一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂制造技术

本发明专利技术涉及土木工程技术领域，具体涉及一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，制备方法如下：将环氧基复合碳纤维进行裁剪后与改性粉煤灰充分混合后，加入硅酸钠、脱硫石膏进行混配得到混合物即为土壤固化剂。本发明专利技术中，通过对常规的粉煤灰进行改性处理，并且与制备的环氧基复合碳纤维进行互配使用，可以有效的提高土质强度，并且其具有的优良韧性可以显著减少土体表面的裂纹数，提高土体在干旱条件下的抗开裂性能，使得土体在长期的暴晒中可以保持不开裂。裂。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂


[0001]本专利技术涉及土木工程
，具体为一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂。

技术介绍

[0002]粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是燃煤电厂排出的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰的主要氧化物组成为:SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2等。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的工业废渣之一。大量的粉煤灰不加处理，会产生扬尘，污染大气；若排入水系会造成河流淤塞。目前，对粉煤灰综合利用的研究很多，其中，将粉煤灰用于土壤固化剂中，从而达到改变土体的工程性质，提高土质强度，成为推动高质量发展，提高资源利用效率的有效途径。
[0003]例如公告号为CN114230259A的专利技术专利公开了一种粉煤灰基土壤固化剂及其制备方法，包括如下质量百分数的组份：粉煤灰40
‑
70％、激发剂30
‑
60％、辅助增强剂0
‑
5％，制备得到的粉煤灰基土壤固化剂可替代水泥、石灰应用于道路路基改良处治，具有低成本，节能环保等优点，较水泥、石灰具有明显的价格优势，但是在一些常年干旱的地区，铺设的路面因长期呈干燥状态容易出现裂痕，而该粉煤灰基土壤固化剂中使用的是常规的普通粉煤灰，存在明显韧性不足的缺陷，添加到土壤中，无法解决土体干燥开裂的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，通过对常规的粉煤灰进行改性处理，并且与制备的环氧基复合碳纤维进行互配使用，可以有效的提高土质强度，并且其具有的优良韧性可以显著减少土体表面的裂纹数，提高土体在干旱条件下的抗开裂性能，使得土体在长期的暴晒中可以保持不开裂。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，所述土壤固化剂的制备方法如下：
[0007]按重量份数计，将5
‑
10份环氧基复合碳纤维进行裁剪，形成长度为1
‑
10mm、宽10
‑
50μm的环氧基复合碳纤维条，与50
‑
70份改性粉煤灰充分混合后，加入3
‑
6份硅酸钠、5
‑
8份脱硫石膏进行混配得到混合物即为土壤固化剂；所述硅酸钠和脱硫石膏在混配前，通过100
‑
200目标准筛。
[0008]作为本专利技术的进一步优选方案，所述改性粉煤灰的制备方法如下：
[0009]1)将稀硫酸缓慢加入到粉煤灰中，在室温下酸化3
‑
7h，取出后用去离子水反复冲洗得到酸化粉煤灰，将多巴胺盐酸盐加入到Tris
‑
buffer缓冲溶液中，充分搅拌后得到反应液，将酸化粉煤灰浸入到反应液中，在室温下反应6
‑
10h，过滤后用蒸馏水反复冲洗后在100
‑
110℃下干燥10
‑
30min，得到多巴胺改性粉煤灰；
[0010]2)将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在65
‑
68℃下充分搅拌至完全溶解，然后与氢氧化钠无水乙醇溶液混合，得到氧化锌种子溶液，将多巴胺改性粉煤灰加入到氧化锌种子溶液中静置反应15
‑
40min，在150
‑
160℃烘箱中退火5
‑
10min，得到预处理粉煤灰；
[0011]3)将六水合硝酸锌水溶液和六亚甲基四胺水溶液均匀混合得到混合液，将预处理粉煤灰浸入到混合液中，置于90
‑
95℃烘箱中静置反应6
‑
10h，在反应过程中，每隔3
‑
4h更换一次混合液，待反应结束后取出产物，用去离子水反复洗涤后烘干，得到改性粉煤灰。
[0012]作为本专利技术的进一步优选方案，所述稀硫酸与粉煤灰的质量比为(12
‑
18)：(85
‑
96)；
[0013]所述多巴胺盐酸盐与Tris
‑
buffer缓冲溶液的用量比例为(0.04
‑
0.08)g：(200
‑
260)mL；
[0014]所述Tris
‑
buffer缓冲溶液的浓度为10
‑
30mmol/L；
[0015]所述酸化粉煤灰与反应液的质量体积比为1g：(30
‑
50)mL。
[0016]作为本专利技术的进一步优选方案，所述二水合乙酸锌、无水乙醇、氢氧化钠无水乙醇溶液的用量比例为(0.1
‑
0.5)g：(200
‑
300)mL：(40
‑
70)mL；
[0017]所述氢氧化钠无水乙醇溶液的浓度为1
‑
2g/L；
[0018]所述多巴胺改性粉煤灰与氧化锌种子溶液的用量比例为(2
‑
6)g：(80
‑
100)mL。
