CN104310905B - 公路边坡粉沙土固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公路边坡粉沙土固化剂，其公路边坡粉沙土包括的组分及其重量百分比为：粉沙土：50%‑90%，固化剂：10%‑50%；其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：水泥：40%‑70%，粉煤灰：10‑30%，膨胀剂：5%‑10%，高聚物：0.5%‑4%，超塑化剂：0.1%‑2%，早强剂：1%‑3%，缓凝剂：0.001%‑0.1%，增稠剂：0.01%‑1%，纤维：0.1%‑3%，草种：余量。本发明的固化剂引入了膨胀剂和纤维，相比现有技术的固化剂固化沙土的收缩率降低了40%，提高了固化体的抗裂性，且能够控制孔隙结构，也给植被以生长空间;采用低品质粉煤灰，有利于变废为宝和环保。

Description

公路边坡粉沙土固化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种公路边坡粉沙土固化剂及其制备方法。

背景技术

目前国内外对粉砂土边坡一般采用的边坡防护方法有工程防护和绿化防护，工程防护主要采用砌石和水泥混凝土砌块，此方法造价高对环境影响较大，绿化防护对边坡的砂土防护效果不佳，水土流失依然十分严重。高等级公路边坡粉砂土固化剂以边坡现有沙土混入粉砂土固化剂，使用简单工具拍实达到固化沙土、防止边坡水土流失的作用，除了能与原沙土固结外，具有一定的强度和抗冲刷性能；也能够混入一些生长迅速、根系发达的草种，在固结状态下能生根发芽。该材料施工方便、成本低对环境影响小，使边坡的抗压强度达到2兆帕以上抗冲刷性能得到极大提高。目前该材料在实验室试验基本完成，主要性能达到了预期目标，初步进行了工程性试验，效果良好。该材料正逐步在高等级公路粉砂土边坡防护中应用，结合土工布使用，对节约成本，其经济效益将更加明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本较低、对边坡砂土防护效果较好的公路边坡粉沙土固化剂及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种公路边坡粉沙土固化剂，其公路边坡粉沙土包括的组分及其重量百分比（以公路边坡粉沙土为参量）为：粉沙土：50%-90%，固化剂：10%-50%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比（以固化剂为参量）为：

水泥：40%-70%，

粉煤灰：10%-30%，

膨胀剂：5%-10%，

高聚物：0.5%-4%，

超塑化剂：0.1%-2%，

早强剂：1%-3%，

缓凝剂：0.001%-0.1%，

增稠剂：0.01%-1%，

纤维：0.1%-3%，

草种：余量。

所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥中的一种或多种。

所述粉煤灰为一级或二级或低品质粉煤灰工业废渣，粉煤灰的添加一方面有利于降低成本、降低用水量，且通过发挥火山灰活性确保固化胶结体后期强度仍能增长；另一方面有利于变废为宝，有助于解决堆积如山的低品质粉煤灰污染环境的问题。

所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂中的一种或两种。

所述高聚物为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种或多种，添加少量高聚物能够提高韧性。

所述超塑化剂为聚羧酸超塑化剂、奈系超塑化剂中的一种或多种，超塑化剂能够减少水泥用量、降低水胶比。

所述早强剂为氯化钙、硫酸钠、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。

所述缓凝剂为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、柠檬酸三钠、酒石酸钾钠、氯化锌、硼酸盐、磷酸盐中的一种或多种，缓凝剂适于调整搅拌好的固结材料与施工现场环境温度的适应性。

所述增稠剂为膨润土、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蜡树脂、卡波树脂、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酸酯、聚氨脂、聚醚等中的一种或多种复合而成，增稠剂可防止泌水。

所述的纤维是聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、天然植物纤维等中的一种或多种，纤维长度为4～10mm，在固化剂中掺入纤维，提高了固化体的抗裂性；

所述草种为高羊茅、早熟禾、多年生黑麦草、百喜草、紫羊茅、狗牙根、剪股颖、苏丹草中的一种或多种复合而成。

所述公路边坡粉沙土固化剂的制备方法为：

首先加入水泥、粉煤灰和膨胀剂，搅拌1-5min；然后依次加入高聚物、超塑化剂、早强剂、缓凝剂、增稠剂，继续搅拌5min-10min，搅拌速度为 100rpm～500rpm。

所述公路边坡粉沙土的制备方法为：

（1）制作浆体：将粉沙土、固化剂低速搅拌10-50s，加入适量水后，高速搅拌1min-3min，低速搅拌速度为20rpm -50rpm，高速搅拌速度为100rpm-300rpm。

