道路用土壤穩(wěn)定劑及其制備和施工方法
【專利摘要】道路用土壤穩(wěn)定劑及其制備和施工方法，屬于工程應用【技術(shù)領(lǐng)域】。該發(fā)明專利提供一種道路用穩(wěn)定劑的制備方法，該方法制備工藝簡單，制備條件溫和，是由丙烯酸、烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、馬來酸酐、醋酸乙烯酯和硅烷偶聯(lián)劑為原料，以過硫酸銨為催化劑，反應得到的。該土壤穩(wěn)定劑用于道路的修筑，其施工工藝簡單易行。
【專利說明】道路用土壤穩(wěn)定劑及其制備和施工方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明具體涉及土木工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種道路用土壤穩(wěn)定劑及其制備和施工方法。
[0003]【背景技術(shù)】
[0004]傳統(tǒng)的道路路基是在土壤中加入一定比例的生石灰和水泥對土壤進行改良，道路初期取得了較好的效果。但是人們逐漸認識到采用傳統(tǒng)石灰和水泥存在明顯不足，很難得到高質(zhì)量的路基，已經(jīng)不能滿足工程建設發(fā)展需要。此外，石灰的加入，不但在施工過程中對環(huán)境造成嚴重污染，而且石灰的開采加工過程中也給環(huán)境帶來嚴重污染。隨著我國公路建設的快速發(fā)展，高效廉價的土壤穩(wěn)定劑需求明顯增強，而目前市場上銷售的大部分是美國、日本、澳大利亞等進口產(chǎn)品。而國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品較少，且大部分是無機產(chǎn)品，仍然存在強度低、抗?jié)B能力差等缺點。因此，研發(fā)高效廉價的有機土壤穩(wěn)定劑也成為業(yè)內(nèi)的當務之急.
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)異的道路用土壤穩(wěn)定劑及其制備和施工方法。
[0007]技術(shù)方案:道路用土壤穩(wěn)定劑，由以下方法制得:丙烯酸與濃度為10%wt_30%wt的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:0.8-1:2.0混合，并將烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、馬來酸酐、和醋酸乙烯酯依次加入到溶液中，其中烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為30:1-20:1 ;甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1:1-2:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為3:1-1:1,醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-15:1，再加入上述物料總重量1-2倍的水，混合溶液通氮氣驅(qū)氧，在50-80°C下滴加硅烷偶聯(lián)劑和過硫酸銨，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-0.8:1,過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.5:1-1:1,反應3-8h,得到道路用土壤穩(wěn)定劑。
[0008]上述道路用土壤穩(wěn)定劑的制備方法，制備步驟為:丙烯酸與濃度為10%wt_30%wt的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:0.8-1:2.0混合，并將烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、馬來酸酐和醋酸乙烯酯依次加入到混合溶液中，其中烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為30:1-20:1 ;甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1:1-2:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為3:1-1:1,醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-15:1，再加入上述物料總重量1-2倍的水，混合溶液通氮氣驅(qū)氧30min，在60°C下滴加硅烷偶聯(lián)劑和過硫酸銨，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-0.8:1，過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.5:1-1:1，反應3-8h，得到道路用土壤穩(wěn)定劑。
[0009]優(yōu)選的，丙烯酸與氫氧化鈉溶液進行混合，其質(zhì)量比為1:1.1。
