本發(fā)明涉及混凝土領(lǐng)域，進一步涉及一種固化土及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，國內(nèi)外已經(jīng)對固化輕質(zhì)土開展了一些研究和應用。一方面是高分子材料作為改善土體工程性質(zhì)的一種固化劑在國內(nèi)外得到了研發(fā)并投入應用。例如：Nadler等采用聚丙酰胺來提高粘性土團聚體的水穩(wěn)性；Kukal等采用少量的聚乙烯醇來提高侵蝕區(qū)域土體的穩(wěn)定性；董金梅等采用高分子材料SH固化劑使土體具有很好的抗壓強度、抗風蝕和耐水性能；浩婷等采用復合納米固化劑，在提高土體強度的同時，也降低了工業(yè)廢料對環(huán)境的污染。這些成果顯示高分子聚合物是一種有效的固化劑，既能提高土體的工程性質(zhì)，又能減少污染，是一種低成本環(huán)保型的生態(tài)固化劑。另一方面國內(nèi)外還對輕質(zhì)土的性能、影響因素以及制作方法進行研究。如章燦林等研究了不同原料土摻量對氣泡輕質(zhì)土耐久性的影響；何國杰等研究了影響氣泡輕質(zhì)土的強度與容重因素；朱偉等研究了材料組成對輕質(zhì)土密度和強度影響；三嶋他研究認為，氣泡輕質(zhì)土在成型過程中的消泡量是影響其密度變化的重要因素，其密度隨著成型時消泡量增加而增大。這些研究成果大幅度的降低了填土的自重，減少沉降，變形小，并且固化后自立性好。總之，國內(nèi)外學者對于土的固化機理以及發(fā)泡機理已經(jīng)有很多研究，但是兩者綜合起來的研究成果還比較少，一般方法為在加入固化劑的同時加入EPS顆粒，以達到代替部分土顆粒的目的，或者加入泡沫水進行發(fā)泡，以達到增加孔隙率。在考慮經(jīng)濟合理地前提下，現(xiàn)有工藝存在發(fā)泡慢，強度提高慢的問題。并且大部分方法施工起來較繁瑣，受限條件較多。技術(shù)實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種固化土，有效地解決以上所述傳統(tǒng)固化輕質(zhì)土的不足的問題。為達到以上目的，本發(fā)明提供一種固化土，其原料包括干土、水和固化劑，其中在所述固化劑中，以所述干土重量計，包含0.3～0.8％丙烯酰胺、0.005～0.03％過硫酸銨和0.6～1.2％鋁粉。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，以所述干土重量計，所述丙烯酸含量為0.5～0.8％。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，以所述干土重量計，所述丙烯酸含量為0.6～0.8％。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，以所述干土重量計，所述過硫酸銨含量為0.006～0.015％。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，以所述干土重量計，所述過硫酸銨含量為0.008～0.012％。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，以所述干土重量計，以所述干土重量計，所述水的含量為45～60％，所述固化劑還包括12～24％水泥、10～18％生石灰。另外，本發(fā)明還提供一種以上任意所述固化土的制備方法，包括以下步驟：(1)準備原料和模具；(2)在所述模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、過硫酸銨和鋁粉之外的其余固化劑，加水至混合均勻；(3)將丙烯酰胺、過硫酸銨以及鋁粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中攪拌均勻。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，所述制備方法中，在步驟(1)中，所述模具的內(nèi)壁抹油或者凡士林，以便于脫模；模具外壁包裹透氣不透水膜。