一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法技术

本发明专利技术涉及土壤改造技术领域，公开了一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法，包括水、CMA蒙脱石中和剂、聚合氯化铝、活性碱和聚氧乙烯醚类渗透剂。本发明专利技术具有以下优点和效果：本发明专利技术具有较强的渗透性，能在水中离解出带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子，阳离子与膨胀土胶体表面的阳离子产生交换作用，将亲水性极高的阳离子代之以亲水性较低、粘结力较强的铝离子及其水合物。同时，还加入了渗透剂，可以避免蒙脱石和伊利石对离子交换树脂过度吸附，使得整个膨胀土生态改性剂可以更均匀的分布在土壤中，效果可以达到预设的深度，避免现有技术中为了尽可能保证膨胀土改良效果而过深改良，节约了成本，也避免对自然环境造成不必要的影响。的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法


[0001]本申请涉及土壤改造
，具体涉及一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法。

技术介绍

[0002]膨胀土在我国分布广泛，其矿物组成多以伊利石、蒙脱石为主，夹少量的高岭石。这些亲水性的粘土矿物遇水膨胀，失水收缩，具有明显的胀缩性、多裂隙性、超固结性，以及强度减弱性。容易造成沉陷、溜塌、纵裂、坍塌等事故。
[0003]膨胀土的矿物成分及结构形式，使它具有胀缩特性，含水量的变化使其这一特性显示出来。新开挖的膨胀土地基与边坡，受雨水、大气、地下水、土压力等因素的影响，使膨胀土含水量发生变化。反复胀缩导致了膨胀土土体的松散，并在其中形成许多不规则的裂隙，裂隙破坏了土体的整体性，使水的侵入和土中水分的蒸发更为容易。土体含水量的波动引起胀缩变形的反复发生，又进一步导致了裂隙的扩展和向土层深部发展，使土体强度大为降低，形成风化层。风化层深度一般在1～1.2m。风化层深度范围内，土体湿胀干缩效应明显，土体的粘聚力和抗剪强度急剧下降，所以大气风化作用层是产生各种地基及边坡病害的直接引导层，对地基及边坡稳定性危害极大，因此膨胀土大气风化作用层是危害工程的主要原因，是工程防护和治理的重点对象。
[0004]对于膨胀土路基的处理方法通常采用换填土及在膨胀土路堤填料中掺石灰、水泥等方法处理，石灰固化机理是硅酸盐和铝的水化物与颗粒相互间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低了液限，增大土体的抗剪强度。以上两种方法虽有一定的效果，但我们通过多年的施工经验和已通车道路的调查以及室内、室外试验，发现石灰和水泥与土的反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且石灰掺量在8％以上，水泥掺量在6％以上才能达到一定的效果。并且水泥和石灰的均匀性不佳，受到土壤含水量的限制，经常会有顶面和含水量较高的位置胶凝程度高，其他位置胶凝程度低，均一性不佳，其中部分位置的水化膨胀仍然十分严重，经常会导致工程局部产生问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本申请的目的在于提供一种膨胀土生态改性剂及膨胀土改良方法，通过CMA(Changing the Montmoriuonite
’
s Absorbent蒙脱石改良型)蒙脱石中和剂和聚合氯化铝，采用离子交换的方式永久性解决膨胀土水化膨胀的问题，不受含水量限制，同时依靠渗透剂使得CMA蒙脱石中和剂的渗透能力更强，CMA蒙脱石中和剂在土壤中分布得更加均一稳定，提高改性效果。
[0006]为达到以上目的，一方面，采取的技术方案是：
[0007]本申请提供一种膨胀土生态改性剂，包括以质量份数计以下组分：
[0008]水：100份；
[0009]CMA蒙脱石中和剂：30
‑
50份；
[0010]聚合氯化铝：30
‑
45份；
[0011]活性碱：5
‑
10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；
[0012]聚氧乙烯醚类渗透剂：50
‑
70份。
[0013]优选的，所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：
[0014]S1.将100份水、4
‑
8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；
[0015]S2.称取50
‑
60份丙烯酸类单体、4
‑
10份交联单体和6
‑
12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；
[0016]S3.取0.5
‑
2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60
‑