[0010]優(yōu)選的，烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為25:1，甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1.75:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為2:1，醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為12.5:1，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為5:1 ;過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.625:1 ;加入的水量為這些物料總重量的1.5倍。[0011]優(yōu)選的，硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
[0012]道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，步驟如下:將土壤與水泥充分混合，水泥占干土顆粒質(zhì)量的3 %- 7 %，將向上述的土壤穩(wěn)定劑中加水稀釋，水的加入量為干土顆粒質(zhì)量的11%-15%，土壤穩(wěn)定劑質(zhì)量占干土顆粒質(zhì)量的1%。-5%。優(yōu)選的，水泥占干土顆粒質(zhì)量的5%。
[0013]利用攪拌裝置將土壤、水泥及土壤穩(wěn)定劑攪拌混勻。所述攪拌裝置由轉(zhuǎn)筒、攪拌主軸、螺旋攪拌槳、穩(wěn)定劑噴灑管和空氣壓縮機組成，其中轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁沿筒體方向?qū)ΨQ設有至少兩塊隔板，隔板的高度為5-10 cm，長度與轉(zhuǎn)筒長度相同，主軸上設有至少一組螺旋攪拌槳，每組螺旋攪拌槳設有4個螺旋攪拌槳葉，螺旋攪拌槳的間距為10-40 cm，穩(wěn)定劑噴灑管位于攪拌主軸的正上方，攪拌主軸為空心結(jié)構(gòu)，一端與空氣壓縮機連接，另一端設有一組孔，孔上設有活動蓋，水泥干粉在攪拌主軸內(nèi)運輸，將土壤裝入轉(zhuǎn)筒中，轉(zhuǎn)筒和攪拌主軸開始旋轉(zhuǎn)，同時水泥干粉通過空氣壓縮機將水泥噴灑出去，拌勻5-30min后，穩(wěn)定劑噴灑管開始噴灑穩(wěn)定劑，攪拌均勻后，通過螺桿驅(qū)動圓形螺母將土壤推出轉(zhuǎn)筒，用于施工。所述攪拌主軸上的孔有8~15個。
[0014]有益效果:目前國內(nèi)自主研發(fā)并廣泛使用的土壤穩(wěn)定劑主要成分為無機成分，也有研發(fā)有機土壤穩(wěn)定劑，但是其制備工藝復雜，制備條件要求高。該道路土壤穩(wěn)定劑制備工藝簡單，制備條件溫和，沒有毒性，物料來源廣，成本低廉。此外，將土壤穩(wěn)定劑用到道路上，通常需要加入石灰，才能達到預期效果。而將本產(chǎn)品用于道路中，不加石灰，也能夠顯著提高土壤的力學性能。且將該土壤穩(wěn)定劑用于道路修筑過程中，其施工方法簡便。所使用的專用裝置能快速將土壤、水泥和土壤穩(wěn)定劑拌勻。
[0015]附圖 說明
[0016]圖1為本發(fā)明專用裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中轉(zhuǎn)筒1、攪拌主軸2、螺旋攪拌槳3、穩(wěn)定劑噴灑管4、隔板5、活動蓋6、空氣壓縮機7、圓形螺母8。
[0017]【具體實施方式】
[0018]上述實施例僅用于對本發(fā)明進行說明，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的其他替代手段，均在本發(fā)明權(quán)利要求范圍內(nèi)。
[0019]實施例1
取1份丙烯酸與1.1份的質(zhì)量為30%的氫氧化鈉進行混合。分別將25份的烯丙基聚氧乙烯醚、1.5份的甲基丙烯酸、2份馬來酸酐、12.5份的醋酸乙烯酯依次加入到丙烯酸溶液中，并加60份水，攪拌混勻，并向混合溶液通氮氣30min，在60°C下滴加5份的縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)和0.7份的過硫酸銨，反應6h，得到道路用土壤穩(wěn)定劑。稱取一定量風干的土壤，加入水泥拌勻，水泥的加入量占干土顆粒質(zhì)量的5%。將土壤穩(wěn)定劑加水稀釋，倒入到上述土壤中，混勻，制成qp50mmX50mm圓柱體試件,并作3個平行。土壤穩(wěn)定劑的加入量占干土顆粒5%。，水的加入量占干土顆粒的重量12%。同時，做一組沒有加土壤穩(wěn)定劑的試樣。將試件放入塑料袋中，扎緊袋口，放入20°C ±2，相對濕度90%，恒溫恒濕箱中養(yǎng)護7天，采用路面強度試驗儀以lmm/min的速率測試固化土 7天的無側(cè)限抗壓強度，計算平均值，加入土壤穩(wěn)定劑的試件7天無側(cè)限抗壓強度為3.3MPa，沒有加入土壤固化劑的試件7天無側(cè)限抗壓強度為0.9MPa。