根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方案，所述制備方法中，在步驟(3)之后還包括封口養(yǎng)護步驟，養(yǎng)護期間保持溫度20-40℃和濕度50-70。根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的固化劑及其制備方法的有益效果在于：(1)相比于傳統(tǒng)的利用水泥、粉煤灰、石膏等作為固化劑加固輕質(zhì)土水穩(wěn)性與耐久性差，且易收縮開裂，本發(fā)明以高分子材料作為固化劑來達到提高強度、穩(wěn)定性與耐久性的目的；(2)通過具體的結(jié)合性添加丙烯酰胺、過硫酸銨兩種高分子材料結(jié)合所制備的固化劑，由于丙烯酸聚合物不溶于一般有機物，在室溫下較其他高分子材料穩(wěn)定，且反應后的聚合物成絮狀，能夠更好的增強土體的結(jié)構(gòu)性，強度更穩(wěn)定，過硫酸銨反應后生物粘結(jié)性好且價格低廉，所以在室內(nèi)試驗過程中較其他高分子材料固化效果更明顯，效果更穩(wěn)定，且造價低廉；(3)本發(fā)明在保證強度、穩(wěn)定性的同時再次降低了土體的自重；以滿足更多工程的需要；(4)通過本發(fā)明制備的固化土質(zhì)量輕，強度高，孔隙率大，從而有效的減輕土體自重，并且在凍融循環(huán)過程中，以及水的沖刷浸泡的過程中保持較好的強度；(5)本發(fā)明固化劑中添加鋁粉，鋁粉作為發(fā)泡劑的一種主要成分，其主要作用是在室溫條件下跟生石灰反應產(chǎn)生氣體，達到增加土體內(nèi)孔隙率，減輕土體本身自重的問題，其次鋁粉在眾多發(fā)泡材料中造價低廉，適用性較廣，且對環(huán)境影響較小，可以采用。附圖說明圖1是本發(fā)明的一種具體實施方案中固化土的制備方法流程圖；圖2是本發(fā)明的一種具體實施方案中固化土制備所使用的模具示意圖。具體實施方式本發(fā)明的一種具體實施方案提供一種固化土，其原料包括干土、水和固化劑，其中在所述固化劑中，以所述干土重量計，包含0.3～0.8％丙烯酰胺、0.005～0.03％過硫酸銨和0.6～1.2％鋁粉。本實施方案中的干土是從自然界取得的土壤進行烘干后所得，舉例來說如黃土、黑土、黏土，優(yōu)選的為黏土。對于丙烯酸的含量，優(yōu)選的，以所述干土重量計，所述丙烯酸含量為0.5～0.8％；進一步優(yōu)選的，所述丙烯酸含量為0.6～0.8％。本實施方案采用的丙烯酰胺為一種白色晶體化學物質(zhì)，該物質(zhì)在水的凈化處理以及紙漿的加工等方面已經(jīng)廣泛應用，較其他高分子材料制備更方便，造價更低廉，并且適合在酸堿不同的土壤中發(fā)生水解反應，生成高分子聚合物，此種聚合物不溶于一般有機物，在室溫下較其他高分子材料穩(wěn)定，且反應后的聚合物成絮狀，能夠更好的增強土體的結(jié)構(gòu)性，強度更穩(wěn)定。對于過硫酸銨的含量，優(yōu)選的，以所述干土重量計，所述過硫酸銨含量為0.006～0.015％，進一步優(yōu)選的為0.008～0.012％。過硫酸銨也是一種易溶于水的高分子材料，可以作為丙烯酰胺等多種固化劑的引發(fā)劑，使固化速率加快，反應后生成的產(chǎn)物粘結(jié)性好，并且，在實際應用中，過硫酸銨的造價低廉，適合大量工程應用。根據(jù)本實施方案，所述固化土中，以所述干土重量計，所述水的含量為45～60％，所述固化劑還包括12～24％水泥、10～18％生石灰。本發(fā)明的另一種具體實施方案提供以上任意一種同化土的制備方法，包括以下步驟：(1)準備原料和模具；(2)在所述模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、過硫酸銨和鋁粉之外的其余固化劑，加水至混合均勻；(3)將丙烯酰胺、過硫酸銨以及鋁粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中攪拌均勻。