一种新型复合土体稳定剂及其制备方法技术

本申请涉及一种新型复合土体稳定剂及其制备方法，所述新型复合土体稳定剂，制备原料包括以下重量份的组分：组分A：糠醇树脂、硼酸改性聚醋酸乙烯酯、偶联剂、引发剂、溶剂；组分B：硅酸酯类化合物、三聚磷酸铝、表面活性剂、润湿分散剂、溶剂。本申请提出的新型复合土体稳定剂，可以彻底改变土体的亲水性并提高土体强度和稳定性，可用于道路填料的固化中。可用于道路填料的固化中。

【技术实现步骤摘要】
一种新型复合土体稳定剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及土体固化和稳定
，具体涉及一种新型复合土体稳定剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]近几十年来，国际上自主研发了多种类型的固化剂，如有机液体固化剂、生物酶类固化剂、无机粉状固化剂等，已经大规模应用于道路施工场景，并取得了较好的成效，但其各自又有优缺点；无机粉状固化剂如水泥、石灰等目前应用得最为广泛，成本低，土质适应性高，但是前期强度不够理想，加入量较大，后期易开裂；有机液体固化剂用量少，固化性能好，但是适用性较窄，抗水性能较低，也易老化；生物酶类固化剂对高塑型黏土固化效果优异，但是成本高，稳定性很差；因此，开发一种复合型的固化剂，结合有机和无机材料的双重优势，使土壤从根本上改变成疏水性质，并通过离子交换，发生水化作用，增强对土壤的固化效果并提高固化效率是目前的研究主流趋势。
[0003]随着经济的快速发展，城市固废越来越多，比如工程渣土、淤泥固废、矿山尾矿、建筑垃圾等，如何合理高效的消纳这些固废是城市化发展必然会遇到的问题，选用合适的固化剂与固废协同处置后用于道路建设，目前来看是非常好的一种处理方式；但是目前的固化剂适应性不强，增强效果也存在较大的上升空间，处理后的土体其抗压强度、耐水性能、抗冻性能等仍然不足，无法很好地应用于公路填料中使用，因此开发一种高性能的、能适用多应用场景的复合土体稳定剂具有非常重要的意义。
[0004]专利 CN2020113312882 公开了一种淤泥固化剂及其生产方法，固化剂原料为硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥、超细矿渣微粉、粉煤灰、可分散乳胶粉、硅酸钠、羟基磷酸钙、改性纳米蒙脱石，其原料粉体多，处理成本大，固化后容易开裂；专利CN2015101621329 公开了一种利用土壤固化剂制备石灰水泥固化土的方法，其土壤固化剂由路邦离子固化剂、石灰、水泥组成，对土壤的固化效果好，但是应用场景单一。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种新型复合土体稳定剂及其制备方法，本专利技术的新型复合土体稳定剂中通过各组分的协同增效作用，具备多种固化剂类型的优点，使土壤从根本上改变成疏水性质，并通过离子交换发生水化作用，达到较高的强度，并通过调控土壤内部作用力提高抗冻性能。
[0006]进一步地，一种新型复合土体稳定剂，其制备原料包括以下组分：组分A：糠醇树脂、硼酸改性聚醋酸乙烯酯、偶联剂、引发剂、溶剂；组分B：硅酸酯类化合物、三聚磷酸铝、表面活性剂、润湿分散剂、溶剂。
[0007]以上组分中，糠醇树脂与硼酸改性聚醋酸乙烯酯形成高分子聚合物，通过调控糠醇树脂和硼酸改性聚醋酸乙烯酯的相对含量改变高分子聚合物的分子结构和分子链活动性，进一步提高经稳定剂处理的土体的力学强度和抗冻性能；硅酸酯类化合物通过O
‑
Si
‑
O
键形成的高度网络结构以增强土体的承载能力，其一端与土体中的无机粒子结合将土体包裹，另一端的疏水链会形成疏水层将水分子排斥在外，提高了土体的疏水性能；三聚磷酸铝与土体中的无机粒子结合形成的不溶水的坚固体进一步增强了土体的力学强度；表面活性剂不仅调控了稳定剂分子与土体的渗透结合作用，其疏水链段也提高了土体的疏水性。
[0008]进一步地，所述新型复合土体稳定剂，制备原料包括以下重量份的组分：组分A：糠醇树脂15
‑
23份、硼酸改性聚醋酸乙烯酯40
‑
65份、偶联剂5
‑
8份、引发剂0.5
‑
1.2份、溶剂30
‑
55份；组分B：硅酸酯类化合物150
‑
200份、三聚磷酸铝6
‑
17份、表面活性剂3
‑
10份、润湿分散剂2
‑
5份、溶剂150
‑
180份。
[0009]进一步地，所述硼酸改性聚醋酸乙烯酯的制备方法为：将聚醋酸乙烯酯溶于65
‑
75℃的甲醇和四氯化碳的混合溶液中，将体系pH控制在7.5
‑
9.5，反应20
‑
40分钟后向其中加入硼酸和铝酸钠反应5
‑
8h，除去溶剂即可。在硼酸改性聚醋酸乙烯酯的制备过程中，聚醋酸乙烯酯先在碱性条件下醇解，使聚醋酸乙烯酯中的乙酰基被羟基取代，然后再通过羟基与硼酸反应形成硼酸改性聚醋酸乙烯酯。
[0010]进一步地，所述制备方法中，硼酸的用量为聚醋酸乙烯酯重量的8
‑
30%，铝酸钠为两者总重量的0.05%
‑
0.1%。
