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土壤固化剂

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土壤固化剂

 

土壤固化剂配方


技术介绍:

土壤固化剂是土壤固化外加剂的简称,是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。根据需要加固的土壤的物理和化学性质,只需掺入一定量的固化剂,经搅拌、压实处理,即可达到需要的性能指标。

土壤固化剂是一种新型环保筑路材料,加入土壤中通过与无机结合料、土壤和水的物理和(或)化学反应,改善土壤工程性能的外加剂。按固化剂的形态分为液体土壤固化外加剂和粉体土壤固化外加剂。将土壤固化成密实板体,改善土壤的抗压强度、水稳定性、冻稳定性等工程性能。节省或替代水泥、石灰、砂砾等材料,用于各种等级道路的路基处理和各种建筑场地的地基处理,也可以直接铺筑低等级道路、景观道路或临时道路,还可用于农业和水利建设的土工工程。

土壤固化剂与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质,能将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来,使得土壤胶团表面电流降低,胶团所吸附的双电层减薄,电解质浓度增强,颗粒趋于凝聚,体积膨胀而进一步填充土壤孔隙,在压实功的作用下,使固化土易于压实和稳定,从而形成整体结构,并达到常规所不能达到的压密度。经过土壤固化剂处理过的土壤,其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高,从而延长了道路的使用寿命,节省了工程维修成本,是当前理想的筑路材料选择。

土壤固化剂起源于上个世纪五十年代的美国等发达国家,主要是用于替代传统的水泥、石灰和粉煤灰等固化材料,其特点是用量少、效率高和性能可调,已广泛应用于道路、水利、机场跑道和坡道土保持等领域。与传统固化材料相比,它除了有卓越的工程性质外还有通过配方设计可做到与生态和谐统一的优势,能够做到不破坏原有的土壤生态环境,是经济环境上理想的固化材料之一。

土壤固化剂从形态上可分为粉体和液体,而从组成上可分为无机型、有机型和生物酶型等三大类,各有优缺点。无机型土壤固化剂是在水泥、石灰石等基础上进行改进而来,粉体型为主,稳定性好成本低但容易干裂,前期强度不够理想;有机型是以大分子为主成分的液体固化剂,用量少,易于强度控制和调变抗水性但通常其适用范围有限,对于高分子型的则易老化;生物酶类固化剂属于生物固化剂,对高塑型黏土固化效果明显但制备成本较高且容易降解而影响寿命。因此,扬长避短,复配性的固化剂成为了当下行业发展的主流。

理化性质:

物理状态:液体或者粉末,溶于水;
稳定性:可以长期储存和正常条件下运输。
毒性:无毒、无害、无腐蚀、无污染。
燃点:不燃烧。
掺量:液体土壤固化剂的掺量为万分之1.2到万分之3,固体的土壤固化剂的掺量为8%到20%,具体掺量要考虑经济成本和室内试验结果。

应用范围:

土壤固化剂可广泛应用于各种等级公路的路基,底基层,基层,软基。也能广泛用于乡村道路路基路面建设,工矿重载公路的建设,飞机跑道,大型停车场以及其他场地的地面硬化。也可以用于免做面层的原生态道路,如绿色生态园区、景区、农林牧区、高尔夫球场区等。

特性优势:

1、提高抗压强度:土壤固化剂可提高土壤的密实度和柔韧性。经压实、养护后,其抗压强度较同量传统材料相比可提高1-3倍以上,既能就地把土壤处理成坚实的路基,同时还可添加其它无机废渣材料以提升协同效应,不但能大幅提高抗压强度,同时还能增强其它无机废弃物的经济转化。

2、提高水稳定性:加入土壤固化剂后,改变了土壤等颗粒表面的离子状态,从而使土壤由亲水性改变为“厌水性”,封闭土壤的毛细管,压实后水分难以深入,稳定性大幅提升。

3、提高抗冻稳定性:提高抗冻性的根本在于提高其水稳定性和吸水性,由于本固化土吸水率很低、水稳定性很好,其水在其中结冰后对其造成的影响就非常的小。故抗冻融性非常优秀,可达到零下45℃以下。