（2） 摊铺浆体：将浆体均匀摊铺在边坡上，不易太厚，且每隔2m-5m设置一条伸缩缝。

（3） 养护：将摊铺浆体后的边坡保湿养护；待强度达到1MPa以上，即可使用，但仍需适量保湿，以确保草苗生长。

本发明的技术效果：（1）抗裂性：针对普通固化剂固化沙土后容易开裂的问题，本发明引入了膨胀剂和纤维。通过引入膨胀剂，收缩率控制在600微应变以内；相比与现有技术的固化剂固化沙土的收缩率降低了40%。收缩率试验方法：砂浆收缩率试验方法。通过引入纤维，提高了固化体的抗裂性。通过引入纤维，固化体抗裂性能明显提高。相比于未掺固化剂的固化体，采用本申请的固化剂后，开裂宽度低于0.5mm，开裂面积降低了30%，开裂长度降低了50%。抗裂性能试验方法：GB 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中关于抗裂性能的试验方法。（2）绿化性：通过引入膨胀剂，控制孔隙结构，并加入草种，既可固化，也给植被以生长空间。(3)环保性：本技术可采用大掺量的低品质粉煤灰，有利于变废为宝，有助于解决堆积如山的低品质粉煤灰污染环境的问题。

具体实施方式

实施例1

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：90%，固化剂：10%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：硅酸盐水泥65%，

粉煤灰：二级粉煤灰12%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂5%，

高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物1%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂0.5%，

早强剂：氯化钙1%，

缓凝剂：葡萄糖0.1%，

增稠剂：膨润土0.5%，

纤维：天然植物纤维2%，

草种：余量。

实施例2

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：80%，固化剂：20%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：快硬硫铝酸盐水泥55%，

粉煤灰：一级粉煤灰15%，

膨胀剂：氧化钙膨胀剂10%，

高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物4%，

超塑化剂：奈系超塑化剂2%，

早强剂：三乙醇胺3%，

缓凝剂：柠檬酸三钠0.1%，

增稠剂：改性石蜡树脂1%，

纤维：聚丙烯纤维3%，

草种：余量。

实施例3

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：75%，固化剂：25%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：抗硫酸盐水泥60%，

粉煤灰：一级粉煤灰20%，

膨胀剂：氧化钙膨胀剂8%，

高聚物：丙烯酸共聚物3%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂1%，

早强剂：硫酸钠1%，三异丙醇胺1%,

缓凝剂：麦芽糖0.05%，硼酸盐0.05%，

增稠剂：膨润土0.05%，聚乙烯醇0.05%,

纤维：聚丙烯纤维2%，

草种:余量。

实施例4

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：55%，固化剂：45%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：普通硅酸盐水泥40%，抗硫酸盐水泥25%，

粉煤灰：二级粉煤灰15%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂6%，

高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物2%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂0.5%，奈系超塑化剂0.5%，

早强剂：氯化钙1%，三异丙醇胺1%，

缓凝剂：酒石酸钾钠0.005%，氯化锌0.005%，

增稠剂：甲基纤维素0.02%，丙基甲基纤维素0.02%，羟乙基纤维素0.02%，

纤维：聚丙烯腈纤维0.5%，天然植物纤维0.5%，

草种:余量。

实施例5

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：60%，固化剂：40%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：快硬硫铝酸盐水泥35%，抗硫酸盐水泥35%，

粉煤灰：一级粉煤灰10%，

膨胀剂：氧化钙膨胀剂7%，

高聚物：丙烯酸共聚物1%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂1%，

早强剂：氯化钙1%，三乙醇胺1%，

缓凝剂：蔗糖0.005%，磷酸盐0.005%，

增稠剂：膨润土0.05%，改性石蜡树脂0.01%，甲基纤维素0.01%，

纤维：聚丙烯纤维2%，

草种:余量。

实施例6

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：65%，固化剂：35%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：普通硅酸盐水泥30%，快硬硫铝酸盐水泥30%，

粉煤灰：一级粉煤灰12%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂4%，氧化钙膨胀剂4%，

高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物2%，丙烯酸共聚物2%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂1%，

早强剂：氯化钙1%，三异丙醇胺1%，

缓凝剂：麦芽糖0.005%，硼酸盐0.005%，

增稠剂：聚丙烯酸酯0.05%，聚氨脂0.05%，

纤维：天然植物纤维2%，

草种:余量。

实施例7

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：70%，固化剂：30%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：普通硅酸盐水泥20%，快硬硫铝酸盐水泥20%，抗硫酸盐水泥20%，

粉煤灰：一级粉煤灰19%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂3%，氧化钙膨胀剂3%，

高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物1%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂1%，

早强剂：硫酸钠1%，三乙醇胺1%，

缓凝剂：柠檬酸三钠0.05%，氯化锌0.05%，

增稠剂：膨润土0.05%，

纤维：聚丙烯纤维2%，

草种:余量。

实施例8

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：80%，固化剂：20%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：硅酸盐水泥30%，快硬硫铝酸盐水泥15%，抗硫酸盐水泥15%，

粉煤灰：一级粉煤灰10%，

膨胀剂：氧化钙膨胀剂8%，

高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物0.5%，

超塑化剂：奈系超塑化剂0.5%，

早强剂：三异丙醇胺3%，

缓凝剂：葡萄糖0.05%，磷酸盐0.05%，

增稠剂：膨润土0.05%，甲基纤维素0.05%，

纤维：天然植物纤维1%，

草种:余量。

实施例9

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：50%，固化剂：50%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：硅酸盐水泥20%，快硬硫铝酸盐水泥20%，抗硫酸盐水泥22%，

