公路邊坡粉沙土固化劑及其製備方法

2023-05-03 20:07:36

公路邊坡粉沙土固化劑及其製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種公路邊坡粉沙土固化劑，其公路邊坡粉沙土包括的組分及其重量百分比為：粉沙土：50%-90%，固化劑：10%-50%；其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為：水泥：40%-70%，粉煤灰：10-30%，膨脹劑：5%-10%，高聚物：0.5%-4%，超塑化劑：0.1%-2%，早強劑：1%-3%，緩凝劑：0.001%-0.1%，增稠劑：0.01%-1%，纖維：0.1%-3%，草種：餘量。本發明的固化劑引入了膨脹劑和纖維，相比現有技術的固化劑固化沙土的收縮率降低了40%，提高了固化體的抗裂性，且能夠控制孔隙結構，也給植被以生長空間;採用低品質粉煤灰，有利於變廢為寶和環保。
【專利說明】公路邊坡粉沙土固化劑及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種公路邊坡粉沙土固化劑及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 目前國內外對粉砂土邊坡一般採用的邊坡防護方法有工程防護和綠化防護，工程 防護主要採用砌石和水泥混凝土砌塊，此方法造價高對環境影響較大，綠化防護對邊坡的 砂土防護效果不佳，水土流失依然十分嚴重。高等級公路邊坡粉砂土固化劑以邊坡現有沙 土混入粉砂土固化劑，使用簡單工具拍實達到固化沙土、防止邊坡水土流失的作用，除了能 與原沙土固結外，具有一定的強度和抗衝刷性能；也能夠混入一些生長迅速、根系發達的草 種，在固結狀態下能生根發芽。該材料施工方便、成本低對環境影響小，使邊坡的抗壓強度 達到2兆帕以上抗衝刷性能得到極大提高。目前該材料在實驗室試驗基本完成，主要性能 達到了預期目標，初步進行了工程性試驗，效果良好。該材料正逐步在高等級公路粉砂土邊 坡防護中應用，結合土工布使用，對節約成本，其經濟效益將更加明顯。


【發明內容】

[0003] 本發明所要解決的技術問題是提供一種成本較低、對邊坡砂土防護效果較好的公 路邊坡粉沙土固化劑及其製備方法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提供了一種公路邊坡粉沙土固化劑，其公路邊坡粉 沙土包括的組分及其重量百分比（以公路邊坡粉沙土為參量)為：粉沙土 ：50%-90%，固化劑： 10%-50°/〇 ； 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比（以固化劑為參量）為： 水泥：40%-70%， 粉煤灰：10%-30%， 膨脹劑：5%_10%， 高聚物：〇. 5%-4%， 超塑化劑：〇. 1%-2%， 早強劑：1%_3%， 緩凝劑：〇. 〇〇1%_〇. 1%， 增稠劑：〇. 01%-1%， 纖維：0· 1%-3%， 草種：餘量。
[0005] 所述水泥為矽酸鹽水泥、普通矽酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥中的 一種或多種。
[0006] 所述粉煤灰為一級或二級或低品質粉煤灰工業廢渣，粉煤灰的添加一方面有利於 降低成本、降低用水量，且通過發揮火山灰活性確保固化膠結體後期強度仍能增長；另一方 面有利於變廢為寶，有助於解決堆積如山的低品質粉煤灰汙染環境的問題。
[0007] 所述膨脹劑為硫鋁酸鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑中的一種或兩種。
[0008] 所述高聚物為乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物、丙烯酸共 聚物中的一種或多種，添加少量高聚物能夠提高韌性。
[0009] 所述超塑化劑為聚羧酸超塑化劑、奈系超塑化劑中的一種或多種，超塑化劑能夠 減少水泥用量、降低水膠比。
[0010] 所述早強劑為氯化鈣、硫酸鈉、三乙醇胺、三異丙醇胺中的一種或多種。
[0011] 所述緩凝劑為葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、檸檬酸三鈉、酒石酸鉀鈉、氯化鋅、硼酸鹽、磷 酸鹽中的一種或多種，緩凝劑適於調整攪拌好的固結材料與施工現場環境溫度的適應性。
[0012] 所述增稠劑為膨潤土、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性 石蠟樹脂、卡波樹脂、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚 丙烯酸酯、聚氨脂、聚醚等中的一種或多種複合而成，增稠劑可防止泌水。
[0013] 所述的纖維是聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、天然植物纖維等中的一種或多種，纖 維長度為4?10mm，在固化劑中摻入纖維，提高了固化體的抗裂性； 所述草種為高羊茅、早熟禾、多年生黑麥草、百喜草、紫羊茅、狗牙根、剪股穎、蘇丹草中 的一種或多種複合而成。