4、重金属固化:加入土壤固化剂来改变土壤的理化性质, 并通过重金属的吸附或沉淀作用来降低其生物有效性。污染土壤中的有害重金属被固定后,不仅可减少向土壤深层和地下水迁移, 而且有可能重建植被。

5、节能环保:传统筑路材料开采破坏植被,污染环境。尤其是石灰,水泥生产中要消耗大量的煤炭资源并释放大量的二氧化碳温室气体,加剧了全球温室效应。该技术减少了这些传统胶结材料的使用量,有利于节省资源和能源,有利于生态环境的保护。挖河采沙、炸山碎石会破坏自然,污染环境,采用本项技术以广泛分布随处可取的土壤替代砂石料,有利于公路的可持续发展,符合我国建设资源节约型、环境友好型社会的要求。

6、施工工艺简单:土壤固化剂渗透性好,与土的和易性好,使土易于压实,便于施工。所用的施工机械和传统筑路所用机械设备基本相同,劳动力需求量减少,施工工艺简单,工人只需简单培训即可上岗。

7、可延使用寿命,降低养护成本:经过土壤固化剂处理过的土壤,其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等都得到很大提高,表层不受热、霜冻或潮气等自然条件的影响,从而延长了道路的使用寿命,节省了工程维修成本。

8、具有广泛的实用性:由于它比传统的水泥、石灰等土壤胶结材料具有更好的性能和经济、环境效益,还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶结材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题,具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性,已经被广泛应用于公路的基层及底基层、建筑地基的处理等领域。

9、使用方便:易于运输和储存:高浓缩、用量少、运输费用低,供应半径大;不燃烧、不爆炸、室温下可储存一年以上。

一、土壤固化剂(液体)

土壤固化剂对生态环境无破坏无影响,是环保型筑路材料。它将土体“亲水性”变为“厌水性”,从根本上克服“水侵”造成的结构病害,延长公路使用周期,节约道路养护费用。

掺配比例:0.01%~0.02%

水溶性:完全溶解于水 焚烧能力:基本不可燃

易爆能力:不可爆 颜色气味:酱黑色,半透明,无刺激性气味。

土壤固化剂原料包括:萘系聚合物、生物质多糖、羟基化合物、磺酸盐化合物、无机盐化合物、水。采用特定无机盐化合物和萘磺酸钠甲醛缩合物之间的复配使用,发现在特定配比下,可以削弱土壤颗粒与水之间的结合能力,提高土壤的稳定性。对土壤的固化效果好,保证了土壤具有较好的机械强度,在工程使用的过程中减少了工程造价的成本,经济效益高。

作用机理:

1、土壤固化剂与含有一定水分的土壤混合后,在土壤中形成网状结晶体,穿插在土壤颗粒空隙间形成强度骨架。

2、土壤固化剂的成分和土壤颗粒参加化学反应,激发土壤的自身物质生成不溶于水的坚硬物质,填充在强度骨架之中,使固化土形成不可逆的坚实板体,并具有良好的耐久性。

3、固化剂溶液中的高价离子可以改变土壤颗粒表面电性,降低土壤颗粒的水膜厚度,提高土壤颗粒间的吸附力,增大密实度,降低渗水性。

4、土壤经过粉碎、拌合和压实等物理外力的作用下,土壤颗粒彼此靠近,从而减少被固化土的空隙,使固化体系进一步密实,从而具有较强的承载能力和防水能力。

性能优点:

1、生产成本低廉、工艺简单、固化效果极佳,可大规模化工业生产;

2、对土壤的固化效果好,保证了土壤具有较好的机械强度,在工程使用的过程中减少了工程造价的成本,经济效益高;

3、采用特定无机盐化合物和萘磺酸钠甲醛缩合物之间的复配使用,发现在特定配比下,可以削弱土壤颗粒与水之间的结合能力,提高土壤的稳定性。

二、土壤固化剂(粉体)

