【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及建筑材料，具體為一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、軟土一般指外觀以灰色為主，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土。具有天然含水量高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、固結(jié)系數(shù)小、固結(jié)時(shí)間長、靈敏度高、擾動性大、透水性差等特點(diǎn)。軟土含水率高，絕大部分水分以自由水形式存在于土壤顆粒之間，使土壤顆粒間的摩擦力維持在較低水平，因此軟土的工程性能很差。軟土固化劑在常溫下可與軟土中的自由水發(fā)生水化反應(yīng)，使軟土中部分自由水轉(zhuǎn)化為化學(xué)結(jié)合水，同時(shí)水化產(chǎn)物能直接膠結(jié)軟土中土壤顆粒表面，將土壤顆粒凝結(jié)成整體、堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定、持久的板塊結(jié)構(gòu)，大大增加軟土的承載力。但由于軟土含水率較高，軟土固化劑需要很高摻量時(shí)才能膠結(jié)土壤，滿足固化要求。
2、常用的軟土固化劑主要是水泥，水泥固化軟土的效果不佳，軟黏土中黏土顆粒通常是以包含有內(nèi)孔的土團(tuán)粒形式存在，而僅產(chǎn)生膠結(jié)性水化物的水泥由于不能填充土團(tuán)粒內(nèi)的內(nèi)孔孔隙，限制了固化土強(qiáng)度的進(jìn)一步提高。因此本專利技術(shù)研究制備了一種兼具膠結(jié)性和膨脹性的高固化強(qiáng)度軟土固化劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種將高固化強(qiáng)度軟土固化劑，制成的軟土固化劑，對于軟土具有高固化強(qiáng)度。
2、本專利技術(shù)為解決上述技術(shù)問題提出的一種技術(shù)方案是：一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，包括膠結(jié)組分和膨脹組分；所述膠結(jié)組分包括改性玻璃纖維和硅酸鹽水泥；所述膨脹組分包括復(fù)合二氧化硅氣凝膠、硫鋁酸鹽水泥和石膏粉。>
3、優(yōu)選的，改性玻璃纖維是在羥基玻璃纖維表面包覆端羧基聚氨酯后，再與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制得。
4、優(yōu)選的，環(huán)氧樹脂為4,4′-亞甲基雙（n，n-二環(huán)丙氧基苯胺）。
5、優(yōu)選的，復(fù)合二氧化硅氣凝膠是多羥基聚氨酯、四針狀氧化鋅和氨基改性二氧化硅氣凝膠反應(yīng)制得。
6、優(yōu)選的，多羥基聚氨酯是異氰酸酯與β-環(huán)糊精反應(yīng)制得。
7、優(yōu)選的，所述高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，包括以下具體步驟：
8、s1.將正硅酸乙酯、乙醇、n,n-二甲基甲酰胺和去離子水按體積比10~11:8:0.4:1混合，攪拌均勻后用鹽酸調(diào)節(jié)ph至1~2，加入正硅酸乙酯質(zhì)量0.2~0.4倍的四針狀氧化鋅，升溫至43~45℃，反應(yīng)80~90min，用氨水調(diào)節(jié)ph至7~8，制得濕凝膠；將濕凝膠置于體積10~12倍的正己烷與三甲氧基氯硅烷的混液中，正己烷與三甲氧基氯硅烷的混液中正己烷與三甲氧基氯硅烷的體積比為1:8~10，表面修飾24h后，再轉(zhuǎn)移至正己烷溶液中浸泡24h，撈出后在500~600℃煅燒2~4h，制得二氧化硅氣凝膠；
9、s2.將甲苯與3-氨丙基三乙氧基硅烷按體積比10:1~2混合，加入甲苯質(zhì)量0.08~0.12倍的二氧化硅氣凝膠，升溫至78~82℃，回流反應(yīng)16~20h，再加入甲苯質(zhì)量0.1~0.2倍的多羥基聚氨酯，升溫至190~220℃，反應(yīng)2~4h，依次用正己烷和甲苯洗滌3~5次，最后在120~140℃干燥，制得復(fù)合二氧化硅氣凝膠；
10、s3.將羥基玻璃纖維和端羧基聚氨酯按質(zhì)量比0.8~1.2:5混合，升溫至100~120℃，反應(yīng)2~4h后，加入羥基玻璃纖維10~12倍的4,4′-亞甲基雙（n，n-二環(huán)丙氧基苯胺），繼續(xù)反應(yīng)2~4h，過濾并用n,n-二甲基甲酰胺洗滌3~5次，再在100~120℃的真空干燥箱中干燥，制得改性玻璃纖維；
11、s4.將改性玻璃纖維和硅酸鹽水泥按質(zhì)量比1:20~40混合，攪拌均勻，制得膠結(jié)組分；將復(fù)合二氧化硅氣凝膠、硫鋁酸鹽水泥和石膏粉按質(zhì)量比1~3:20:9~13混合，攪拌均勻制得膨脹組分；
