一种环保型土壤固化剂制造技术

一种环保型土壤固化剂，属于市政和建筑工程技术领域。为解决目前在市政基础设施建设中，所使用的土壤固化剂普遍呈强碱性，这种强碱性的土壤固化剂会使周边的土壤盐碱化，污染地表水和地下水，影响生态环境和功能单一，强度低，抗渗性能和耐久性较差等问题。它是由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、矿渣、碳酸钙六种化工原料中的四种或五种与硫酸钙、硫酸铝、硫酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠五种化工原料中的至少二种，组成复合型技术配方制备而成。其用量小，环保效果好，主要原材料均为无毒、无害、无污染，对动植物安全可靠。其就地取材，工程造价低，适用于路基加固和市政道路结构层及软土地基处理，适合机械化施工作业。

【技术实现步骤摘要】

属于市政和建筑工程范畴，为精细化工
二
技术介绍
1、对专利技术一种环保型土壤固化剂的理解当土壤固化剂与含有一定水分的土壤混合后，即发生一系列物理化学反应。首先，在土壤 中大量形成富含结晶水的针状结晶体，穿插在土壤颗粒孔隙间形成强度骨架。其次，硅酸盐类 水化物填充在强度骨架之中使固化体系进一步密实。最后，在激发剂的作用下土壤固化剂和部 分土壤颗粒进行化学反应，使加固土具有不可逆的良好的耐久性。土壤强度因素的研究，从固 化角度来分析，土壤固化程度和承载能力的大小成正比，主要决定于土的强度，研究土的强度 问题，实质上就是研究土的抗剪强度问题。我们把土对剪切破坏的极限抵抗能力称为土的抗剪强度，由于土粒之间的联结远小于土粒 本身的强度，故在外力作用下，土的破坏主要是由于土粒之间发生相对剪切位移所引起的。所 以从固化角度分析，研究土的强度问题就是要研究土的抗剪强度问题，这个抗剪强度却与交通 量载重，土壤类别，气候，水文条件等有着密切的关系。 -当外力在通过土中某点的任意面上所引起的剪应力T等于土所具有的抗剪强度Tf吋，该 点处在破坏的临界状态，称为极限平衡状态，如果T<Tf，则土中该点处于弹性平衡状态，如 T>Tf，则该点剪破。确定土的极限平衡状态是研究路面，路基以及构造物的稳定性所必须解决 的问题。土壤固化剂就是通过提高土的抗剪强度，来提高土壤的路用性能的目的的。构成土的抗剪强度的因素，主要有土粒之间的表面摩擦力和土粒之间咬合力，统称为摩阻 力，以及由土粒之间的结合水和胶结物等所形成的凝聚力，构成粗粒土的抗剪强度的因素以摩 阻力为主，而对细粒上，尤其是纯粘土则以凝聚力为主。凝聚力可分三种第一种原始凝聚力，它主要是由于土粒间薄膜水，受到相邻土粒之间的电分子引力作用而3成的，故其强度随土粒间距增大而变小。土的原始凝聚力和土的成分与密度有关，对一定成分 的土来说，原始凝聚力的强度主要取决于土的密度和含水量。在土层沉积的初始阶段，土粒间 便开始具有原始凝聚力。在压密过程中，土粒接近处于土粒之间的薄膜水变薄，其粘带性增强， 原始凝聚力便因而增大。土在膨胀时这个力就会减小，当土粒间距大于土粒电分子引力作用半 径以后，这个力才消失。因而土粒薄膜水厚度变化将土粒间距改变，土的原始凝聚力也随之有 所变化，粘性土的原有结构被破坏时，这个力将会受到削弱，但如土的原有密度与含水量有所 恢复，这个力也会随而增强。 ' 诸如，若将砂或粘土直接用作路面。① 、在潮湿条件下，由于毛细应力使得砂有适当的粘聚力，碾压后有良好的内摩擦角而具 有足够的承载力，然而在干燥的气候条件下，他的颗粒是分离的，在整个路表面土壤的承载力 几乎为零，此时它不能承受荷载。② 、在干燥的条件下，粘土产生很大的粘结力，具有较高的承载能力，然而随着含水量的 增加，粘土的承载力将迅速降低。所以在潮湿的气候条件下，由于水分和车轮的搓揉作用，其 结果粘土将变成稀软的泥浆。以后当粘土再度变干时就会变硬有强度。这样看来砂和粘土都是 不稳定的，不能单独修建永久的土路。但是若把砂铺在粘土上或把砂和粘土混合起来组成一种 新的材料，泥结砂砾，在充分的压实情况下，由于两种材料中有利成分特性的联合作用，较好 地解决凝聚力的问题，故两者的承载能力均得到提高，可提供全天候的中等交通的通行，这就 是古典的最简单的土壤固化形式。第二种固化凝聚力，在土中遇水后起化学反应生成不溶于水的胶凝物质，能将土粒胶结起 来，使土获得一定的强度，这就是土的固化凝聚力。当土的结构受到破坏时，大部分土粒间胶 结构也被破坏，这个力便丧失而且不能恢复，所以对粘土颗粒的粉碎至关重要，颗粒粒径愈小 愈好。诸如，在水泥土中由于水泥对粘土颗粒的分散能力差，粘土粒径一般均较大，此时的水泥 团粒径也很大。强度取决于粘土团粒径的破损而降低甚至为零。第三种假凝聚力，它是由毛细压力所引起的，毛细作用使水从土的细微通道上升到高出自 由水面以上，这是毛细水悬挂在其所接触的粘土上，所以水的重量便由土粒负担，以致使土粒 间的接触压力增大，当土粒间的局部孔隙为毛细水占据时，在水和空气的分界面上产生表面张 力，其反力使土粒挤紧，这个力就是毛细压力。