[0014] 所述公路邊坡粉沙土固化劑的製備方法為： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l-5min ;然後依次加入高聚物、超塑化劑、早強 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
[0015] 所述公路邊坡粉沙土的製備方法為： (1)製作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌10-50S，加入適量水後，高速攪拌 lmin_3min，低速攪拌速度為20rpm -50rpm，高速攪拌速度為100rpm-300rpm。
[0016] (2)攤鋪漿體：將漿體均勻攤鋪在邊坡上，不易太厚，且每隔2m-5m設置一條伸縮 縫。
[0017] (3)養護：將攤鋪漿體後的邊坡保溼養護；待強度達到IMPa以上，即可使用，但仍 需適量保溼，以確保草苗生長。
[0018] 本發明的技術效果：（1)抗裂性：針對普通固化劑固化沙土後容易開裂的問題，本 發明引入了膨脹劑和纖維。通過引入膨脹劑，收縮率控制在600微應變以內；相比與現有技 術的固化劑固化沙土的收縮率降低了 40%。收縮率試驗方法：砂漿收縮率試驗方法。通過 引入纖維，提高了固化體的抗裂性。通過引入纖維，固化體抗裂性能明顯提高。相比於未摻 固化劑的固化體，採用本申請的固化劑後，開裂寬度低於〇.5mm，開裂面積降低了 30%，開裂 長度降低了 50%。抗裂性能試驗方法：GB 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試 驗方法標準》中關於抗裂性能的試驗方法。（2)綠化性：通過引入膨脹劑，控制孔隙結構，並 加入草種，既可固化，也給植被以生長空間。（3)環保性：本技術可採用大摻量的低品質粉 煤灰，有利於變廢為寶，有助於解決堆積如山的低品質粉煤灰汙染環境的問題。

【具體實施方式】
[0019] 實施例1 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：90%，固化劑：10%; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：娃酸鹽水泥65%, 粉煤灰：二級粉煤灰12%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑5%， 高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物1%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑〇. 5%， 早強劑：氯化鈣1%， 緩凝劑：葡萄糖0. 1%， 增稠劑：膨潤土 〇. 5%， 纖維：天然植物纖維2%， 草種：餘量。
[0020] 實施例2 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：80%，固化劑：20% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：快硬硫錯酸鹽水泥55%, 粉煤灰：一級粉煤灰15%， 膨脹劑：氧化鈣膨脹劑10%， 高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物4%， 超塑化劑：奈系超塑化劑2%， 早強劑：三乙醇胺3%， 緩凝劑：檸檬酸三鈉〇. 1%， 增稠劑：改性石蠟樹脂1%， 纖維：聚丙烯纖維3%， 草種：餘量。
[0021] 實施例3 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：75%，固化劑：25% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：抗硫酸鹽水泥60%, 粉煤灰：一級粉煤灰20%， 膨脹劑：氧化鈣膨脹劑8%， 高聚物：丙烯酸共聚物3%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑1%， 早強劑：硫酸鈉1%，三異丙醇胺1%， 緩凝劑：麥芽糖〇. 05%，硼酸鹽0. 05%， 增稠劑：膨潤土 〇. 05%，聚乙烯醇0. 05%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：餘量。
[0022] 實施例4 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：55%，固化劑：45% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：普通矽酸鹽水泥40%，抗硫酸鹽水泥25%， 粉煤灰：二級粉煤灰15%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑6%， 高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物2%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑〇. 5%，奈系超塑化劑0. 5%， 早強劑：氯化鈣1%，三異丙醇胺1%， 緩凝劑：酒石酸鉀鈉〇. 005%，氯化鋅0. 005%， 增稠劑：甲基纖維素〇. 02%，丙基甲基纖維素0. 02%，羥乙基纖維素0. 02%， 纖維：聚丙烯腈纖維0. 5%，天然植物纖維0. 5%， 草種：餘量。