[0020]實施例2取1份丙烯酸與2.0份的質(zhì)量為10%的氫氧化鈉進行混合。分別將27份的烯丙基聚氧乙烯醚、1.5份的甲基丙烯酸、2份馬來酸酐、15份的醋酸乙烯酯依次加入到丙烯酸溶液中，并加53份水，攪拌混勻，并向混合溶液通氮氣30min，在65°C下滴加7份的Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和0.8份的過硫酸銨，反應7h，得到道路用土壤穩(wěn)定劑。稱取一定量風干的土壤，加入水泥拌勻，水泥的加入量占干土顆粒質(zhì)量5%。將土壤穩(wěn)定劑加水稀釋，倒入到上述土壤中，混勻，制成qp50mmX50mm圓柱體試件,并作3個平行樣。土壤穩(wěn)定劑的加入量占干土顆粒5%。，水的加入量占干土顆粒的重量12.5%。將試件放入塑料袋中，扎緊袋口，放入20°C ±2，相對濕度90%，恒溫恒濕箱中養(yǎng)護6天，然后在水中浸泡I天，采用路面強度試驗儀以lmm/min的速率測試固化土 7天的無側(cè)限抗壓強度，計算平均值，加入土壤穩(wěn)定劑的試件其7天的無側(cè)限抗壓強度為3.1MPa,沒有加入土壤固化劑的試件，其7天無側(cè)限抗壓強度為0.6MPa。
[0021]實施例3
取1份丙烯酸與1.1份的質(zhì)量為30%的氫氧化鈉進行混合。分別將22份的烯丙基聚氧乙烯醚、1.5份的甲基丙烯酸、2.1份馬來酸酐、10份的醋酸乙烯酯依次加入到丙烯酸溶液中，并加50份水,攪拌混勻，并向混合溶液通氮氣30min,在55°C下滴加4份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷和0.8份的過硫酸銨，反應8h，得到道路用土壤穩(wěn)定劑。稱取一定量風干的土壤，加入水泥拌勻，水泥的加入量占干土顆粒質(zhì)量6%。將土壤穩(wěn)定劑加水稀釋，倒入到上述土壤中，混勻，制成qp50mmX50mm圓柱體試件,并作3個平行樣。土壤穩(wěn)定劑的加入量占干土顆粒2%。，水的加入量占干土顆粒的重量12.5%。將試件放入塑料袋中，扎緊袋口，放入200C ±2，相對濕度90%，恒溫恒濕箱中養(yǎng)護7天，采用路面強度試驗儀以lmm/min的速率測試固化土 7天的無側(cè)限抗壓強度，計算平均值，加入土壤穩(wěn)定劑的試件其其7天的無側(cè)限抗壓強度為3.4MPa，沒加入土壤固化劑的試件，其7天無側(cè)限抗壓強度為1.3MPa。
[0022]實施例4
攪拌裝置由轉(zhuǎn)筒1、攪拌主軸2、螺旋攪拌槳3、穩(wěn)定劑噴灑管4和空氣壓縮機7組成，其中轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁沿筒體方向?qū)ΨQ設有至少兩塊隔板5，隔板的高度為5-10 cm，長度與轉(zhuǎn)筒長度相同，主軸上設有至少一組螺旋攪拌槳，每組螺旋攪拌槳設有4個螺旋攪拌槳葉，螺旋攪拌槳的間距為10-40 cm，穩(wěn)定劑噴灑管4位于攪拌主軸2的正上方，攪拌主軸2為空心結(jié)構(gòu)，一端與空氣壓縮機7連接，另一端設有一組孔，孔上設有活動蓋6，水泥干粉在攪拌主軸2內(nèi)運輸，將土壤裝入轉(zhuǎn)筒I中，轉(zhuǎn)筒和攪拌主軸開始旋轉(zhuǎn)，同時水泥干粉通過空氣壓縮機7將水泥噴灑出去，拌勻5-30min后，穩(wěn)定劑噴灑管4開始噴灑穩(wěn)定劑，攪拌均勻后，通過螺桿驅(qū)動圓形螺母8將土壤推出轉(zhuǎn)筒1，用于施工。所述攪拌主軸上的孔有8~15個。所使用的專用裝置能快速將土壤、水泥和土壤穩(wěn)定劑拌勻。
【權(quán)利要求】
1.道路用土壤穩(wěn)定劑，其特征在于由以下方法制得:丙烯酸與濃度為10%wt-30%wt的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:0.8-1:2.0混合，并將烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、馬來酸酐、和醋酸乙烯酯依次加入到溶液中，其中烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為30:1-20:1 ;甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1:1-2:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為3:1-1:1,醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-15:1，再加入上述物料總重量1-2倍的水，混合溶液通氮氣驅(qū)氧，在50-80°C下滴加硅烷偶聯(lián)劑和過硫酸銨，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-0.8:1,過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.5:1-1:1,反應3-8h,得到道路用土壤穩(wěn)定劑。
