公路邊坡粉沙土固化劑及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)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(qiáng)劑：1%-3%，緩凝劑：0.001%-0.1%，增稠劑：0.01%-1%，纖維：0.1%-3%，草種：余量。本發(fā)明的固化劑引入了膨脹劑和纖維，相比現(xiàn)有技術(shù)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(jié)構(gòu)，也給植被以生長(zhǎng)空間;采用低品質(zhì)粉煤灰，有利于變廢為寶和環(huán)保。
【專(zhuān)利說(shuō)明】公路邊坡粉沙土固化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種公路邊坡粉沙土固化劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)粉砂土邊坡一般采用的邊坡防護(hù)方法有工程防護(hù)和綠化防護(hù)，工程 防護(hù)主要采用砌石和水泥混凝土砌塊，此方法造價(jià)高對(duì)環(huán)境影響較大，綠化防護(hù)對(duì)邊坡的 砂土防護(hù)效果不佳，水土流失依然十分嚴(yán)重。高等級(jí)公路邊坡粉砂土固化劑以邊坡現(xiàn)有沙 土混入粉砂土固化劑，使用簡(jiǎn)單工具拍實(shí)達(dá)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(jié)外，具有一定的強(qiáng)度和抗沖刷性能；也能夠混入一些生長(zhǎng)迅速、根系發(fā)達(dá)的草 種，在固結(jié)狀態(tài)下能生根發(fā)芽。該材料施工方便、成本低對(duì)環(huán)境影響小，使邊坡的抗壓強(qiáng)度 達(dá)到2兆帕以上抗沖刷性能得到極大提高。目前該材料在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基本完成，主要性能 達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，初步進(jìn)行了工程性試驗(yàn)，效果良好。該材料正逐步在高等級(jí)公路粉砂土邊 坡防護(hù)中應(yīng)用，結(jié)合土工布使用，對(duì)節(jié)約成本，其經(jīng)濟(jì)效益將更加明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種成本較低、對(duì)邊坡砂土防護(hù)效果較好的公 路邊坡粉沙土固化劑及其制備方法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)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(qiáng)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：余量。
[0005] 所述水泥為硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、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(jí)或二級(jí)或低品質(zhì)粉煤灰工業(yè)廢渣，粉煤灰的添加一方面有利于 降低成本、降低用水量，且通過(guò)發(fā)揮火山灰活性確保固化膠結(jié)體后期強(qiáng)度仍能增長(zhǎng)；另一方 面有利于變廢為寶，有助于解決堆積如山的低品質(zhì)粉煤灰污染環(huán)境的問(wèn)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(qiáng)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，緩凝劑適于調(diào)整攪拌好的固結(jié)材料與施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度的適應(yīng)性。
[0012] 所述增稠劑為膨潤(rùn)土、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性 石蠟樹(shù)脂、卡波樹(shù)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復(fù)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(zhǎng)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 的一種或多種復(fù)合而成。
[0014] 所述公路邊坡粉沙土固化劑的制備方法為： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l-5min ;然后依次加入高聚物、超塑化劑、早強(qiáng) 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續(xù)攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
[0015] 所述公路邊坡粉沙土的制備方法為： (1)制作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌10-50S，加入適量水后，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(shè)置一條伸縮 縫。
[0017] (3)養(yǎng)護(hù)：將攤鋪漿體后的邊坡保濕養(yǎng)護(hù)；待強(qiáng)度達(dá)到IMPa以上，即可使用，但仍 需適量保濕，以確保草苗生長(zhǎng)。
[0018] 本發(fā)明的技術(shù)效果：（1)抗裂性：針對(duì)普通固化劑固化沙土后容易開(kāi)裂的問(wèn)題，本 發(fā)明引入了膨脹劑和纖維。通過(guò)引入膨脹劑，收縮率控制在600微應(yīng)變以?xún)?nèi)；相比與現(xiàn)有技 術(shù)的固化劑固化沙土的收縮率降低了 40%。收縮率試驗(yàn)方法：砂漿收縮率試驗(yàn)方法。通過(guò) 引入纖維，提高了固化體的抗裂性。通過(guò)引入纖維，固化體抗裂性能明顯提高。相比于未摻 固化劑的固化體，采用本申請(qǐng)的固化劑后，開(kāi)裂寬度低于〇.5mm，開(kāi)裂面積降低了 30%，開(kāi)裂 長(zhǎng)度降低了 50%?？沽研阅茉囼?yàn)方法：GB 50082-2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試 驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于抗裂性能的試驗(yàn)方法。（2)綠化性：通過(guò)引入膨脹劑，控制孔隙結(jié)構(gòu)，并 加入草種，既可固化，也給植被以生長(zhǎng)空間。（3)環(huán)保性：本技術(shù)可采用大摻量的低品質(zhì)粉 煤灰，有利于變廢為寶，有助于解決堆積如山的低品質(zhì)粉煤灰污染環(huán)境的問(wèn)題。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1 本實(shí)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(jí)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(qiáng)劑：氯化鈣1%， 緩凝劑：葡萄糖0. 1%， 增稠劑：膨潤(rùn)土 〇. 5%， 纖維：天然植物纖維2%， 草種：余量。
[0020] 實(shí)施例2 本實(shí)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(cuò)酸鹽水泥55%, 粉煤灰：一級(jí)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(qiáng)劑：三乙醇胺3%， 緩凝劑：檸檬酸三鈉〇. 1%， 增稠劑：改性石蠟樹(shù)脂1%， 纖維：聚丙烯纖維3%， 草種：余量。