[0023] 實施例5 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：60%，固化劑：40% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：快硬硫鋁酸鹽水泥35%，抗硫酸鹽水泥35%， 粉煤灰：一級粉煤灰10%， 膨脹劑：氧化鈣膨脹劑7%， 高聚物：丙烯酸共聚物1%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑1%， 早強劑：氯化鈣1%，三乙醇胺1%， 緩凝劑：蔗糖0. 005%，磷酸鹽0. 005%， 增稠劑：膨潤土 〇. 05%，改性石蠟樹脂0. 01%，甲基纖維素0. 01%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：餘量。
[0024] 實施例6 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：65%，固化劑：35% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：普通矽酸鹽水泥30%，快硬硫鋁酸鹽水泥30%， 粉煤灰：一級粉煤灰12%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑4%，氧化鈣膨脹劑4%， 高聚物：乙烯/醋酸乙烯酯共聚物2%，丙烯酸共聚物2%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑1%， 早強劑：氯化鈣1%，三異丙醇胺1%， 緩凝劑：麥芽糖〇. 005%，硼酸鹽0. 005%， 增稠劑：聚丙烯酸酯0. 05%，聚氨脂0. 05%， 纖維：天然植物纖維2%， 草種：餘量。
[0025] 實施例7 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ： 70%，固化劑：30% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：普通矽酸鹽水泥20%，快硬硫鋁酸鹽水泥20%，抗硫酸鹽水泥20%， 粉煤灰：一級粉煤灰19%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑3%，氧化鈣膨脹劑3%， 高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物1%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑1%， 早強劑：硫酸鈉1%，三乙醇胺1%， 緩凝劑：檸檬酸三鈉〇. 05%，氯化鋅0. 05%， 增稠劑：膨潤土 〇. 05%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：餘量。
[0026] 實施例8 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：80%，固化劑：20% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：矽酸鹽水泥30%，快硬硫鋁酸鹽水泥15%，抗硫酸鹽水泥15%， 粉煤灰：一級粉煤灰10%， 膨脹劑：氧化鈣膨脹劑8%， 高聚物：醋酸乙烯/叔碳酸乙烯共聚物〇. 5%， 超塑化劑：奈系超塑化劑〇. 5%， 早強劑：三異丙醇胺3%， 緩凝劑：葡萄糖0. 05%，磷酸鹽0. 05%， 增稠劑：膨潤土 〇. 05%，甲基纖維素0. 05%， 纖維：天然植物纖維1%， 草種：餘量。
[0027] 實施例9 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ： 50%，固化劑：50% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：矽酸鹽水泥20%，快硬硫鋁酸鹽水泥20%，抗硫酸鹽水泥22%， 粉煤灰：一級粉煤灰28%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑5%， 高聚物：丙烯酸共聚物〇. 5%， 超塑化劑：奈系超塑化劑0. 1%， 早強劑：三乙醇胺1%， 緩凝劑：葡萄糖0. 005%，檸檬酸三鈉0. 005%， 增稠劑：膨潤土 〇. 05%，聚乙烯吡咯烷酮0. 05%， 纖維：聚丙烯腈纖維0. 5%， 草種：餘量。
[0028] 實施例10 本實施例的公路邊坡粉沙土固化劑，其包括的組分及其重量百分比為： 粉沙土 ：60%，固化劑：40% ; 其中，固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：娃酸鹽水泥65%, 粉煤灰：低品質粉煤灰15%， 膨脹劑：硫鋁酸鈣膨脹劑5%，氧化鈣膨脹劑5%， 高聚物：丙烯酸共聚物1%， 超塑化劑：聚羧酸超塑化劑1%， 早強劑：硫酸鈉2%， 緩凝劑：麥芽糖〇. 05%， 增稠劑：膨潤土 〇. 5%，聚丙烯醯胺0. 2%， 纖維：聚丙烯腈纖維0. 5%，聚乙烯醇纖維0. 5%，天然植物纖維0. 5%， 草種：餘量。
