技术领域
[0001] 本
发明公开了一种高强度耐久型固化土的制备方法,属于
土木工程制备技术领域。
背景技术
[0002] 固化土是通过在土中加入一定的稳定剂从而实现将土固化稳定,再通过铺装、碾压形成的路面。固化土将天然的
砂土及
矿石尾矿、矿渣废土等可
再生原料通过科学配比及技术处理后使之稳定从而形成的一种全新天然固化土路面系统。
[0003] 道路和步行空间如同空气和
水那样,我们每天都在无意识的使用。但是,道路和步行空间却起着我们日常生活和经济活动的
基础作用。其不仅是指
汽车和人们的通行,而且还涉及到了邂逅和休闲的场所、都市景观的形成等。现已铺设的路面铺装满足和丰富了人们的日常生活,但也存在一些不好的方面,还需要继续去完善。
[0004] 1970年代,为了满足行车和行人的要求,路面铺装优先要求强度高的的表层和坚韧结构,同时也重视路面铺装的功能性。到了80-90年代,路面铺装也要求车辆行驶和步行的安全性、舒适性。21世纪的铺装对“环境和谐”的要求更强烈。路面铺装如何适应高龄化社会也成为必要的研究课题。固化土铺装对休闲、美观、舒适及对环境的考虑提上日程,可以说固化土是今后铺装时代的主流,固化土路面正是基于这种时代背景而产生。
[0005] 固化土基于如何减少
温室气体排放及可循环再生利用的前提下应运而生。尤其在园林景观、自然保护区、农场酒庄、
停车场、学校、野生动物园、广场、历史古迹等要求与自然和谐的地方得到广泛应用及普及。国内目前的固化土还处在开发及项目推广阶段。
[0006] 固化土以使用天然土为原材料的铺装方式,保水持久性高,
蒸发散热效果好,是控制热岛效应的良好对策;和自然环境相协调,是对动
植物、人类都很舒适的铺装;耐候性好;可以实现彩色铺装,让单调的道路也能多姿多彩;可抑制
杂草生长;有保水性不会引起尘土飞扬;施工材料可就近取材,
碱性污染及油污导致的
土壤和水质污染性低;可循环再生
能源,废弃后可作为固化土再次重复利用。
[0007] 因此,发明一种既具有高强度,又具有耐久型的固化土对土木工程制备技术领域具有积极意义。
发明内容
[0008] 本发明所要解决的技术问题:针对目前固化土存在着强度不够高和耐久性较差的
缺陷,提供了一种高强度耐久型固化土的制备方法。
[0009] 为解决上述技术问题,本发明采用如下所述的技术方案是:一种高强度耐久型固化土的制备方法,其特征在于具体制备步骤为:
(1)称取1.0~2.0kg河底淤泥放在太阳下自然干燥,得到含水率1~3%的河底淤泥;
(2)再称取0.8~1.0kg山楂干放入80~120mL氢
氧化钠溶液中,加热煮沸处理,待其
温度降至70~80℃后,再加入100~150mL双氧水,继续加热,使温度保持在70~80℃,进行过滤,分离得到滤渣,用240~320mL去离子水洗涤滤渣至中性,放入烘箱中干燥,出料即为
纤维样品,称取30~50g聚丙烯加热升温使其
软化,向软化后的聚丙烯中加入60~90g纤维样品和5~8g
钛酸酯
偶联剂PN-105混合
研磨,研磨后即为自制改性纤维;
(3)继续将普通
硅酸盐
水泥和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌8~10min,得到混合物,继续向混合物中加入混合物
质量7%的
橄榄油和混合物质量0.4%的
污泥,装入
发酵罐中,在35~
45℃下密封发酵10~12天,发酵结束后,取出发酵产物,即为自制改性水泥;
(4)称取20~30g天然
橡胶,向天然橡胶中加入5~7g十二烷基苯磺酸钠混合搅拌,得到混合物1,继续向混合物1中加入10~15mL
甲酸溶液和8~10mL双氧水混合搅拌,搅拌后再用无水
乙醇洗涤,洗涤后再干燥,即为自制改性天然橡胶;
(5)按重量份数计,分别称取含有极少水分的河底淤泥、自制改性水泥和水混合搅拌,再加入自制改性纤维、自制改性天然橡胶、