[0019]作为本专利技术的进一步优选方案，所述混合液中，六水合硝酸锌水溶液和六亚甲基四胺水溶液的体积比为(30
‑
60)：(80
‑
120)；
[0020]所述六水合硝酸锌水溶液的浓度为0.02
‑
0.04mol/L；
[0021]所述六亚甲基四胺水溶液的浓度为0.025
‑
0.05mol/L；
[0022]所述预处理粉煤灰与混合液的质量体积比为1g：(20
‑
35)mL。
[0023]作为本专利技术的进一步优选方案，所述环氧基复合碳纤维的制备方法如下：
[0024]1)将碳纳米管在体积比为3:1的浓硫酸与浓硝酸的混合物中氧化1
‑
3h得到羧基化碳纳米管，将羧基化碳纳米管、聚砜以及聚乙烯分别加入到四氢呋喃中，充分搅拌后，将得到的聚砜溶液和聚乙烯溶液搅拌混合10
‑
15h得到混合液，将得到的羧基化碳纳米管分散液超声处理1
‑
3h后，与混合液混合均匀，得到混合物；
[0025]2)向混合物中加入纳米级丁腈橡胶，超声分散后在真空60
‑
70℃烘箱中除去溶剂，然后依次加入哌啶和环氧树脂，并在60
‑
65℃条件下搅拌10
‑
30min，得到预制涂层液；
[0026]3)将预制涂层液均匀涂抹在碳纤维布上，将2
‑
6层碳纤维布层叠后用真空袋密封，然后放置在热台上抽真空30
‑
50min，取出后使用热压机，固化15
‑
20h，得到环氧基复合碳纤维。
[0027]作为本专利技术的进一步优选方案，所述羧基化碳纳米管、聚砜、聚乙烯、四氢呋喃的用量比例为(0.5
‑
1.0)g：(10
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，其特征在于，所述土壤固化剂的制备方法如下：按重量份数计，将5
‑
10份环氧基复合碳纤维进行裁剪，形成长度为1
‑
10mm、宽10
‑
50μm的环氧基复合碳纤维条，与50
‑
70份改性粉煤灰充分混合后，加入3
‑
6份硅酸钠、5
‑
8份脱硫石膏进行混配得到混合物即为土壤固化剂；所述硅酸钠和脱硫石膏在混配前，通过100
‑
200目标准筛。2.根据权利要求1所述的一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，其特征在于，所述改性粉煤灰的制备方法如下：1）将稀硫酸缓慢加入到粉煤灰中，在室温下酸化3
‑
7h，取出后用去离子水反复冲洗得到酸化粉煤灰，将多巴胺盐酸盐加入到Tris
‑
buffer缓冲溶液中，充分搅拌后得到反应液，将酸化粉煤灰浸入到反应液中，在室温下反应6
‑
10h，过滤后用蒸馏水反复冲洗后在100
‑
110℃下干燥10
‑
30min，得到多巴胺改性粉煤灰；2）将二水合乙酸锌加入到无水乙醇中，在65
‑
68℃下充分搅拌至完全溶解，然后与氢氧化钠无水乙醇溶液混合，得到氧化锌种子溶液，将多巴胺改性粉煤灰加入到氧化锌种子溶液中静置反应15
‑
40min，在150
‑
160℃烘箱中退火5
‑
10min，得到预处理粉煤灰；3）将六水合硝酸锌水溶液和六亚甲基四胺水溶液均匀混合得到混合液，将预处理粉煤灰浸入到混合液中，置于90
‑
95℃烘箱中静置反应6
‑
10h，在反应过程中，每隔3
‑
4h更换一次混合液，待反应结束后取出产物，用去离子水反复洗涤后烘干，得到改性粉煤灰。3.根据权利要求2所述的一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，其特征在于，所述稀硫酸与粉煤灰的质量比为（12
‑
18）：（85
‑
96）；所述多巴胺盐酸盐与Tris
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buffer缓冲溶液的用量比例为（0.04
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0.08）g：（200
‑
260）mL；所述Tris
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buffer缓冲溶液的浓度为10
‑
30mmol/L；所述酸化粉煤灰与反应液的质量体积比为1g：（30
‑
50）mL。4.根据权利要求2所述的一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，其特征在于，所述二水合乙酸锌、无水乙醇、氢氧化钠无水乙醇溶液的用量比例为（0.1
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0.5）g：（200
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300）mL：（40
‑
70）mL；所述氢氧化钠无水乙醇溶液的浓度为1
‑
2g/L；所述多巴胺改性粉煤灰与氧化锌种子溶液的用量比例为（2
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6）g：（80
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100）mL。5.根据权利要求2所述的一种基于改性粉煤灰的土壤固化剂，其特征在于，所述混合液中，六水合硝酸锌水溶液和六亚甲基四胺水溶液的体积比为（30
‑
60）：（80
‑
120）；所述六水合硝酸锌水溶液的浓度为0.02

【专利技术属性】
技术研发人员：刘睿超，王蕊，王一，孔雪峰，
申请(专利权)人：广冶固建江苏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：