【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机无机复合材料领域，特别涉及一种利用农业种植废弃物秸秆提取其中的木质素、半纤维素以及纤维素等天然生物分子制备新型土壤固化剂的方法。
技术介绍
1、水泥是一种传统的水硬性胶凝材料，能将砂石等材料牢固地胶结在一起，广泛应用于土木建筑等领域。但是水泥的产生过程中会产生大量的二氧化碳气体，为了践行可持续发展宗旨，大量减少水泥的使用量成为新型建筑材料研发领域的关注热点。
2、近似于水泥对砂、石材料的胶凝作用，有机高分子材料对无机颗粒优异的包覆以及交联作用在功能性复合材料领域已被持续报道。利用高分子材料高电荷量的特点，可以有效中和土壤颗粒表面的电荷，大幅降低土壤颗粒表面极化水膜的厚度，促进颗粒间的紧密堆积。同时，高分子链在不同颗粒间的缠绕及静电相互作用，利于颗粒间紧密连接形成胶凝网络。因此，高分子材料具有替代水泥作为胶凝材料的潜在应用优势。
3、除合成高分子外，在自然界中存在大量天然高分子材料，特别是一些农业废弃物如农作物秸秆中富含木质素、纤维素等天然高分子成分。这些分子中富含羟基以及活泼仲醇基团，具有减少土壤颗粒表面水膜厚度，促进土壤密实的作用。随着科技的进步，秸秆的综合开发利用已有一定成效，但目前将秸秆用于土壤胶结料的研究还未见报道。
4、因此在本专利技术中，我们利用强碱尿素混合液处理秸秆粉，经多次冻融循环及过滤处理后，获得秸秆中有机质提取液，将其直接用作土壤固化剂，与土壤以一定比例拌合，利用秸秆溶出分子中丰富的羟基和仲醇基团，与土壤颗粒表面相互作用，降低其表面电荷，促进土壤颗粒紧密堆
技术实现思路
1、本专利技术目的在于对农业固废秸秆进行再利用，充分利用其中的天然有机分子木质素、半纤维素及纤维素等，改善土壤颗粒表面性质，达到促进土壤颗粒紧实的目的。
2、本专利技术的技术方案是选用不同目数的秸秆粉，浸泡在强碱和尿素溶液中，反复冻融循环，促进其中木质素、半纤维素、纤维素等有机分子溶出，由于这些天然分子多含有酚羟基、仲醇基等活性基团，可大幅降低土壤颗粒表面电荷，减少水膜厚度，促进土壤紧实。利用该溶解液作为土壤固化剂，能将土壤的无侧限抗压强度提高20％以上。
3、一种利用农业废料秸秆制备土壤固化剂的方法，包括以下步骤：
4、(1)秸秆与强碱-尿素混合液的配制
5、将秸秆粉、强碱、尿素及去离子水混合，搅拌均匀；所述混合液重量比成分为：秸秆粉3-5％、秸秆粉目数为10-300，强碱5-12％、尿素为5-12％，余量为去离子水；
6、(2)将(1)中得到的混合液放入冰箱在零下25-15℃冷冻10-14小时后，取出在室温下融解，后再放入冰箱在零下25-15℃冷冻10-14，室温融解，循环3次；
7、(3)取(2)中得到混合液，过滤，收集清液，即为所制备的土壤固化剂，固化剂经干燥后，计算固含量约为21％；
8、(4)取(3)中得到的固化剂加入10倍的水混合均匀得到混合水，再将混合水混入土壤和普通硅酸盐水泥中混合均匀，压实、养护7天后，测试无侧限抗压强度，评估促进土壤紧实效果；其中每10份土样及0.6份普通硅酸盐水泥p.o 42.5混合土中混合水的加入量为0.1％-2.5％之间。
9、进一步地，所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或者氢氧化锂。
10、进一步地，步骤(1)中所述的秸秆粉为玉米秸秆粉，小麦秸秆粉、水稻秸秆粉等。
11、进一步地，步骤(4)所述压实的压实度为97％，养护条件为：20±1℃，98％±2％湿度。
12、进一步地，步骤(4)所述土样为各类砂质土壤，对于含砂量高的土壤具有更明显的促进固化效果。
13、如上所述的土壤固化剂的制备方法，具体制备步骤为：
14、(1)将4份20目的秸秆粉，7份氢氧化钠，12份尿素以及77份去离子水混合，搅拌均匀；
15、(2)将(1)中得到的混合液放入冰箱-20℃冷冻12小时后，取出在室温下融解，后再放入冰箱-20℃冷冻12小时，室温融解，循环3次；
16、(3)取(2)中得到混合液，过滤，收集清液，即为所制备的土壤固化剂，经干燥后，计算固含量为21％；
17、(4)取(3)中得到的固化剂0.1份，与1份水混合均匀后，与10份土样及0.6份普通硅酸盐水泥p.o 42.5混合均匀，经压实、压实度97％，养护：20±1℃，98％±2％湿度7天后，测试无侧限抗压强度，评估促进土壤紧实效果。
18、本专利技术技术关键点在于：
19、1、选用农业固废秸秆粉作为原料，在强碱和尿素的作用下，溶解其中的木质素、半纤维素及纤维素等天然分子，利用这些分子结构中丰富的酚羟基和仲醇等活性基团，与带负电的土壤颗粒表面作用，降低土壤颗粒表面电位，减少水膜厚度，促进土壤颗粒间的紧实。同时，这些分子由于具有丰富的活性基团，可以同时与多个土壤颗粒表面作用，从而将土壤颗粒桥联起来，进一步促进土壤颗粒的紧实。
20、2、所制备土壤固化剂适用于砂质土壤，其原因是因为固化剂中木质素、半纤维素及纤维素等成分富含丰富的羟基基团，具有适中的吸水性，对砂土具有有效的粘结作用。
21、本专利技术方法利用农业固废秸秆作为原料提取土壤固化剂，降低土壤固化剂的制备成本，并且实现了资源有效再利用。在有效促进土壤固化的同时，还降低了水泥的使用量，在固沙、固土以及公路建设方面都具有很好的应用前景。
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1.一种利用农业废料秸秆制备土壤固化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或者氢氧化锂。
3.根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的秸秆粉为玉米秸秆粉，小麦秸秆粉、水稻秸秆粉。
4.根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述压实的压实度为97％，养护条件为：20±1℃，98％±2％湿度。
5.根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述土样为各类砂质土壤，对于含砂量高的土壤具有更明显的促进固化效果。
6.根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种利用农业废料秸秆制备土壤固化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：
2.据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中强碱为氢氧化钠、氢氧化钾或者氢氧化锂。
3.根据权利要求1所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的秸秆粉为玉米秸秆粉，小麦秸秆粉、水稻秸秆粉。
4.根据权利要求1...
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