粉煤灰：一级粉煤灰28%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂5%，

高聚物：丙烯酸共聚物0.5%，

超塑化剂：奈系超塑化剂0.1%，

早强剂：三乙醇胺1%，

缓凝剂：葡萄糖0.005%，柠檬酸三钠0.005%，

增稠剂：膨润土0.05%，聚乙烯吡咯烷酮0.05%，

纤维：聚丙烯腈纤维0.5%，

草种:余量。

实施例10

本实施例的公路边坡粉沙土固化剂，其包括的组分及其重量百分比为：

粉沙土：60%，固化剂：40%；

其中，固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：硅酸盐水泥65%，

粉煤灰：低品质粉煤灰15%，

膨胀剂：硫铝酸钙膨胀剂5%，氧化钙膨胀剂5%，

高聚物：丙烯酸共聚物1%，

超塑化剂：聚羧酸超塑化剂1%，

早强剂：硫酸钠2%，

缓凝剂：麦芽糖0.05%，

增稠剂：膨润土0.5%，聚丙烯酰胺0.2%，

纤维：聚丙烯腈纤维0.5%，聚乙烯醇纤维0.5%，天然植物纤维0.5%，

草种:余量。

实施例1-10中草种为高羊茅、早熟禾、多年生黑麦草、百喜草、紫羊茅、狗牙根、剪股颖、苏丹草中的一种或多种复合而成。

实施例1-10中公路边坡粉沙土固化剂的制备方法为：

首先加入水泥、粉煤灰和膨胀剂，搅拌1-5min；然后依次加入高聚物、超塑化剂、早强剂、缓凝剂、增稠剂，继续搅拌5min-10min，搅拌速度为 100rpm～500rpm。

实施例1-10中公路边坡粉沙土的制备方法为：

（1）制作浆体：将粉沙土、固化剂低速搅拌10-50s，加入适量水后，高速搅拌1min-3min，低速搅拌速度为20rpm -50rpm，高速搅拌速度为100rpm-300rpm。

（2） 摊铺浆体：将浆体均匀摊铺在边坡上，不易太厚，且每隔2m-5m设置一条伸缩缝。

（3） 养护：将摊铺浆体后的边坡保湿养护，待强度达到1MPa以上，即可使用；但仍需适量保湿，以确保草苗生长。

采用固化剂固化粉沙土硬化浆体性能见下表：

采用该固化剂对粉沙土边坡进行固化后，能有效固住土壤、防水冲刷，防止水土流失；还能达到美化、绿化边坡的功效。

目前市售无此类产品。

Claims (7)

1.一种公路边坡粉沙土固化剂混合物，其包括的组分及其重量百分比为：粉沙土：50%-90%，固化剂：10%-50%；

其特征在于：固化剂中包括的各组分及其重量百分比为：

水泥：40%-70%，

粉煤灰：10%-30%，

膨胀剂：5%-10%，

高聚物：0.5%-4%，

超塑化剂：0.1%-2%，

早强剂：1%-3%，

缓凝剂：0.001%-0.1%，

增稠剂：0.01%-1%，

纤维：0.1%-3%，

草种：余量；

所述膨胀剂为硫铝酸钙膨胀剂、氧化钙膨胀剂中的一种或两种；

所述高聚物为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共聚物中的一种或多种；

所述的纤维是聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、天然植物纤维中的一种或多种，纤维长度为4～10mm。

2.根据权利要求1所述的公路边坡粉沙土固化剂混合物，其特征在于：所述水泥为硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、抗硫酸盐水泥中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的公路边坡粉沙土固化剂混合物，其特征在于：所述超塑化剂为聚羧酸超塑化剂、萘系超塑化剂中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的公路边坡粉沙土固化剂混合物，其特征在于：所述早强剂为氯化钙、硫酸钠、三乙醇胺、三异丙醇胺中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的公路边坡粉沙土固化剂混合物，其特征在于：所述缓凝剂为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、柠檬酸三钠、酒石酸钾钠、氯化锌、硼酸盐、磷酸盐中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的公路边坡粉沙土固化剂混合物，其特征在于：所述增稠剂为膨润土、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蜡树脂、卡波树脂、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚醚中的一种或多种复合而成。

7.一种如权利要求1的公路边坡粉沙土固化剂混合物的制备方法，其特征在于：

（1）制作浆体：将粉沙土、固化剂低速搅拌10-50s，加入适量水后，高速搅拌1min-3min，低速搅拌速度为20rpm -50rpm，高速搅拌速度为100rpm-300rpm；

（2） 摊铺浆体：将浆体均匀摊铺在边坡上，不易太厚，且每隔2m-5m设置一条伸缩缝；

（3） 养护：将摊铺浆体后的边坡保湿养护；待强度达到1MPa以上，即可使用，但仍需适量保湿，以确保草苗生长。