2.權(quán)利要求1所述道路用土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于制備步驟為:丙烯酸與濃度為10%wt-30%wt的氫氧化鈉溶液按質(zhì)量比為1:0.8-1:2.0混合，并將烯丙基聚氧乙烯醚、甲基丙烯酸、馬來酸酐和醋酸乙烯酯依次加入到混合溶液中，其中烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為30:1-20:1 ;甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1:1-2:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為3:1-1: 1，醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-15:1，再加入上述物料總重量1-2倍的水，混合溶液通氮氣驅(qū)氧30min，在60°C下滴加硅烷偶聯(lián)劑和過硫酸銨，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為10:1-0.8:1,過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.5:1-1:1,反應3-8h，得到道路用土壤穩(wěn)定劑。
3.如權(quán)利要求2所述道路用土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于丙烯酸與氫氧化鈉溶液進行混合，其質(zhì)量比為1:1.1。
4.如權(quán)利要求2所述道路用土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于烯丙基聚氧乙烯醚與丙烯酸的質(zhì)量比為25:1，甲基丙烯酸與丙烯酸的質(zhì)量比為1.75:1 ;馬來酸酐與丙烯酸的質(zhì)量比為2:1，醋酸乙烯酯與丙烯酸的質(zhì)量比為12.5:1，硅烷偶聯(lián)劑與丙烯酸的質(zhì)量比為5:1 ;過硫酸銨與丙烯酸的質(zhì)量比為0.625:1 ;加入的水量為這些物料總重量的1.5倍。
5.如權(quán)利要求2所述道路用土壤穩(wěn)定劑的制備方法，其特征在于硅烷偶聯(lián)劑為3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)、Y-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)或Y -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
6.權(quán)利要求1所述道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，其特征在于步驟如下:將土壤與水泥充分混合，水泥占干土顆粒質(zhì)量的3%-7%，將向上述的土壤穩(wěn)定劑中加水稀釋，水的加入量為干土顆粒質(zhì)量的11%_15%，土壤穩(wěn)定劑質(zhì)量占干土顆粒質(zhì)量的1%。_5%。
7.如權(quán)利要求6所述道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，其特征在于水泥占干土顆粒質(zhì)量的5% ο
8.權(quán)利要求1所述道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，其特征在于利用攪拌裝置將土壤、水泥及土壤穩(wěn)定劑攪拌混勻。
9.權(quán)利要求8所述道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，其特征在于所述攪拌裝置由轉(zhuǎn)筒(1)、攪拌主軸(2)、螺旋攪拌槳(3)、穩(wěn)定劑噴灑管(4)和空氣壓縮機(7)組成，其中轉(zhuǎn)筒內(nèi)壁沿筒體方向?qū)ΨQ設有至少兩塊隔板(5)，隔板的高度為5-10 cm，長度與轉(zhuǎn)筒長度相同，主軸上設有至少一組螺旋攪拌槳，每組螺旋攪拌槳設有4個螺旋攪拌槳葉，螺旋攪拌槳的間距為10-40 cm，穩(wěn)定劑噴灑管(4)位于攪拌主軸(2)的正上方，攪拌主軸(2)為空心結(jié)構(gòu)，一端與空氣壓縮機(7)連接，另一端設有一組孔，孔上設有活動蓋(6)，水泥干粉在攪拌主軸(2)內(nèi)運輸，將土壤裝入轉(zhuǎn)筒(I)中，轉(zhuǎn)筒和攪拌主軸開始旋轉(zhuǎn)，同時水泥干粉通過空氣壓縮機(7)將水泥噴灑出去，拌勻5-30min后，穩(wěn)定劑噴灑管(4)開始噴灑穩(wěn)定劑，攪拌均勻后，通過螺桿驅(qū)動圓形螺母(8 )將土壤推出轉(zhuǎn)筒(I)，用于施工。
10.根據(jù)權(quán)利要 求9所述道路用土壤穩(wěn)定劑的施工方法，其特征在于所述攪拌主軸上的孔有8~15個。
【文檔編號】C04B28/00GK103788309SQ201410027164
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】徐奮強, 劉鑫, 洪寶寧, 崔猛, 朱俊杰, 化君暉, 劉順青, 盛柯 申請人:河海大學