一種粉質(zhì)土路基固化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及到一種粉質(zhì)土路基固化劑及其制備方法。其由A組分、B組分、C組分組成，三者質(zhì)量比(10-20):(90-80):(13-23)；所述A組分按質(zhì)量份計(jì)，包括55-65份丙烯酸酯Ⅰ、20-30份丙烯酸酯Ⅱ、4-6份偶聯(lián)劑、5-15份酸酐、250-350份溶劑、1-1.2份引發(fā)劑；所述B組分按質(zhì)量份計(jì)，包括208-416份硅酸酯、36-72份水；所述C組分按質(zhì)量份計(jì)，包括10-20份樹脂、2-3份偶聯(lián)劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述固化劑無毒、穩(wěn)定性高、粘度低、固化適中，便于施工。實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場施工證明，其滲透能力強(qiáng)、耐水性好，結(jié)合能力強(qiáng)，能使土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，從而提高路基的整體強(qiáng)度。
【專利說明】一種粉質(zhì)土路基固化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，涉及到一種粉質(zhì)土路基固化劑及 其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國的黃土分布范圍、厚度和地層的完整性均居世界之冠，黃土是一種以粉粒為 主、多孔隙、弱膠結(jié)的黃色第四紀(jì)沉積物。我國黃土地區(qū)高速公路在修建過程中經(jīng)常遇到粉 質(zhì)土路基的壓實(shí)問題，在接近最佳含水量狀態(tài)下，增加碾壓遍數(shù)、增大壓實(shí)功、減小松鋪厚 度，都無法達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)。這種土粘粒含量少，塑性指數(shù)小，毛細(xì)現(xiàn)象嚴(yán)重，干時(shí)易 被風(fēng)蝕，浸水后很快濕透，易發(fā)生凍漲和翻漿，水飽和時(shí)有振動(dòng)液化現(xiàn)象。用它作為路基填 料存在壓實(shí)困難、強(qiáng)度不夠、穩(wěn)定性差，路基邊坡極易發(fā)生沖刷而造成失穩(wěn)現(xiàn)象。因此，粉質(zhì) 土路基的合理加固措施一直是我國黃土地區(qū)高速公路建設(shè)中亟需解決的工程問題。
[0003] 在國內(nèi)外的施工當(dāng)中，經(jīng)過長期的實(shí)踐，在公路中形成了多種形式的路基處理方 法，所采用方法的有換填墊層法、深層密實(shí)法、置換法、排水加固法、化學(xué)加固法等。其中化 學(xué)加固法就是利用固化劑與土體發(fā)生反應(yīng)以達(dá)到加固路基承載力之目的的方法。現(xiàn)在研制 了多種類型的固化劑，但多數(shù)是用于加固粘性土、淤泥質(zhì)等土的。這些固化穩(wěn)定材料在固化 粉質(zhì)土?xí)r會(huì)遇到一些特有的問題，主要體現(xiàn)在早強(qiáng)差、收縮大、易開裂、穩(wěn)定性（水穩(wěn)性、凍 穩(wěn)性、熱穩(wěn)性）差等，用這些固化劑進(jìn)行粉質(zhì)土的路基加固施工，按照《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn) 評定標(biāo)準(zhǔn)》來進(jìn)行壓實(shí)度檢驗(yàn)并不能完全保證路基的工程質(zhì)量，其強(qiáng)度和穩(wěn)定性不能滿足 要求，并且路基土極易吸水聚冰凍脹翻漿，從而導(dǎo)致路面因強(qiáng)度損失而開裂，大大縮短公路 的使用壽命。
[0004] 因此，針對該類土的特性，研制合適的固化劑，以滿足路基的技術(shù)要求，從而提高 黃土地區(qū)公路建設(shè)質(zhì)量、使用品質(zhì)和長期使用性能對黃土地區(qū)公路建設(shè)的發(fā)展有重要的現(xiàn) 實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種無毒、穩(wěn)定性高、粘度低、滲透性強(qiáng)、固化 適中、便于施工的粉質(zhì)土路基固化劑及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述固化劑由A組分、B組分、C組分組成， 三者質(zhì)量比（10-20):(90-80):(13-23);所述A組分按質(zhì)量份計(jì)，包括55-65份丙烯酸酯 I、20-30份丙烯酸酯II、4-6份偶聯(lián)劑、5-15份酸酐、250-350份溶劑、1-1. 2份引發(fā)劑；所 述B組分按質(zhì)量份計(jì)，包括208-416份娃酸酯、36-72份水；所述C組分按質(zhì)量份計(jì)，包括 10-20份樹脂、2-3份偶聯(lián)劑。
[0007] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述丙烯酸酯I為丙烯酸丁酯。本發(fā)明 所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述丙烯酸酯II為甲基丙烯酸羥乙酯或/和甲基丙烯 酸-2-羥基乙酯。
[0008] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑HK550、HK560、 HK570中的一種或幾種。
[0009] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述酸酐為順丁烯二酸酐。本發(fā)明所述的 一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述溶劑為乙酸乙酯。
