一种用于疏浚土高强度固化的激发剂及其应用的制作方法

1.本发明属于建筑工程材料领域，尤其是涉及一种用于疏浚土高强度固化的激发剂及其应用。


背景技术：

2.水运工程航道整治过程中会产生的大量疏浚弃土，疏浚弃土不仅占用大量土地资源而且有可能对周边环境产生不利的影响，因此，开展疏浚土在水运工程中的综合利用研究，掌握航道工程典型段疏浚土的物理力学性质和结构组成特点，建立疏浚土的结构性能的评价体系，指导其在长江航道生态工程中转化利用的合理方式，对于合理指导利用疏浚弃土，促进经济社会协调发展和水生态文明建设具有重要意义。这些疏浚土含水率高、压缩量高、承载力低，强度低，不能直接进行工程利用，现有的方法一般对疏浚土进行固化处理，在使用固化剂将疏浚土固化后，力学性质得到提高，而进一步加入激发剂后，可以很好的提升疏浚土的固化效果，疏浚土固化后可应用于航道护坡工程、道路以及堆场填料工程等。
3.常用疏浚土固化用激发剂主要是生石灰。而由于加入的生石灰使强度提升的幅度过小，因此在寻找更加有效提升强度的激发剂配方。申请号为2018113448334的专利虽然在原有固化剂基础上加入了氯化钙和高锰酸钾激发材料，降低了污染除了恶臭，但强度方面提升的效果还不是特别的显著；申请号为2019108587967的专利中发明了一种基于工业废料和复合激发剂的水泥基海相软土固化剂，其组分及质量百分比含量为：硅酸盐水泥30％～40％、原状灰废料30％～40％、生石膏10％～15％、电石渣废料8％～15％、纤维1％～3％、复合激发剂5％～15％(硅酸钠3％～7％和氯化钙2％～8％)，该发明实现软土的高效就地处理和循环再利用，但固化产物经检测无侧限抗压强度还是不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明旨在提出一种用于疏浚土高强度固化的激发剂及其应用，以利用物理结合化学方法能够使疏浚土快速固化，能够有效、快速地降低疏浚土含水率，同时固化提高疏浚土的强度，使其达到工程应用的条件。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.一种用于疏浚土高强度固化的激发剂，按质量份数计包括以下组分：
7.水玻璃0.5-1.5份、醋酸乙酯0.2-1份、三乙醇胺0.5-1份、纳米硅粉0.5-1份、脲醛树脂0.5-1份、木质素磺酸钙0.5-1.5份、高锰酸钾0.5-1份。所述激发剂的使用方法包括以下步骤：
8.将灰体、激发剂及疏浚土按质量比为20:3:77进行混合，所述灰体包括水泥及矿渣粉，水泥与矿渣粉的质量比为44:56；优选地，所述水泥为硅酸盐po42.5号水泥，所述矿渣粉为s95级矿渣粉。
9.本发明中的激发剂适用于多种土质，在淤泥质土中，激发剂中的高锰酸钾使粘土中的有机质发生裂解和分解,形成小分子或单体,改变其结构使之凝聚，经过高锰酸钾的脱
烷烃、侧链氧化、醇化等作用后，就实现了有机质大分子的裂解；
10.在砂性土中，水玻璃和醋酸乙酯会使砂性土的强度大大提高，水玻璃遇到土中的高价金属离子或ph值低于9的孔隙水便生成硅酸钙或硅胶颗粒,填塞土颗粒间的孔隙,从而提高土体强度。水玻璃与土之间除了生成沉淀填塞之外,还有水玻璃在土颗粒间的化学胶结作用；
11.在ph值偏高的土质中，三乙醇胺可有效的提高早期的强度；激发剂中的木质素磺酸钙是天然高分子材料，在高锰酸钾作用下可以被氧化成自由基，引进一个新的亲水基团，同时增长分子量，增长其表面活性；接着脲醛树脂会在增长的分子量的基础上，会在其中形成网络状框架结构，从而提高固化土强度；
12.灰体中水泥与水发生水化反应后可以生成水化硅酸钙，但水化硅酸钙胶凝结合不够紧密的特点，因此激发剂中的纳米硅粉就起到了进一步胶凝作用，纳米硅粉水泥土的固化机理归纳为水泥的凝结硬化、火山灰效应、离子交换吸附以及填充效应四个方面，在水泥土中加入纳米硅粉可显著提高其强度。
13.进一步地，所述水玻璃的分子式为na2o
·
nsio2，其中模数n为3.6。
14.进一步地，所述醋酸乙酯的纯度＞99.7％，含水率＜0.05％，密度为0.9g/cm3。
15.进一步地，所述三乙醇胺的纯度＞99％，密度为1.122-1.127g/cm3。
16.进一步地，所述纳米硅粉的纯度＞99％，比表面积为40m2/g。
17.进一步地，所述脲醛树脂以甲醛及尿素为原料制成，甲醛与尿素的摩尔比为1.5-2:1，脲醛树脂的分子量平均为10000。
18.进一步地，所述木质素磺酸钙中木质素含量为50％-65％，ph值为4-6。
19.进一步地，所述高锰酸钾分子量为158.03。
20.如上所述的激发剂在疏浚土固化领域的应用。
21.相对于现有技术，本发明所述的用于疏浚土高强度固化的激发剂及其应用具有以下优势：