石英砂粉末、砂颗粒、
粉煤灰和硅灰混合后置于
搅拌机中继续混合搅拌,干燥出料,得到固化的淤泥土,向固化的淤泥土表面浇上混合盐溶液进行养护,即可制得高强度耐久型固化土。
[0010] 步骤(1)所述的干燥时间为1~2天。
[0011] 步骤(2)所述的氢氧化钠溶液的质量分数为5%,加热时间为80~100min,双氧水的质量分数为30%,加热时间为35~45min,干燥温度为50~60℃,干燥时间为1~2h,加热升温的温度为160~170℃,研磨时间为10~12min。
[0012] 步骤(3)所述的搅拌时间为8~10min,发酵温度为35~45℃,发酵时间为10~12天。
[0013] 步骤(4)所述的搅拌温度为15~20℃,搅拌时间为20~30min,甲
酸溶液的浓度为0.6mol/L,双氧水的浓度为0.9mol/L,搅拌时间为3~5min,洗涤次数为3~5次,干燥时间为
1~2h。
[0014] 步骤(5)所述的按重量份数计,分别称取15~30份含有含水率1~3%的河底淤泥、10~12份自制改性水泥、12~18份水、3~5份自制改性纤维、4~6份自制改性天然橡胶、1~
3份石英砂粉末、2~4份
河沙颗粒、1~3份粉煤灰和2~4份硅灰,搅拌时间为25~35min,搅拌温度为25~35℃,继续搅拌时间为1~3h,干燥出料,得到固化的淤泥土,混合盐溶液的体积为80~100mL,养护时间为3~5天。
[0015] 步骤(5)中所述的混合盐溶液是由等质量比的质量分数为30%氢氧化钠溶液、质量分数为20%
硫酸钠溶液和质量分数为25%
硅酸钠溶液混合制得。
[0016] 本发明与其他方法相比,有益技术效果是:本发明用聚丙稀
树脂和钛酸酯偶联剂对植物纤维进行改性,形成共价键,从而提高界面的结合能
力,再通过对水泥粉末进行表面改性,加入硅烷偶联剂混合搅拌,将其和
植物油以及污泥共混发酵,利用污泥中
微生物将植物油分解产生亲油性酯基,并在微生物的自交联作用下使得酯基接枝到水泥粉末表面,从而提高水泥粉末和淤泥颗粒的相容性,提高树脂和无机颗粒间界面结合能力,使其改性后作为界面结合催化剂,使颗粒对固化土内部孔隙进行有效的填充,同时由于两相间结合力大大增强,有效提高了固化土的机械强度,继续加入改性天然橡胶、石英砂、粉煤灰和硅灰进行有效的填充,再次提高固化土的强度和耐久性,最后加入混合盐溶液,混合盐溶液养护使固化土能够生成更多更致密的凝胶体,降低了固化土的孔隙率,从而提高固化土的强度和耐久性,混合料里掺砂能改变固化土的颗粒级配,提高固化土的粗颗粒含量,增强骨架作用,进一步提高固化土的强度及耐久性。
具体实施方式
[0017] 称取1.0~2.0kg河底淤泥放在太阳下自然干燥1~2天,得到含水率1~3%的河底淤泥,再称取0.8~1.0kg山楂干放入80~120mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液中,加热煮沸处理80~100min,待其温度降至70~80℃后,再加入100~150mL质量分数为30%的双氧水,继续加热35~45min,使温度保持在70~80℃,进行过滤,分离得到滤渣,用去离子水洗涤滤渣至中性,放入烘箱中,在50~60℃下干燥1~2h后,出料即为纤维样品,称取30~50g聚丙烯加热升温至160~170℃使其软化,向软化后的聚丙烯中加入60~90g纤维样品和5~8g钛酸酯偶联剂PN-105混合研磨10~12min,研磨后即为自制改性纤维,继续将普通
硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌8~10min,得到混合物,继续向混合物中加入混合物质量7%的橄榄油和混合物质量0.4%的污泥,装入
发酵罐中,在35~45℃下密封发酵10~12天,发酵结束后,取出发酵产物,即为自制改性水泥,称取20~30g天然橡胶,向天然橡胶中加入