75℃下反应2
‑
3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；
[0017]S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70
‑
80℃下保温1
‑
2h；
[0018]S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5
‑
10份增塑剂和2
‑
6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6
‑
7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。
[0019]优选的，所述交联单体为包含羟甲基和乙烯基，且碳原子数小于10的单体；
[0020]所述增韧类单体为碳原子数小于10的乙烯酯类单体。
[0021]优选的，所述醇系稳定剂为聚乙烯醇；
[0022]所述硅系稳定剂为模数n的取值介于2.2
‑
2.8的硅酸钠；
[0023]所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠等重量配置而成。
[0024]优选的，还包括以下成分：
[0025]EDTA二钠钙：5
‑
8份；
[0026]三乙醇胺：10
‑
15份；
[0027]氨丙基封端聚二甲基硅氧烷：3
‑
6份。
[0028]优选的，还包括以下成分：
[0029]硫酸酯淀粉：5
‑
8份；
[0030]月桂醇硫酸钠：1
‑
1.2份；
[0031]聚合硫酸铁：0.5
‑
1份。
[0032]优选的，还包括以下成分：
[0033]硝酸纤维素：6
‑
10份；
[0034]双氧水：10
‑
14份；
[0035]铝粉：5
‑
8份；
[0036]茶皂素：3
‑
5份；
[0037]月桂醇硫酸钠：2
‑
5份。
[0038]优选的，所述铝粉为稳定改性铝粉，所述稳定改性铝粉由以下方法处理得到：
[0039]称取70份平均粒度介于180目
‑
300目的铝粉，将其分散在100份的30％的乙醇溶液中，得到第一分散液；
[0040]将20
‑
35份氧化淀粉和15
‑
28份取代度在2
‑
3之间的纤维素醚少量多次的加入第一分散液中，搅拌均匀，然后加入3
‑
6份氯化钙；
[0041]在50℃下低温蒸发，将得到的固体研磨，得到稳定改性铝粉。
[0042]优选的，所述聚氧乙烯醚类渗透剂包括以质量份数计的以下组分：
[0043]聚合度为10
‑
15之间的仲辛醇聚氧乙烯醚：10
‑
15份；
[0044]三聚氰胺：3
‑
5份；
[0045]十二烷基苯磺酸钠：1
‑
2份。
[0046]本申请还提供一种膨胀土改良方法，包括以下步骤：
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膨胀土生态改性剂，其特征在于，包括以质量份数计以下组分：水：100份；CMA蒙脱石中和剂：30
‑
50份；聚合氯化铝：30
‑
45份；活性碱：5
‑
10份，其中活性碱为氧化镁和氧化钙中的一种或两种任意比例的混合物；聚氧乙烯醚类渗透剂：50
‑
70份。2.根据权利要求1所述的一种膨胀土生态改性剂，其特征在于，所述CMA蒙脱石中和剂由以下方法制备，其中份数按照质量份计算：S1.将100份水、4
‑
8份醇系稳定剂在反应釜中加热、搅拌并且回流，直至完全溶解，然后加入复合乳化剂搅拌均匀，得到预制溶液；S2.称取50
‑
60份丙烯酸类单体、4
‑
10份交联单体和6
‑
12份增韧类单体，并将每种单体取三分之一投入反应釜；S3.取0.5
‑
2份引发剂溶于5份水中，并将其中一半投入反应釜，在60
‑
75℃下反应2
‑
3小时后，在反应釜中投入剩下的引发剂；S4.将剩余的丙烯酸类单体、交联单体和增韧类单体缓慢加入反应釜，加入完毕后，在70
‑
80℃下保温1
‑
2h；S5.将反应釜的反应温度降低至50℃，将5
‑
10份增塑剂和2
‑
6份硅基稳定剂投入反应釜，并利用缓冲溶液将pH值调节至6
‑
7，充分搅拌，低温干燥，得到CMA蒙脱石中和剂。3.根据权利要求2所述的一种膨胀土生态改性剂，其特征在于：所述交联单体为包含羟甲基和乙烯基，且碳原子数小于10的单体；所述增韧类单体为碳原子数小于10的乙烯酯类单体。4.根据权利要求2所述的一种膨胀土生态改性剂，其特征在于：所述醇系稳定剂为聚乙烯醇；所述硅系稳定剂为模数n的取值介于2.2
‑
2.8的硅酸钠；所述复合乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚和十二烷基磺酸钠等重量配置而成。5.根据权利要求1所述的一种膨胀土生态改性剂，其特征在于，还包括以下成分：EDTA二钠钙：5
‑
8份；三乙醇胺：10
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永烽，陈鑫勇，吉玉波，赵润涛，张凤维，孙宏伟，韩建文，吕阳，李会章，
申请(专利权)人：中国铁路设计集团有限公司，
类型：发明
国别省市：