22.本发明所述的激发剂利用物理结合化学方法能够使疏浚土快速固化，能够有效、快速地降低疏浚土含水率，提高疏浚土的固化强度，通过向疏浚土中添加本发明中的激发剂，经过搅拌混合、养护，使固化材料活性大幅度增加，进一步激发了疏浚土的固化效果，提升了其无侧限抗压强度，使其达到工程应用的条件。
附图说明
23.图1为本发明实施例1-5与对比例固化得到的土体力学性能变化趋势对比图。
具体实施方式
24.除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
25.下面结合实施例来详细说明本发明。
26.实施例1
27.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发
剂按质量份数配比为：na2o
·
nsio2(水玻璃)0.5份，醋酸乙酯0.5份，三乙醇胺1.5份，纳米硅粉0.5份，脲醛树脂0.5份，木质素磺酸钙0.8份，高锰酸钾0.5份。将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到17.6mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到19.9mpa。
28.实施例2
29.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发剂按质量份数配比为：na2o
·
nsio2(水玻璃)0.8份，醋酸乙酯0.6份，三乙醇胺1.5份，纳米硅粉0.6份，脲醛树脂0.8份，木质素磺酸钙0.8份，高锰酸钾0.6份。将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到19.1mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到21.7mpa。
30.实施例3
31.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发剂按质量份数配比为：na2o
·
nsio2(水玻璃)1份，醋酸乙酯0.7份，三乙醇胺1.5份，纳米硅粉0.7份，脲醛树脂0.8份，木质素磺酸钙1份，高锰酸钾0.8份。将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到24.6mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到27.9mpa。
32.实施例4
33.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发剂按质量份数配比为：na2o
·
nsio2(水玻璃)1.2份，醋酸乙酯0.8份，三乙醇胺1.5份，纳米硅粉0.8份，脲醛树脂1份，木质素磺酸钙1份，高锰酸钾0.8份。将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到25.9mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到28.1mpa。
34.实施例5
35.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发剂按质量份数配比为：na2o
·
nsio2(水玻璃)1.5份，醋酸乙酯1份，三乙醇胺1.5份，纳米硅粉1份，脲醛树脂1份，木质素磺酸钙1.5份，高锰酸钾1份。将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到26.6mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到29.3mpa。
36.对比例
37.灰体按质量百分数配比为：po42.5号普通硅酸盐水泥44wt％，矿渣粉56wt％。激发剂选用常见激发剂naoh,将上述配比制出的按灰体20％，激发剂3％与疏浚土77％的比例混合后，均匀搅拌并制模养护，养护7天后，从模内取出的土体力学性质发生明显变化，其无侧限抗压强度达到15.2mpa，养护28天后，其无侧限抗压强度可以达到17.4mpa。
38.实施例1-5及对比例固化得到的土体力学性能变化趋势如图1所示，经检测本发明
中的激发剂在疏浚土固化效率及固化效果上明显优于现有技术中的激发剂，进一步提升了无侧限抗压强度，具有良好的社会效益及应用前景。
39.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。