優(yōu)選的，在步驟(1)中，所述模具的內(nèi)壁抹油或者凡士林，以便于脫模；模具外壁包裹透氣不透水膜。優(yōu)選的，在步驟(3)之后還包括封口養(yǎng)護步驟，養(yǎng)護期間保持溫度20-40℃和濕度50-70。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施例1A準備原料：稱取干土600g，以干土重量計，稱取45％水，以干土重量計，稱取0.3％丙烯酰胺、0.005％過硫酸銨和0.6％鋁粉，以干土重量計，稱取12％水泥、10％生石灰。B準備模具：模具采用塑料模具，尺寸參見圖2，內(nèi)直徑為7cm，一端封口，內(nèi)壁涂抹凡士林，側(cè)面開孔，外壁包裹透氣不透水膜。C制備樣品：在模具中加入干土，加入除丙烯酰胺、過硫酸銨和鋁粉之外的其余固化劑，加水至混合均勻；將丙烯酰胺、過硫酸銨以及鋁粉先溶于剩余的水中，待完全溶解后加入所述模具中攪拌均勻。D養(yǎng)護制樣：將模具封口養(yǎng)護，養(yǎng)護期間保持溫度(30℃)和濕度(60左右)，在達到標準養(yǎng)護期齡(24天)后，截取高度為14cm的樣品。具體制備方法流程參照圖1。實施例2同實施例1，區(qū)別僅在于原料中固化劑和水的含量：以干土重量計，稱取45％水，稱取0.4％丙烯酰胺、0.010％過硫酸銨和0.7％鋁粉，稱取12％水泥、10％生石灰。實施例3同實施例1，區(qū)別僅在于原料中固化劑和水的含量：以干土重量計，稱取50％水，稱取0.5％丙烯酰胺、0.012％過硫酸銨和0.8％鋁粉；以干土重量計，稱取16％水泥、12％生石灰。實施例4同實施例1，區(qū)別僅在于原料中固化劑和水的含量：以干土重量計，稱取50％水，稱取0.6％丙烯酰胺、0.015％過硫酸銨和0.9％鋁粉；以干土重量計，稱取16％水泥、14％生石灰。實施例5同實施例1，區(qū)別僅在于原料中固化劑和水的含量：以干土重量計，稱取60％水，稱取0.7％丙烯酰胺、0.025％過硫酸銨和1.0％鋁粉；以干土重量計，稱取18％水泥、16％生石灰。實施例6同實施例1，區(qū)別僅在于原料中固化劑和水的含量：以干土重量計，稱取60％水，稱取0.8％丙烯酰胺、0.03％過硫酸銨和1.2％鋁粉；以干土重量計，稱取24％水泥、18％生石灰。比較例同實施例1，區(qū)別僅在于原料中不含丙烯酰胺、過硫酸銨和鋁粉。上述實施例中原料的區(qū)別如表1所示：表1水水泥生石灰丙烯酸胺過硫酸銨鋁粉實施例14512100.30.0050.6實施例24512100.40.0100.7實施例35016120.50.0120.8實施例45016140.60.0150.9實施例56018160.70.0251.0實施例66024180.80.0301.2比較例451210---(注：以上各原料組分均是以對應實施例所加入的干土重量為基礎，計算其所占質(zhì)量百分比(％))性能檢測與對比分析對實施例1-6的樣品以及比較例的樣品進行稱重、測量拉伸強度，以及孔隙率，具體測量數(shù)據(jù)如下表所示：表2通過上述對比試驗可知：添加了本發(fā)明的所述范圍的丙烯酸胺、過硫酸銨和鋁粉固化劑的樣品(實施例1-6)明顯比未添加相應固化劑的樣品在強度和孔隙率上有所增強。而且原料重量相近情況下時，實施例1-2的樣品的重量和比較例樣品重量相比較，重量減輕。而且本試驗制備的固化輕質(zhì)土通過加入發(fā)泡劑成分增大孔隙率的方式使土體自重減輕，又通過加入固化劑成分使土體固體顆粒之間的結(jié)構(gòu)更緊密，更穩(wěn)定，這樣在保證土體結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的前提下制備出滿足要求的輕質(zhì)土。對于固化輕質(zhì)土相對于普通軟土以及路基填料密度對比如表3所示：表3以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3