[0021] 實(shí)施例3 本實(shí)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(jí)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(qiáng)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(rùn)土 〇. 05%，聚乙烯醇0. 05%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：余量。
[0022] 實(shí)施例4 本實(shí)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：普通硅酸鹽水泥40%，抗硫酸鹽水泥25%， 粉煤灰：二級(jí)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(qiáng)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：余量。
[0023] 實(shí)施例5 本實(shí)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(jí)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(qiáng)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(rùn)土 〇. 05%，改性石蠟樹(shù)脂0. 01%，甲基纖維素0. 01%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：余量。
[0024] 實(shí)施例6 本實(shí)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：普通硅酸鹽水泥30%，快硬硫鋁酸鹽水泥30%， 粉煤灰：一級(jí)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(qiáng)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：余量。
[0025] 實(shí)施例7 本實(shí)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：普通硅酸鹽水泥20%，快硬硫鋁酸鹽水泥20%，抗硫酸鹽水泥20%， 粉煤灰：一級(jí)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(qiáng)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(rùn)土 〇. 05%， 纖維：聚丙烯纖維2%， 草種：余量。
[0026] 實(shí)施例8 本實(shí)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：硅酸鹽水泥30%，快硬硫鋁酸鹽水泥15%，抗硫酸鹽水泥15%， 粉煤灰：一級(jí)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(qiáng)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(rùn)土 〇. 05%，甲基纖維素0. 05%， 纖維：天然植物纖維1%， 草種：余量。
[0027] 實(shí)施例9 本實(shí)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：硅酸鹽水泥20%，快硬硫鋁酸鹽水泥20%，抗硫酸鹽水泥22%， 粉煤灰：一級(jí)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(qiáng)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(rùn)土 〇. 05%，聚乙烯吡咯烷酮0. 05%， 纖維：聚丙烯腈纖維0. 5%， 草種：余量。
[0028] 實(shí)施例10 本實(shí)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(zhì)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(qiáng)劑：硫酸鈉2%， 緩凝劑：麥芽糖〇. 05%， 增稠劑：膨潤(rùn)土 〇. 5%，聚丙烯酰胺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：余量。
[0029] 實(shí)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復(fù)合而成。
[0030] 實(shí)施例1-10中公路邊坡粉沙土固化劑的制備方法為： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l-5min ;然后依次加入高聚物、超塑化劑、早強(qiáng) 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續(xù)攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
[0031] 實(shí)施例1-10中公路邊坡粉沙土的制備方法為： (1)制作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌10-50S，加入適量水后，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(shè)置一條伸縮 縫。
[0033] (3)養(yǎng)護(hù)：將攤鋪漿體后的邊坡保濕養(yǎng)護(hù)，待強(qiáng)度達(dá)到IMPa以上，即可使用；但仍 需適量保濕，以確保草苗生長(zhǎng)。
[0034] 采用固化劑固化粉沙土硬化漿體性能見(jiàn)下表：

【權(quán)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% ; 其特征在于：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(qiáng)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：余量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：所述水泥為硅酸鹽水 泥、普通硅酸鹽水泥、快硬硫鋁酸鹽水泥、抗硫酸鹽水泥中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：所述早強(qiáng)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(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：所述增稠劑為膨潤(rùn)土、 聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、改性石蠟樹(shù)脂、卡波樹(shù)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 種或多種復(fù)合而成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的公路邊坡粉沙土固化劑，其特征在于：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(zhǎng)度為4?10mm。
9. 一種如權(quán)利要求1的公路邊坡粉沙土固化劑的制備方法，其特征在于公路邊坡粉沙 土固化劑制備方法為 ： 首先加入水泥、粉煤灰和膨脹劑，攪拌l_5min ;然后依次加入高聚物、超塑化劑、早強(qiáng) 齊U、緩凝劑、增稠劑，繼續(xù)攪拌5min-10min，攪拌速度為IOOrpm?500rpm。
10. -種如權(quán)利要求1的公路邊坡粉沙土的制備方法，其特征在于公路邊坡粉沙土的 制備方法為： (1)制作漿體：將粉沙土、固化劑低速攪拌l〇-5〇s，加入適量水后，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(shè)置一條伸縮縫； (3) 養(yǎng)護(hù)：將攤鋪漿體后的邊坡保濕養(yǎng)護(hù)；待強(qiáng)度達(dá)到IMPa以上，即可使用，但仍需適 量保濕，以確保草苗生長(zhǎng)。
【文檔編號(hào)】C04B28/04GK104310905SQ201410533219
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】陳贊, 何偉興, 冷一杰 申請(qǐng)人:江蘇鼎泰工程材料有限公司