[0011]硼酸对土体和水泥具有一定的缓凝作用，其添加会改善所处理的土体和水泥混合体系的均匀性及抗压强度；但本申请发现：硼酸不经上述改性过程，将其直接加入复合土体稳定剂中时，所处理土体和水泥的混合体系的力学增强效果并不佳；分析原因为：硼酸通过形成一层无机包裹层，阻碍土体和水泥混合体系的水化进程，延长其凝结时间，但是硼酸含量过高时，无机硼酸盐所形成的包裹层太厚，其他有效活性物质不能有效地渗透到土体内部，不仅会过多地减慢水化过程，还会降低所处理土体和水泥混合体系的抗压强度；而本申请将硼酸接枝到聚醋酸乙烯酯的分子链，通过调控两者的相对质量，使所形成的网络交联体系在具有良好的分子透过性的同时，还具有较好的力学强度和流动性。
[0012]在一种优选的实施方式中，当所述硼酸的用量为聚醋酸乙烯酯重量的15
‑
25%时，所稳定的土体具有优异的抗压强度；本申请利用硼酸对聚醋酸乙烯酯改性并生成硼酸酯键，还可减少聚合物链中由于醋酸乙烯酯键易被离解而造成的链结构的改变，另外，硼酸酯键中B
‑
O键呈现半极性，除了可与其他官能团产生作用以外，也会改变含水土壤的分子排列并在体系中形成水不能通过的三维网膜，防止水分子的渗透，随着硼酸酯含量的增加，其改性的聚醋酸乙烯酯对土壤的疏水和胶结固化效果增加，但是当硼酸酯含量过多时，对土壤表面固化迅速，不能完全浸渍土壤，影响对土壤的均匀固化效果。
[0013]进一步地，所述聚醋酸乙烯酯的平均分子量为100000
‑
200000。
[0014]进一步地，限定所述聚醋酸乙烯酯的平均分子量为130000
‑
200000。
[0015]更进一步地，限定所述聚醋酸乙烯酯的平均分子量为150000
‑
180000；本申请利用糠醇树脂
‑
硼酸改性聚醋酸乙烯酯的聚合物与硅酸酯类化合物分子长链的搭接和缠绕作用将土壤颗粒稳定在其中，增强土体强度，在一定程度上增加聚醋酸乙烯酯的分子量时，这种缠绕加固作用会增强，但聚醋酸乙烯酯的分子量过大时，所形成的糠醇树脂
‑
硼酸改性聚醋酸乙烯酯的聚合物的分子链较长，一方面体系内分子链活动性降低，增加了所制备土体稳定剂的粘度，降低了其在土壤中的渗透速度，另一方面体系内聚力太强，难以应对高低温环
境的变化对土体结构的影本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型复合土体稳定剂，其特征在于，制备原料包括以下组分：组分A：糠醇树脂、硼酸改性聚醋酸乙烯酯、偶联剂、引发剂、溶剂；组分B：硅酸酯类化合物、三聚磷酸铝、表面活性剂、润湿分散剂、溶剂。2.据权利要求1所述的新型复合土体稳定剂，其特征在于，制备原料包括以下重量份的组分：组分A：糠醇树脂15
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23份、硼酸改性聚醋酸乙烯酯40
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65份、偶联剂5
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8份、引发剂0.5
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1.2份、溶剂30
‑
55份；组分B：硅酸酯类化合物150
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200份、三聚磷酸铝6
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17份、表面活性剂3
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10份、润湿分散剂2
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5份、溶剂150
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180份。3.根据权利要求2所述的新型复合土体稳定剂，其特征在于，所述硼酸改性聚醋酸乙烯酯的制备方法为：将聚醋酸乙烯酯溶于65
‑
75℃的甲醇和四氯化碳的混合溶液中，将体系pH控制在7.5
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9.5，反应20
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40分钟后向其中加入硼酸和铝酸钠反应5
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8h，除去溶剂即可。4.根据权利要求3所述的新型复合土体稳定剂，其特征在于，所述制备方法中，硼酸的用量为聚醋酸乙烯酯重量的8<...

【专利技术属性】
技术研发人员：成铭钊，郦怡，任天斌，朱伟豪，
申请(专利权)人：上海海顾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：