12、s5.將膠結(jié)組分和膨脹組分等質(zhì)量混合，制得高固化強(qiáng)度軟土固化劑。
13、優(yōu)選的，上述步驟s1中，四針狀氧化鋅的制備方法：將鋅粉浸沒在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.2%的過氧化氫溶液中，以60~80rpm的速率研磨30~50min，過濾并在室溫放置24h，再在150~180℃干燥，制得陳化鋅粉，將陳化鋅粉與白炭黑按質(zhì)量比1:10~20混合，置于900~1000℃的馬弗爐中，以10~30m/s的速率壓縮空氣，最后在白碳黑上層得到四針狀氧化鋅。
14、優(yōu)選的，上述步驟s2中，多羥基聚氨酯的制備方法為：在氮?dú)夥諊拢瑢ⅵ?環(huán)糊精和n,n'-二甲基乙酰胺按質(zhì)量比3~3.4:10混合，升溫至68~72℃，將對苯二異氰酸酯與n,n'-二甲基乙酰胺按質(zhì)量比0.8~1.2:20混合，攪拌均勻制得混液，以1~3ml/min的速率滴加β-環(huán)糊精質(zhì)量10~12倍的混液，反應(yīng)24h后，依次用丙酮和去離子水洗滌3~5次并真空干燥，研磨制得多羥基聚氨酯。
15、優(yōu)選的，上述步驟s3中，羥基玻璃纖維的制備方法為：將硅烷偶聯(lián)劑kh550、乙醇和去離子水按質(zhì)量比0.8~1:4:20混合，水解30~50min后，加入硅烷偶聯(lián)劑kh550質(zhì)量5~7倍的玻璃纖維，升溫至75~85℃，反應(yīng)6~8h，過濾并在100~120℃的真空干燥箱中干燥，制得羥基玻璃纖維。
16、優(yōu)選的，上述步驟s3中，端羧基聚氨酯的制備方法為：將聚四氫呋喃二元醇升溫至48~52℃，在200~400rpm攪拌下，加入聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量0.8~1.2倍的甲苯?2,4-二異氰酸酯，和聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量0.02~0.04倍的促進(jìn)劑二月桂酸二丁基錫，反應(yīng)8~12h后，加入聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量2~4倍的n,n-二甲基甲酰胺，升溫至100~120℃，繼續(xù)反應(yīng)3~6h，制得端羧基聚氨酯。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)所達(dá)到的有益效果是：
18、本專利技術(shù)中的高固化強(qiáng)度軟土固化劑，包括膠結(jié)組分和膨脹組分，膠結(jié)組分包括改性玻璃纖維和硅酸鹽水泥，膨脹組分包括復(fù)合二氧化硅氣凝膠、硫鋁酸鹽水泥和石膏粉；
19、改性玻璃纖維是在羥基玻璃纖維表面包覆端羧基聚氨酯后，再與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制得，將端羧基聚氨酯包覆在羥基玻璃纖維表面后，再與環(huán)氧樹脂4,4′-亞甲基雙（n，n-二環(huán)丙氧基苯胺）反應(yīng)，在玻璃纖維表面形成固化強(qiáng)度高的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得具有膠結(jié)組分的軟土固化劑在固化過程中形成貫通的固化網(wǎng)絡(luò)，增強(qiáng)固化強(qiáng)度；
20、復(fù)合二氧化硅氣凝膠是多羥基聚氨酯、四針狀氧化鋅和氨基改性二氧化硅氣凝膠反應(yīng)制得，多羥基聚氨酯是異氰酸酯與β-環(huán)糊精反應(yīng)制得；以正硅酸乙酯作為硅源與3-氨丙基三乙氧基硅烷反應(yīng)，加入四針狀氧化鋅，將在四針狀氧化鋅表面形成多孔的二氧化硅氣凝膠，再在表面包覆具有多羥基結(jié)構(gòu)的聚氨酯，增強(qiáng)固化強(qiáng)度的同時(shí)，使得復(fù)合二氧化硅氣凝膠能夠與水分子間形成氫鍵，從而增強(qiáng)吸水性，加速與軟土中水分的結(jié)合，并通過擠壓填充圖團(tuán)粒內(nèi)的孔隙，提高固化土強(qiáng)度。
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1.一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于包括膠結(jié)組分和膨脹組分；所述膠結(jié)組分包括改性玻璃纖維和硅酸鹽水泥；所述膨脹組分包括復(fù)合二氧化硅氣凝膠、硫鋁酸鹽水泥和石膏粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述改性玻璃纖維是在羥基玻璃纖維表面包覆端羧基聚氨酯后，再與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為4,4′-亞甲基雙（N，N-二環(huán)丙氧基苯胺）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述復(fù)合二氧化硅氣凝膠是多羥基聚氨酯、四針狀氧化鋅和氨基改性二氧化硅氣凝膠反應(yīng)制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述多羥基聚氨酯是異氰酸酯與β-環(huán)糊精反應(yīng)制得。