CN109653189A - 一种利用工业卤水加固黄土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用工业卤水加固黄土的方法,属于土壤修复技术领域。本发明首先以废弃鸡毛为原料,通过酸浸和亚硫酸钠溶液浸泡处理,使得鸡毛蛋白中双硫键部分打开,提高鸡毛蛋白的溶解性,接着再用碱液溶解鸡毛蛋白,得到富含鸡毛蛋白的反应滤液,之后用挖土机将待加固的黄土表面挖坑,将挖出的黄土和反应滤液混合制成预拌浆料,并用夯土机将凹坑地基夯实,回填预拌浆料后依次用硅酸钠溶液和工业卤水,养护后即可完成对黄土的加固,本发明加固后的黄土湿陷性降低,抗压强度和防冻性得到提高,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用工业卤水加固黄土的方法,属于土壤修复技术领域。
背景技术
我国湿陷性黄土分布面积达3.1×105km2,约占全国黄土面积的72%。在湿陷性黄土地区,若事先未能消除地基的湿陷性,则地基受水浸湿后不仅发生过量变形,在地震作用下还易引发滑坡、震陷及液化等灾害。这对于黄土场地上的建筑物是一种严重威胁,不仅影响建筑物的正常使用和安全,严重时可致建筑物完全破坏。实践证明,湿陷性黄土会给交通、建筑、水利工程以及工农业的发展带来许多困难。为确保工程的安全与正常使用,对这些地区的地基、路基强度及稳定性必须引起高度重视,并进行科学处理。
黄土处理的方法主要分两大类:加密与加固。影响黄土工程性质的重要物理指标之一是它的干容重,用加密法处理黄土地基即着眼于提高黄土的密实度。加密法包括重锤表层夯实、强夯、挤密土桩、预浸水等几种;黄土加固则主要通过外掺剂发生化学反应改变黄土的微观结构,从而消除土体的湿陷性并提高其承载能力。但是传统的加固方法加固效果不明显,黄土的抗压强度以及防冻性差,存在湿陷性。
工业卤水,俗称为盐卤、苦卤、卤碱 ,由海水或盐湖水经化学反应和物理方法制食盐(NaCl)后,残留于盐池内的母液,主要成分有氯化镁、硫酸钙、氯化钙等多种盐类物质。
因此,发明一种新型黄土加固技术对土壤修复技术领域具有积极的意义。
发明内容
本发明主要解决的技术问题,针对目前黄土存在湿陷性,抗压强度以及防冻性差,而传统的加固方法加固效果不明显的缺陷,提供了一种利用工业卤水加固黄土的方法。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于具体加固步骤为:
(1)将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后浸泡,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液混合后继续浸泡,过滤分离得到滤饼;
(2)将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液混合后放入微波振荡仪中,微波振荡反应,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;
(3)用挖土机在待处理黄土表层挖出凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液混合得到预拌浆料;
(4)将上述得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化5~7天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒1~2天后,静置养护一周;
(5)待上述静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面淋洒工业卤水,如此反复淋洒10~15天后,静置养护1~2周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
步骤(1)中所述的废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸的质量比为1:20,浸泡的温度为60~70℃,浸泡的时间为3~4h,滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液的质量比为1:20,继续浸泡的温度为60~70℃,继续浸泡的时间为3~4h。
步骤(2)中所述的滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液的质量比为1:10,微波振荡反应的温度为70~80℃,微波振荡反应的功率为300~400W,微波振荡反应的时间为1~2h。
步骤(3)中所述的挖出凹坑的深度为10~15cm,黄土和反应滤液的质量比为1:1。
步骤(4)中所述的硅酸钠溶液的淋洒量为1L/m2。
步骤(5)中所述的工业卤水的淋洒量为1~2L/m2。
本发明的有益技术效果是:
本发明首先以废弃鸡毛为原料,通过酸浸和亚硫酸钠溶液浸泡处理,使得鸡毛蛋白中双硫键部分打开,提高鸡毛蛋白的溶解性,接着再用碱液溶解鸡毛蛋白,得到富含鸡毛蛋白的反应滤液,之后用挖土机将待加固的黄土表面挖坑,将挖出的黄土和反应滤液混合制成预拌浆料,并用夯土机将凹坑地基夯实,回填预拌浆料后依次用硅酸钠溶液和工业卤水,养护后即可完成对黄土的加固,本发明将挖出的黄土和反应滤液混合制浆,由于鸡毛蛋白中二硫键数量多、柔性好,具有明显的两亲性,因此在和黄土混合制浆的过程中具有良好的起泡能力,而且,蛋白胶体黏度较高,部分肽链会在气液界面上伸展,形成一个二维保护网络,使得泡沫界面膜的机械强度增加,可促进泡沫的稳定性,这些气泡能阻断预拌浆料中毛细水的迁移,同时这些微小气泡割断了预拌浆料固化层中的孔隙,降低了预拌浆料固化层的吸水能力,于是水结冰时体积膨胀所造成的压力破坏变小再加上封闭的气泡有缓冲、卸压的作用,由此提高了黄土的抗冻性,同时,由于固化层的存在,起到防水作用,可以有效避免地表水分入渗到夯实层中,防止湿陷性的产生;
(2)本发明后期淋洒的硅酸钠溶液使得硅酸钠掺入黄土固化层中,其中硅酸钠表面的硅羟基和黄土中的二氧化硅表面的硅羟基发生脱水缩合形成键能极大的Si-O-Si键,有利于黄土加固层内聚力的提高,增强黄土的机械性能,而工业卤水中富含氯化钙、氯化镁,用其淋洒黄土固化层后,卤水会和黄土中的可溶性的碳酸盐反应生成不溶性的碳酸钙和碳酸镁,起到增密加固黄土的效果,进一步提高了黄土的机械强度,另一方面,本发明加入的鸡毛蛋白在黄土颗粒中凝聚、干燥后成为具有粘弹性长链状的连续性丝状膜层,膜与黄土体中的矿物颗粒牢固地粘结成整体,丝状膜层横过土粒表面凹凸不平的缺陷和细缝、穿梭连接,形成立体网络形态,在受力时成为富有弹性的“链”结构,既分散了应力,又增加了变形性,再一次提高了黄土的机械性能,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
按质量比为1:20将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后在60~70℃下浸泡3~4h,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在60~70℃下继续浸泡3~4h,过滤分离得到滤饼;将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中,在70~80℃下以300~400W的功率微波振荡反应1~2h,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;用挖土机在待处理黄土表层挖出深度为10~15cm的凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液按质量比为1:1混合得到预拌浆料;将得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化5~7天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒1~2天后,静置养护一周;待静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面按1~2L/m2的淋洒量淋洒工业卤水,如此反复淋洒10~15天后,静置养护1~2周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
