CN111348813A

CN111348813A - 一种具有超高水稳定性的淤泥固化土

Info

Publication number: CN111348813A
Application number: CN202010218770.9A
Authority: CN
Inventors: 汪潇; 钟天雪; 杜超
Original assignee: Jiangsu Nature Way Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Nature Way Technology Co ltd
Priority date: 2020-03-25
Filing date: 2020-03-25
Publication date: 2020-06-30

Abstract

本发明公开了一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，包含以下重量份数的配方成分：有机质含量≤10%的淤泥95份，水泥2‑3份，石灰3‑4份，粉煤灰2‑3份，氟碳树脂乳液0.3‑0.6份，苯丙乳液0.6‑1.2份，硅烷偶联剂0.1‑0.3份，表面活性剂0.1‑0.2份。本申请的水稳定性淤泥固化土以淤泥、水泥、石灰、粉煤灰为主要原料，通过添加氟碳树脂乳液、苯丙乳液、硅烷偶联剂、表面活性剂来提高所制备固化土的工程应用性能。利用氟碳树脂乳液、苯丙乳液提升了固化土的水稳定性，同时添加硅烷偶联剂及表面活性剂使氟碳树脂乳液、苯丙乳液与淤泥固化土表面有效结合，使固化土水稳定性增强，较大程度上解决了淤泥固化土干湿循环情况下无侧限抗压强度降低较多的问题，扩大了固化土应用领域。

Description

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土

技术领域

本发明属于土木工程材料技术领域，具体涉及一种具有超高水稳定性的淤泥固化土。

背景技术

淤泥固化土作为一种再生回填土木工程材料，具有强度较高，污染较小，施工方便，成本较低等优点。但由于其所处环境通常为潮汐带或其它干湿循环较多的地带，在多次干湿循环的作用下，固化土抗渗性能下降，直接影响了淤泥固化土本身的强度、抗冻性及抗侵蚀能力。淤泥固化土回填时，若憎水性能较差，底层固化淤泥多次干湿循环后强度变低，在外力作用下易导致淤泥固化土开裂，甚至地基下沉，同时憎水性能较差的固化土最终会导致工程防渗性能失效。

提高淤泥固化土的憎水性能，降低固化土在干湿循环情况下的强度损失，避免干湿循环后裂缝的出现，对提高固化土在干湿交替环境下的使用性能具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，利用氟碳树脂的强疏水性能，结合苯丙乳液和其它功能助剂，显著提升淤泥固化土的疏水性能，可明显提升施工效益，降低淤泥固化土材料强度损失，提高经济和环境效益。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，包括有机质含量≤10%淤泥、水泥、石灰、粉煤灰、氟碳树脂乳液、苯丙乳液、硅烷偶联剂、表面活性剂；各组分重量份数为淤泥95份，水泥2-3份，石灰3-4份，粉煤灰2-3份，氟碳树脂乳液0.3-0.6份，苯丙乳液0.6-1.2份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，表面活性剂0.1-0.2份。

作为优选的，所选水泥为P·O 42.5普通硅酸盐水泥。

作为优选的，所述石灰为钙质生石灰90，所述粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰。

作为优选的，所选氟碳树脂乳液中氟的质量含量≥10%。

作为优选的，所选苯丙乳液固含量为45-50%。

作为优选的，所选硅烷偶联剂为正硅酸乙酯、甲基三甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷，3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（γ-甲氧基乙氧基）硅烷，双-（三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、双-（三乙氧基甲硅烷基丙基）胺、1,2-双（三甲氧基硅基）乙烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷，或十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

作为优选的，所选表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。

本发明的有益效果是：

（1）本发明利用氟碳树脂强疏水性能，设计开发了一种具有超高水稳定性的淤泥固化土材料。由于氟碳树脂具有较好的结晶性，可在苯丙乳液及其它功能助剂的作用下在淤泥固化土表面形成憎水膜，显著提高淤泥固化土的水稳定性；

（2）本发明选用硅烷偶联剂来连接淤泥中的无机矿物与氟碳树脂及苯丙乳液中的有机官能团，硅烷中的氧基对无机物具有反应性，有机官能团对有机物具有反应性或相容性；当硅烷偶联剂作用于淤泥中的无机物与氟碳树脂之间时可以形成一层有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层，保证了氟碳树脂与淤泥中的晶相有效地结合；