在土体的压密过程中，或水化反应中，由于生 成物的体积膨胀，温度的升高等原因，均会出现毛细压力。砂土在干燥时原是松散的，但有一 定含水量时，可因此使颗粒之间表现出有粘结能力。上壤固化技术的基本特征第一个特征机械法，也称为物理力学法机械法就是利用各种机械对物料粉碎，拌合和压实的方法，其效能为促进土体的基本单位 在外力作用下彼此靠近，从而减少土体的孔隙率，密实度增大强度提高。这就是最简单，最基 本的加固方法，然而这种加固过程是物理力学的过程，所以是可逆的，土体的强度随着外界条 件的改变会发生变化的。第二个特征是化学法化学法就是采用土壤固化剂，无机或有机结合料，加催化剂，表面活性剂或活性基因，拌 入土中后，利用自身的水化反应产生不溶于水的胶凝新物质，胶结土颗粒填充土体的空隙，达 到土体固化提高强度的目的，我们把此类土壤固化剂称之胶凝填充型的固化剂，常见的固体固 化剂水泥类的固化剂均属此类型。第三个特征，物理化学法物理化学法就是采用高分子有机结合料，利用其自身的聚合与縮聚反应，使土壤颗粒与固 化剂中的有关组分产生离子交换吸附过程，通过土颗粒间的联结加强。水膜厚度的变化来提高 土体的强度，从而达到土体的固化目的，我们把此类土壤固化剂称之水膜处治型的固化剂，常 见的液体固化剂，石灰类固化剂均属此类型。第四个特征，放热土壤固化剂放热，其热量来自水化热，沉淀热且随固化剂组分的不同而不同，并和气温有 直接的联系。上述四大特征是相互联系的，相互促进的，只有化学过程的物理化学过程能使土体力学性 能得以改善。而物理力学过程是保证化学过程和物理化学过程更好地发挥作用。利用好大量的 热能是促进化学过程和物理化学过程的加快与有效固化，否则上述各种反应十分迟缓，甚至停 止，固化效果肯定是欠佳的。 胶凝填充型一水泥类固化剂固化机理与特点 1)水泥的水化反应a. 硅酸三钙3Ca0.Si0在水泥中含量最高，约占全重的50%左右，是决定水泥强度、粘结和体积变化的主要因素。2 (3Ca0 Si02) +6H20=3Ca0 2Si02 3H20+3 Ca (OH) 2b. 硅酸二钙2Ca0'Si02，在水泥中含量较高，约占全重的25%左右，是产生后期强度的 主要因素。2 (2CaO Si02) +4H20=3CaO 2Si02 3H20+ Ca (OH) 2c. 铝酸三钙3CaO*Al203，在水泥中含量约占全重的10%左右，其水化速度最快，是促 进早凝的主要因素。■①3Ca0 Al203+6H20=3CaO A1203 6H20②3Ca0 A1A+12H20+ Ca (OH)产3CaO A1A Ca (OH) 2 12H20d. 铁铝酸四钙4CaO A1203 FeA，在水泥中含量约占全重的10%左右，是促进早强的主要因素。① 4Ca0 A1203 Fe203+ 2Ca (OH) 2+10H20=3CaO A1203 6H20+3CaO 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保型土壤固化剂，其特征是：它是由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、矿渣、碳酸钙六种化工原料中的四种或五种与硫酸钙、硫酸铝、硫酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠五种化工原料中的至少二种，经优化复配精制而成，其技术配方中各组分的重量份组分为：　硅酸三钙：　４５～６５　硅酸二钙：　１５～３０　铝酸三钙：　３～１５　铁铝酸四钙：　８～２５　矿渣：　５～６５　碳酸钙：　６～１５　硫酸钙：　１～１０　硫酸铝：　２～８　硫酸 钠：　１～９　木质素磺酸钙：　０．１～３　木质素磺酸钠：　０．１～３。

【技术特征摘要】
1、一种环保型土壤固化剂，其特征是它是由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙、矿渣、碳酸钙六种化工原料中的四种或五种与硫酸钙、硫酸铝、硫酸钠、木质素磺酸钙、木质素磺酸钠五种化工原料中的至少二种，经优化复配精制而成，其技术配方中各组分的重量份组分为硅酸三钙 45～65 硅酸二钙 15～30铝酸三钙 3～15 铁铝酸四钙 8～25矿渣 5～65 碳酸钙 6～15硫酸钙 1～10 硫酸铝 2～8硫酸钠 1～9木质素磺酸钙 0.1～3木质素磺酸钠 0.1～3。2、根据权利要求1所述的一种环保型土壤固化剂，其特征是由下列技术配方组成 技术配方一-硅酸三钙与硅酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅男，
申请(专利权)人：杨毅男，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]