5~7g十二烷基苯磺酸钠在15~20℃条件下混合搅拌20~30min,得到混合物1,继续向混合物1中加入10~15mL浓度为0.6mol/L的甲酸溶液和8~10mL浓度为0.9mol/L的双氧水混合搅拌3~5min,搅拌后再用无水乙醇洗涤3~5次,洗涤后再干燥1~2h,即为自制改性天然橡胶,按重量份数计,分别称取15~30份含水率1~3%的河底淤泥、10~12份自制改性水泥和
12~18份水混合搅拌25~35min,再加入3~5份自制改性纤维、4~6份自制改性天然橡胶、1~3份石英砂粉末、2~4份河沙颗粒、1~3份粉煤灰和2~4份硅灰混合后置于搅拌机中,在
25~35℃下继续混合搅拌1~3h,干燥出料,得到固化的淤泥土,向固化的淤泥土表面浇上
80~100mL混合盐溶液进行养护3~5天,即可制得高强度耐久型固化土。所述的混合盐溶液是由等质量比的质量分数为30%氢氧化钠溶液、质量分数为20%硫酸钠溶液和质量分数为
25%硅酸钠溶液混合制得。 实例1
称取1.0kg河底淤泥放在太阳下自然干燥1天,得到含水率1%的河底淤泥,再称取0.8kg山楂干放入80mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液中,加热煮沸处理80min,待其温度降至70℃后,再加入100mL质量分数为30%的双氧水,继续加热35min,使温度保持在70℃,进行过滤,分离得到滤渣,用去离子水洗涤滤渣至中性,放入烘箱中,在50℃下干燥1h后,出料即为纤维样品,称取30g聚丙烯加热升温至160℃使其软化,向软化后的聚丙烯中加入60g纤维样品和5g钛酸酯偶联剂PN-105混合研磨10min,研磨后即为自制改性纤维,继续将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌8min,得到混合物,继续向混合物中加入混合物质量7%的橄榄油和混合物质量0.4%的污泥,装入发酵罐中,在35℃下密封发酵10天,发酵结束后,取出发酵产物,即为自制改性水泥,称取20g天然橡胶,向天然橡胶中加入5g十二烷基苯磺酸钠在15℃条件下混合搅拌20min,得到混合物1,继续向混合物1中加入10mL浓度为
0.6mol/L的甲酸溶液和8mL浓度为0.9mol/L的双氧水混合搅拌3min,搅拌后再用无水乙醇洗涤3次,洗涤后再干燥1h,即为自制改性天然橡胶,按重量份数计,分别称取15份含水率1%的河底淤泥、10份自制改性水泥和12份水混合搅拌25min,再加入3份自制改性纤维、4份自制改性天然橡胶、1份石英砂粉末、2份河沙颗粒、1份粉煤灰和2份硅灰混合后置于搅拌机中,在25℃下继续混合搅拌1h,干燥出料,得到固化的淤泥土,向固化的淤泥土表面浇上80~100mL混合盐溶液进行养护3天,即可制得高强度耐久型固化土。所述的混合盐溶液是由等质量比的质量分数为30%氢氧化钠溶液、质量分数为20%硫酸钠溶液和质量分数为25%硅酸钠溶液混合制得。
[0018] 实例2称取1.5kg河底淤泥放在太阳下自然干燥1天,得到含水率2%的河底淤泥,再称取0.9kg山楂干放入100mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液中,加热煮沸处理90min,待其温度降至75℃后,再加入125mL质量分数为30%的双氧水,继续加热40min,使温度保持在75℃,进行过滤,分离得到滤渣,用去离子水洗涤滤渣至中性,放入烘箱中,在55℃下干燥1.5h后,出料即为纤维样品,称取40g聚丙烯加热升温至165℃使其软化,向软化后的聚丙烯中加入75g纤维样品和7g钛酸酯偶联剂PN-105混合研磨11min,研磨后即为自制改性纤维,继续将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌9min,得到混合物,继续向混合物中加入混合物质量