[0029] 實施例1-10中草種為高羊茅、早熟禾、多年生黑麥草、百喜草、紫羊茅、狗牙根、剪 股穎、蘇丹草中的一種或多種複合而成。
[0030] 實施例1-10中公路邊坡粉沙土固化劑的製備方法為： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l-5min ;然後依次加入高聚物、超塑化劑、早強 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
[0031] 實施例1-10中公路邊坡粉沙土的製備方法為： (1)製作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌10-50S，加入適量水後，高速攪拌 lmin_3min，低速攪拌速度為20rpm -50rpm，高速攪拌速度為100rpm-300rpm。
[0032] (2)攤鋪漿體：將漿體均勻攤鋪在邊坡上，不易太厚，且每隔2m_5m設置一條伸縮 縫。
[0033] (3)養護：將攤鋪漿體後的邊坡保溼養護，待強度達到IMPa以上，即可使用；但仍 需適量保溼，以確保草苗生長。
[0034] 採用固化劑固化粉沙土硬化漿體性能見下表：

【權利要求】
1. 一種公路邊坡粉沙土固化劑，其公路邊坡粉沙土包括的組分及其重量百分比為：粉 沙土 ：50%-90%，固化劑：10%-50% ; 其特徵在於：固化劑中包括的各組分及其重量百分比為： 水泥：40%-70%， 粉煤灰：10%-30%， 膨脹劑：5%_10%， 高聚物：〇. 5%-4%， 超塑化劑：〇. 1%_2%， 早強劑：1%_3%， 緩凝劑：〇. 〇〇1%_〇. 1%， 增稠劑：〇. 〇1%_1%， 纖維：0? 1%-3%， 草種：餘量。
2. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述水泥為矽酸鹽水 泥、普通矽酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥中的一種或多種。
3. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述膨脹劑為硫鋁酸 鈣膨脹劑、氧化鈣膨脹劑中的一種或兩種； 所述高聚物為乙烯/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 中的一種或多種。
4. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述超塑化劑為聚羧 酸超塑化劑、奈系超塑化劑中的一種或多種。
5. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述早強劑為氯化鈣、 硫酸鈉、三乙醇胺、三異丙醇胺中的一種或多種。
6. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述緩凝劑為葡萄糖、 蔗糖、麥芽糖、檸檬酸三鈉、酒石酸鉀鈉、氯化鋅、硼酸鹽、磷酸鹽中的一種或多種。
7. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述增稠劑為膨潤土、 聚丙烯醯胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蠟樹脂、卡波樹脂、甲基纖維 素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚丙烯酸酯、聚氨脂、聚醚中的一 種或多種複合而成。
8. 根據權利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特徵在於：所述的纖維是聚丙烯、 聚丙烯腈、聚乙烯醇、天然植物纖維中的一種或多種，纖維長度為4?10mm。
9. 一種如權利要求1的公路邊坡粉沙土固化劑的製備方法，其特徵在於公路邊坡粉沙 土固化劑製備方法為 ： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l_5min ;然後依次加入高聚物、超塑化劑、早強 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
10. -種如權利要求1的公路邊坡粉沙土的製備方法，其特徵在於公路邊坡粉沙土的 製備方法為： (1)製作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌l〇-5〇s，加入適量水後，高速攪拌 lmin_3min，低速攪拌速度為20rpm -50rpm，高速攪拌速度為100rpm-300rpm; (2) 攤鋪漿體：將漿體均勻攤鋪在邊坡上，不易太厚，且每隔2m-5m設置一條伸縮縫； (3) 養護：將攤鋪漿體後的邊坡保溼養護；待強度達到IMPa以上，即可使用，但仍需適 量保溼，以確保草苗生長。
【文檔編號】C04B28/04GK104310905SQ201410533219
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年10月11日
【發明者】陳贊, 何偉興, 冷一傑 申請人:江蘇鼎泰工程材料有限公司