实例1
按质量比为1:20将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后在60℃下浸泡3h,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在60℃下继续浸泡3h,过滤分离得到滤饼;将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中,在70℃下以300W的功率微波振荡反应1h,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;用挖土机在待处理黄土表层挖出深度为10cm的凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液按质量比为1:1混合得到预拌浆料;将得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化5天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒1天后,静置养护一周;待静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒工业卤水,如此反复淋洒10天后,静置养护1周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
实例2
按质量比为1:20将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后在65℃下浸泡3h,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在65℃下继续浸泡4h,过滤分离得到滤饼;将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中,在75℃下以350W的功率微波振荡反应1h,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;用挖土机在待处理黄土表层挖出深度为13cm的凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液按质量比为1:1混合得到预拌浆料;将得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化6天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒1天后,静置养护一周;待静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒工业卤水,如此反复淋洒13天后,静置养护1周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
实例3
按质量比为1:20将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后在70℃下浸泡4h,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液按质量比为1:20混合后在70℃下继续浸泡4h,过滤分离得到滤饼;将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液按质量比为1:10混合后放入微波振荡仪中,在80℃下以400W的功率微波振荡反应2h,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;用挖土机在待处理黄土表层挖出深度为15cm的凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液按质量比为1:1混合得到预拌浆料;将得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化7天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面按1L/m2的淋洒量淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒2天后,静置养护一周;待静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面按2L/m2的淋洒量淋洒工业卤水,如此反复淋洒15天后,静置养护2周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
对照例
以未经加固的原始黄土作为对照例
分别对本发明加固后的黄土和对照例中的原始黄土进行性能检测,检测结果如表1所示:
表1 性能检测结果
由上述检测数据可以看出,本发明加固后的黄土湿陷性降低,抗压强度和防冻性得到提高,具有广阔的应用前景。
Claims (6)
1.一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于具体加固步骤为:
(1)将废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸混合后浸泡,过滤分离得到滤渣,将滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液混合后继续浸泡,过滤分离得到滤饼;
(2)将滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液混合后放入微波振荡仪中,微波振荡反应,反应结束后过滤分离去除反应滤渣,得到反应滤液;
(3)用挖土机在待处理黄土表层挖出凹坑,挖出的黄土备用,用夯土机将凹坑地基夯实,夯实完成后将备用的黄土和上述反应滤液混合得到预拌浆料;
(4)将上述得到的预拌浆料重新注入凹坑中,使其自然静置固化5~7天,待其固化结束后,得到固化层,每隔3h向固化层表面淋洒质量分数为30%的硅酸钠溶液,如此淋洒1~2天后,静置养护一周;
(5)待上述静置养护结束后,每天向养护后的固化层表面淋洒工业卤水,如此反复淋洒10~15天后,静置养护1~2周,养护结束后即可完成对黄土的加固。
2.根据权利要求1所述的一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的废弃鸡毛和浓度为0.5mol/L的盐酸的质量比为1:20,浸泡的温度为60~70℃,浸泡的时间为3~4h,滤渣和浓度为1mol/L的亚硫酸氢钠溶液的质量比为1:20,继续浸泡的温度为60~70℃,继续浸泡的时间为3~4h。
3.根据权利要求1所述的一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于:步骤(2)中所述的滤饼和质量分数为15%的氢氧化钠溶液的质量比为1:10,微波振荡反应的温度为70~80℃,微波振荡反应的功率为300~400W,微波振荡反应的时间为1~2h。
4.根据权利要求1所述的一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于:步骤(3)中所述的挖出凹坑的深度为10~15cm,黄土和反应滤液的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于:步骤(4)中所述的硅酸钠溶液的淋洒量为1L/m2。
6.根据权利要求1所述的一种利用工业卤水加固黄土的方法,其特征在于:步骤(5)中所述的工业卤水的淋洒量为1~2L/m2。
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