7%的橄榄油和混合物质量0.4%的污泥,装入发酵罐中,在40℃下密封发酵11天,发酵结束后,取出发酵产物,即为自制改性水泥,称取25g天然橡胶,向天然橡胶中加入6g十二烷基苯磺酸钠在17℃条件下混合搅拌25min,得到混合物1,继续向混合物1中加入13mL浓度为
0.6mol/L的甲酸溶液和9mL浓度为0.9mol/L的双氧水混合搅拌4min,搅拌后再用无水乙醇洗涤4次,洗涤后再干燥1.5h,即为自制改性天然橡胶,按重量份数计,分别称取25份含水率
2%的河底淤泥、11份自制改性水泥和15份水混合搅拌30min,再加入4份自制改性纤维、5份自制改性天然橡胶、2份石英砂粉末、3份河沙颗粒、2份粉煤灰和3份硅灰混合后置于搅拌机中,在30℃下继续混合搅拌2h,干燥出料,得到固化的淤泥土,向固化的淤泥土表面浇上
90mL混合盐溶液进行养护4天,即可制得高强度耐久型固化土。所述的混合盐溶液是由等质量比的质量分数为30%氢氧化钠溶液、质量分数为20%硫酸钠溶液和质量分数为25%硅酸钠溶液混合制得。
[0019] 实例3称取2.0kg河底淤泥放在太阳下自然干燥2天,得到含水率3%的河底淤泥,再称取1.0kg山楂干放入120mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液中,加热煮沸处理100min,待其温度降至
80℃后,再加入150mL质量分数为30%的双氧水,继续加热45min,使温度保持在80℃,进行过滤,分离得到滤渣,用去离子水洗涤滤渣至中性,放入烘箱中,在60℃下干燥2h后,出料即为纤维样品,称取50g聚丙烯加热升温至170℃使其软化,向软化后的聚丙烯中加入90g纤维样品和8g钛酸酯偶联剂PN-105混合研磨12min,研磨后即为自制改性纤维,继续将普通硅酸盐水泥和硅烷偶联剂KH-550混合搅拌10min,得到混合物,继续向混合物中加入混合物质量
7%的橄榄油和混合物质量0.4%的污泥,装入发酵罐中,在45℃下密封发酵12天,发酵结束后,取出发酵产物,即为自制改性水泥,称取30g天然橡胶,向天然橡胶中加入7g十二烷基苯磺酸钠在20℃条件下混合搅拌30min,得到混合物1,继续向混合物1中加入15mL浓度为
0.6mol/L的甲酸溶液和10mL浓度为0.9mol/L的双氧水混合搅拌5min,搅拌后再用无水乙醇洗涤5次,洗涤后再干燥2h,即为自制改性天然橡胶,按重量份数计,分别称取30份含水率3%的河底淤泥、12份自制改性水泥和18份水混合搅拌35min,再加入5份自制改性纤维、6份自制改性天然橡胶、3份石英砂粉末、4份河沙颗粒、3份粉煤灰和4份硅灰混合后置于搅拌机中,在35℃下继续混合搅拌3h,干燥出料,得到固化的淤泥土,向固化的淤泥土表面浇上
100mL混合盐溶液进行养护5天,即可制得高强度耐久型固化土。所述的混合盐溶液是由等质量比的质量分数为30%氢氧化钠溶液、质量分数为20%硫酸钠溶液和质量分数为25%硅酸钠溶液混合制得。
[0020] 对比例 以山东省某公司生产的耐久型固化土作为对比例 对本发明制得的高强度耐久型固化土和对比例中的耐久型固化土进行性能检测,检测结果如表1所示: 1、测试方法: 掺入比测试采用固化土强度特性实验研究的方法进行性能检测。
[0021]
含水量采用固化土强度特性实验研究的方法进行性能检测。
[0022] 有效固化龄期采用固化土强度特性研究的方法进行性能检测。
[0023] 无侧限抗压强度测试按《第十一届全国土力学及岩土工程学术会议论文集》的研究进行性能检测。
[0024] 孔隙率测试按《市政道路工程质量评定标准》的规定进行性能检测。
[0025] 表1根据表1中数据可知,本发明制得的高强度耐久型固化土强度高、掺入比高、含水量低、养护年龄久、耐久性能高,具有广阔的应用前景。