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，上述步驟S1中，四針狀氧化鋅的制備方法：將鋅粉浸沒在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，上述步驟S2中，多羥基聚氨酯的制備方法為：在氮?dú)夥諊拢瑢ⅵ?環(huán)糊精和N,N'-二甲基乙酰胺按質(zhì)量比3~3.4:10混合，升溫至68~72℃，將對苯二異氰酸酯與N,N'-二甲基乙酰胺按質(zhì)量比0.8~1.2:20混合，攪拌均勻制得混液，以1~3ml/min的速率滴加β-環(huán)糊精質(zhì)量10~12倍的混液，反應(yīng)24h后，依次用丙酮和去離子水洗滌3~5次并真空干燥，研磨制得多羥基聚氨酯。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，上述步驟S3中，羥基玻璃纖維的制備方法為：將硅烷偶聯(lián)劑KH550、乙醇和去離子水按質(zhì)量比0.8~1:4:20混合，水解30~50min后，加入硅烷偶聯(lián)劑KH550質(zhì)量5~7倍的玻璃纖維，升溫至75~85℃，反應(yīng)6~8h，過濾并在100~120℃的真空干燥箱中干燥，制得羥基玻璃纖維。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，上述步驟S3中，端羧基聚氨酯的制備方法為：將聚四氫呋喃二元醇升溫至48~52℃，在200~400rpm攪拌下，加入聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量0.8~1.2倍的甲苯?2,4-二異氰酸酯，和聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量0.02~0.04倍的促進(jìn)劑二月桂酸二丁基錫，反應(yīng)8~12h后，加入聚四氫呋喃二元醇質(zhì)量2~4倍的N,N-二甲基甲酰胺，升溫至100~120℃，繼續(xù)反應(yīng)3~6h，制得端羧基聚氨酯。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于包括膠結(jié)組分和膨脹組分；所述膠結(jié)組分包括改性玻璃纖維和硅酸鹽水泥；所述膨脹組分包括復(fù)合二氧化硅氣凝膠、硫鋁酸鹽水泥和石膏粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述改性玻璃纖維是在羥基玻璃纖維表面包覆端羧基聚氨酯后，再與環(huán)氧樹脂反應(yīng)制得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂為4,4′-亞甲基雙（n，n-二環(huán)丙氧基苯胺）。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述復(fù)合二氧化硅氣凝膠是多羥基聚氨酯、四針狀氧化鋅和氨基改性二氧化硅氣凝膠反應(yīng)制得。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑，其特征在于，所述多羥基聚氨酯是異氰酸酯與β-環(huán)糊精反應(yīng)制得。
6.一種如權(quán)利要求1所述的高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高固化強(qiáng)度軟土固化劑的制備方法，其特征在于，上述步驟s1中，四針狀氧化鋅的制備方法：將鋅粉浸沒在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1~0.2%的過氧化氫溶液中，以60~80rpm的速率研磨30~50min，過濾并在室溫放置24h，再在150~180℃干燥，制得陳化鋅粉，將陳化鋅粉與白炭黑按質(zhì)量比1:10~20混合，置于900~1000℃的馬弗爐中，以10~30m/s的速率壓縮空氣，最后在白碳黑上層得到四針狀氧化鋅。
<...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：季毛偉，段曉，梁銳，
申請(專利權(quán))人：煙臺安達(dá)環(huán)保科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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