1、土壤固化剂(固粉型):目前,通常采用土壤固化剂对土体进行改良。土壤固化剂与土料混合搅拌,土壤固化剂与土颗粒发生水解与水化反应,形成胶凝物,土颗粒间粘结力和土颗粒表面作用力增强,土体更加密实,提高了土体强度和水稳定性,增加承载力,降低养护维修成本,延长路基的使用寿命,有效提高与改善土体性能,是一种复合型土工加固材料,对土体的物理与化学性质进行有效与快捷地改善,以满足工程项目建设需求。

传统加固材料如石灰、水泥与粉煤灰等单一土壤固化剂加固由于易出现干缩裂缝等问题,已经不能满足复杂工程的建设要求。本土壤固化剂含有固化组分、增强组分和木质素纤维,应用于土体改良中,可以明显提高土体的抗压强度、抗裂性和水稳定性。将其与特定的固化组分(如水泥、矿渣、石灰和石膏)配合使用,特别是在引入特定的增强组分(如水玻璃和/或硅灰)的情况下,可以明显提高土体的抗压强度、抗裂性、耐久性和水稳定性,且价格低廉,具有良好的应用前景。

2、土壤固化剂(固废型)

土壤固化剂是一种用于固化各类土壤的新型节能环保工程材料。它与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质,以达到提高土质强度、改善土壤压实性的目的。土壤固化剂延长了道路的使用寿命,节省了工程维修成本,经济环境效益俱佳,是当前理想的筑路材料选择。

当前国内市场上的土壤固化剂类型有聚合物型、离子型、生物酶型。但现有的土壤固化剂在性能上不能满足所有土壤或一些固废物的固化,比如湿陷性黄土、高液限土、风积沙、各种矿渣等完全固化不了。此外,现有的土壤固化剂需要加一定比例的水泥和生石灰,不符合环保、节能的新要求,且固化强度不够高,7天无侧限抗压强度在1.8~2.0MP,后期强度会逐渐减弱,满足不了国家道路标准的要求。因此,有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。

本土壤固化剂成分中含有大量煅烧后的固废材料,一方面对固废材料进行了二次利用,环保节能。另一方面,固废材料加上偏硅酸钠、木质素、萘磺酸钠甲醛缩合物、聚丙烯酰胺以及羟甲基纤维素的综合作用,对矿渣、风积砂、高液限土以及湿陷性黄土起到了良好的固化效果,其固化后的材料强度高于2MP,且使用该土壤固化剂进行固化的过程中无需添加水泥等有机结合料,施工方式更简单、也节约了更多的施工时间。

三、抗疏力土壤固化剂(稳定剂)

抗疏力土壤固化剂(稳定剂)具有稳固土体、提高土体承载力、防止土中渗流、加速土体石化过程之特性;可解决诸多土力学难题,具有广泛的实用性。将其加入碎石、砂、粘土的混合料中,可以使混合料具有极强的抗水性能和较高的密实度,从而形成较强的力学强度。

任何粘性土壤都具有再石化的特性,只是这一过程的完成需要很长的时间和很大的压力。通过加入抗疏力土壤稳定剂,能够加速土壤石化的自然进程。抗疏力土壤稳定剂不是通过粘合剂或氧化剂起作用的,而是通过降低土壤界面活性,使土壤微粒产生不可逆转的凝聚,很大程度上破坏粘附土壤的水膜,使土壤内部产生结合力,导致土壤的含水量,特别是土壤的毛细渗透大大减少和放慢,从而降低土微粒的界面活性。

抗疏力土壤固化剂(稳定剂)能够改变土颗粒结构、排列组合、减少土体内水和气体比例、降低土微粒界面活性,且用量极小(用量为重量比的0.1%),成本较低。

抗疏力土壤固化剂(稳定剂)用于道路铺设,水利防渗,对磷石膏的环保处理,边坡治理、山体滑坡治理、泥石流治理、土壤沙化治理、霾治理以及石雕艺术品修复的应用。

技术服务:土壤固化剂技术资料费380元,含原料介绍、生产配方、工艺流程、性能指标等。

 

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