（3）本发明以氟碳乳液、苯丙乳液为主要原料，结合其它功能助剂，设计了一种具有超高水稳定性的淤泥固化土材料，有效地改善了固化土干湿交替下的力学性能。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明各组分重量份数为：淤泥95份，水泥2-3份，石灰3-4份，粉煤灰2-3份，氟碳树脂乳液0.3-0.6份，苯丙乳液0.6-1.2份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，表面活性剂0.1-0.2份。

淤泥取自江苏盐城某区域滩涂；水泥产自南京市某水泥厂，规格为P·O 42.5；石灰产自安徽宣城某公司，规格为170目；粉煤灰产自南京某电厂；氟碳树脂乳液选用PFA9000水性氟碳乳液，产自上海某新材料有限公司；苯丙乳液产自河南某化工产品有限公司；硅烷偶联剂选用KH-550(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)，产自山东某化工有限公司，有效物质含量≥98%；表面活性剂选用OP-4（烷基酚聚氧乙烯醚），产自江苏某化工有限公司。

试样经标准养护28d取出，参考（ASTM）D4843-88的方法进行干湿循环试验。同时，将标准养护28d的试件取出擦干表面水迹后称重，再将其置于20℃完全浸水30d取出，擦干表面水迹后称重，测其吸水后质量增加率。

实施例一：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.6份、苯丙乳液1.2份、硅烷偶联剂0.3份、表面活性剂0.2份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为300kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为0.5%，浸水30d质量增加率为0.2%。

实施例二：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.5份、苯丙乳液1.0份、硅烷偶联剂0.3份、表面活性剂0.2份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为280kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为0.7%，浸水30d质量增加率为0.3%。

实施例三：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.4份、苯丙乳液0.8份、硅烷偶联剂0.2份、表面活性剂0.1份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为264kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为0.8%，浸水30d质量增加率为0.5%。

实施例四：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.3份、苯丙乳液0.6份、硅烷偶联剂0.1份、表面活性剂0.1份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为239kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为1.0%，浸水30d质量增加率为0.6%。

对比例一：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.1份（过少）、苯丙乳液1.0份、硅烷偶联剂0.1份、表面活性剂0.1份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为220kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为11.2%，浸水30d质量增加率为10.3%。

对比例二：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.5份、苯丙乳液0.3份（过少）、硅烷偶联剂0.1份、表面活性剂0.1份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为337kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为13.6%，浸水30d质量增加率为12.1%。

对比例三：

一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，由下述重量份数的组分组成：淤泥95份、水泥3份、石灰4份、粉煤灰3份、氟碳树脂乳液0.8份、苯丙乳液1.0份、硅烷偶联剂0.05份（过少）、表面活性剂0.1份。淤泥经固化后，在标准养护28d的无侧限抗压强度为280kPa。10次干湿循环后，淤泥固化土无侧限抗压强度损失率为12.1%，浸水30d后质量增加率为13.7%。

结论是：按照本发明各组分重量份数做出的固化土，水稳定性高，经过10次干湿循环后无侧限抗压强度损失率最高不超过5%，完全浸水30d后质量增加率不超过1%。但是，如果氟碳树脂乳液、苯丙乳液、硅烷偶联剂份量达不到要求，无侧限抗压强度损失率则会达到或超过10%，完全浸水30d吸水质量增加率超过10%，严重影响淤泥固化土的无侧限抗压强度，影响工程应用。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims

1.一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，包括有机质含量≤10%的淤泥、水泥、石灰、粉煤灰、氟碳树脂乳液、苯丙乳液、硅烷偶联剂、表面活性剂；各组分重量份数为：淤泥95份，水泥2-3份，石灰3-4份，粉煤灰2-3份，氟碳树脂乳液0.3-0.6份，苯丙乳液0.6-1.2份，硅烷偶联剂0.1-0.3份，表面活性剂0.1-0.2份。

2.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述水泥为P·O42.5普通硅酸盐水泥。

3.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述石灰钙质生石灰90，所述粉煤灰为Ⅱ级以上粉煤灰。

4.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述氟碳树脂乳液中氟的质量含量≥10%。

5.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述苯丙乳液固含量为40-45%。

6.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述硅烷偶联剂为正硅酸乙酯、甲基三甲基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、正十二烷基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷，乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三（γ-甲氧基乙氧基）硅烷、双-（三甲氧基甲硅烷基丙基）胺、双-（三乙氧基甲硅烷基丙基）胺、1,2-双（三甲氧基硅基）乙烷、3,3,3-三氟丙基三乙氧基硅烷，或十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

7.如权利要求1所述的一种具有超高水稳定性的淤泥固化土，其特征在于，所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚。