用木质磺酸钠等有机物和无机物复配的固化剂，该土壤固化剂具有较好的抗压强度。从绿色环保的角度来看，当前固化剂的强度不够理想，即使符合行业标准添加了预设比例的水泥和生石灰等，其7天无侧限抗压强度也在1.8
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2.5MPa之间，美国的Magic系列产品和Pansai产品7天饱水无侧限抗压强度也仅为0.3MPa和0.1MPa。纵观固化剂的发展历史，展望未来的发展趋势，生物质基固化剂将会成为新一代工程适用的高性能土壤固化剂(Transportation Geotechnics，2021，26，100425)。
[0005]因此，基于现实的需求，尽可能降低水泥等传统固化材料的使用而去实施复配生物基有机物和无机物配方，提高其固化的早期强度，便于工程实际应用如淤泥快速固化是该领域的当务之急。

技术实现思路

[0006]针对上述的技术不足和工程需求，本专利技术提供一种有机物和无机物复配的可调适用酸性、中性和碱性土壤的液体固化剂。该固化剂以生物质糖蜜、木质素衍生物等有机物和无机锂化物、磷铝化物为原料，经过预设工艺处理获得适用范围较广的水溶性液体固化剂。该固化剂包含的组分价格便宜、制备流程简单。按配方总重量100份计算(份数为质量百分率)，具体
技术实现思路
如下：
[0007]一种高强度的生物基液体土壤固化剂，包括：组分Ⅰ和组分Ⅱ，所述组分Ⅰ包含木质素磺酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、氢氧化锂，所述组分Ⅰ的总量控制在3份，木质素磺酸钙的份数范围控制在0.2～0.5份、聚苯乙烯磺酸钠的份数范围控制在0.7～1.1份、氢氧化锂的份数范围控制在1.2～1.8份；所述组分Ⅱ包含糖蜜、磷酸二氢铝、氨基磺酸或氨基磺酸钠，在所述组分Ⅱ中，糖蜜与磷酸二氢铝的比例范围为1～1.6，氨基磺酸或氨基磺酸钠的量为糖蜜和磷酸二氢铝总重0.4～0.6倍；还包括蒸馏水和饱和氯化钠溶液，所述饱和氯化钠溶液份数为10～30份。
[0008]具体的，所述组分Ⅰ和组分Ⅱ中所包含的所有成分均为工业级。
[0009]所述有机物是生物基材料或生物基衍生物材料。
[0010]具体的，在所述组分Ⅰ中，木质素磺酸钙、聚苯乙烯磺酸钠和氢氧化锂优选的份数分别为0.4，0.9和1.7。
[0011]具体的，在所述组分Ⅱ中，糖蜜与磷酸二氢铝优选的比例为1.5。
[0012]具体的，在所述组分Ⅱ中，氨基磺酸或氨基磺酸钠优选的量为糖蜜和磷酸二氢钠总重的0.5倍。
[0013]具体的，所述组分Ⅰ和组分Ⅱ混合后加入饱和氯化钠溶液优选的量为20份。
[0014]一种高强度的生物基液体土壤固化剂的制备方法，反应在带有搅拌装置的，配备有250ml玻璃仪器的恒温电加热套中进行，具体包括以下步骤：
[0015]1)在7份50～70℃的蒸馏水中分别加入木质素磺酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、氢氧化锂，搅拌混合直至全部溶解，搅拌反应不少于4小时，维持上述恒温静置不少于12小时，至此获得组分Ⅰ；
[0016]2)将糖蜜与液体磷酸二氢铝按照预设重量比混合，并快速搅拌预加热至预设温度，维持这一操作状态至少半个小时而获得糖蜜稀溶液，接着把糖蜜稀溶液升温至预设温度，再向其中加入预设重量的氨基磺酸或氨基磺酸钠，之后高速搅拌此混合物不少于4小时，冷却至室温获得组分Ⅱ；
[0017]3)在预设温度下将组分Ⅰ和组分Ⅱ通过高速搅拌进行混合，并通过调整两者加入量的比例控制其pH值在6～8，同时加入预设量的饱和氯化钠溶液，继续搅拌半个小时，之后冷却至室温并停止搅拌，静置分层后取油层并过滤，获得液体固化剂。
[0018]具体的，所述组分Ⅰ中蒸馏水优选的温度为60℃。
[0019]具体的，所述组分Ⅱ中的预加热温度范围为30～50℃，优选为40℃；
[0020]具体的，所述组分Ⅱ中的加热反应温度范围为90～125℃，优选为115℃。
[0021]具体的，所述组分Ⅰ和组分Ⅱ混合后的反应温度范围为50～70℃，优选为60℃。
[0022]土壤固化剂的构成成分及其比例影响着固化剂固化土壤的性能，而阳离子，诸如钙离子、铝离子、锂离子和钠离子等的顺序交换(温度为主要控制参数)则会改变土壤颗粒
的双电层厚度，便于土壤颗粒的胶结，沉淀物的生成则会进一步增加固化土的强度；有机物，如木质素磺酸钙和聚苯乙烯磺酸钠等大分子中的亲油部分会覆盖在土壤颗粒表面，这有助于提高颗粒整体的稳定性质和释放游离水。将上述两者结合有助于提高固化土的强度。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1.本专利技术使用可再生的环境友好型生物质材料和生物质衍生物有机组分作为原料，提供了一种高强度的生物基液体土壤固化剂及其制备方法，使用该方法制备得到的液体固化剂更加亲和自然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强度提高的生物基液体土壤固化剂，包括：组分Ⅰ和组分Ⅱ，其特征在于，所述组分Ⅰ包含木质素磺酸钙、聚苯乙烯磺酸钠、氢氧化锂，所述组分Ⅰ的总量控制在3份，木质素磺酸钙的份数范围控制在0.2～0.5、聚苯乙烯磺酸钠的份数范围控制在0.7～1.1份、氢氧化锂的份数范围控制在1.2～1.8份；所述组分Ⅱ包含糖蜜、磷酸二氢铝、氨基磺酸或氨基磺酸钠，在所述组分Ⅱ中，糖蜜与磷酸二氢铝的比例范围为1～1.6，氨基磺酸或氨基磺酸钠的量为糖蜜和磷酸二氢铝总重0.4～0.6倍；还包括蒸馏水和饱和氯化钠溶液，所述饱和氯化钠溶液份数为10～30份。2.根据权利要求1所述的生物基液体土壤固化剂，其特征在于，所述组分Ⅰ和组分Ⅱ中所包含的所有成分均为工业级。3.根据权利要求1所述的生物基液体土壤固化剂，其特征在于，所述有机物是生物基材料或生物基衍生物材料。4.一种强度提高的生物基液体土壤固化剂的制备方法，包括以下步骤：1)在7份50～70℃的蒸馏水中分别加入木质素磺酸钙、聚苯乙烯磺酸钠...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆建阳，乐传俊，李小英，夏爱军，黄涛，鞠晓军，鲁中兵，
申请(专利权)人：江苏路邦道昇新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：