[0010] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈。本發(fā)明所述 的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述硅酸酯為正硅酸乙酯。
[0011] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述樹脂為液態(tài)雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0012] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑的制備方法，所述制備方法具體步驟如下： DA組分的制備：按配比取各原料，于70°C進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙烯酸樹脂預(yù)聚體，即A 組分；2)B組分的制備：按配比取各原料，在室溫下進(jìn)行水解反應(yīng)，得到水解產(chǎn)物有機(jī)硅，即 B組分；3) C組分的制備：按配比取各原料，在室溫下進(jìn)行混合，得到C組分；4)按配比分別 將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻，直至環(huán)氧樹脂充分溶解， 即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
[0013] 本發(fā)明所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，所述A組分按質(zhì)量份計(jì)，還包括1-2份的 4_ (4-氯甲烷氧基苯基）-3-乙基-1H-1，2, 4-三唑-5 (4H)-酮。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用溶膠-凝膠法制備了三元體系新型有機(jī)-無機(jī)雜化 土壤固化材料，即丙烯酸-有機(jī)硅-環(huán)氧樹脂體系固化劑。本發(fā)明所述粉質(zhì)土路基固化劑 無毒、穩(wěn)定性高、粘度低、固化適中，便于施工。實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場施工證明，其滲透能力強(qiáng)、耐水性 好，結(jié)合能力強(qiáng)，固化劑在粉質(zhì)土路基中固化后形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在各空隙之間形成一種 以土質(zhì)為基體，以丙烯酸-有機(jī)硅-環(huán)氧樹脂體為增強(qiáng)劑的復(fù)合材料，使土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更 加致密，從而提高路基的整體強(qiáng)度。經(jīng)此固化劑處理過的粉質(zhì)土，其強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模 量、CBR、彎沉值等性能都得到了很大的提高，從而延長了道路的使用壽命，節(jié)省了工程維修 成本，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益俱佳，是當(dāng)前理想的筑路材料選擇。本發(fā)明將在交通建設(shè)領(lǐng)域發(fā)揮巨大 作用，市場前景廣闊。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合具體的實(shí)施例對本發(fā)明所述的粉質(zhì)土路基固化劑及其制備方法做進(jìn)一 步說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0016] 實(shí)施例1
[0017] DA組分的制備：將甲基丙烯酸甲酯62份、偶聯(lián)劑HK5504份、甲基丙烯酸羥乙酯 23份、順丁烯二酸酐11份混合，加入310份的乙酸乙酯溶劑，在1份引發(fā)劑偶氮二異丁腈作 用下，于70°C反應(yīng)2h進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙烯酸樹脂預(yù)聚體，即A組分。
[0018] 2)B組分的制備：將正硅酸乙酯208份、水36份在室溫下水解，得到水解產(chǎn)物有機(jī) 硅，即B組分。
[0019] 3) C組分的制備：將環(huán)氧樹脂E4410份和偶聯(lián)劑HK5603份進(jìn)行混合，得到C組分。
[0020] 4)將上述各組分之間質(zhì)量比為：A組分：B組分：C組分=10:90:13 ;具體工藝為： 分別將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻，直至環(huán)氧樹脂充分 溶解，即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
[0021] 實(shí)施例2
[0022] 1)A組分的制備：將甲基丙烯酸甲酯60份、偶聯(lián)劑HK5505份、甲基丙烯酸-2-羥 基乙酯25份、順丁烯二酸酐10份混合，加入300份的乙酸乙酯溶劑，在1份引發(fā)劑偶氮二 異丁腈作用下，于70°C反應(yīng)2h進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙烯酸樹脂預(yù)聚體，即A組分。
[0023] 2)B組分的制備：將正硅酸乙酯208份、水36份在室溫下水解，得到水解產(chǎn)物有機(jī) 硅，即B組分。
[0024] 3) C組分的制備：將環(huán)氧樹脂E5110份和偶聯(lián)劑HK5703份進(jìn)行混合，得到C組分。
[0025] 4)將上述各組分之間質(zhì)量比為：A組分：B組分：C組分=10:90:13 ;具體工藝為： 分別將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻，直至環(huán)氧樹脂充分 溶解，即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
[0026] 實(shí)施例3
[0027] DA組分的制備：將甲基丙烯酸甲酯62份、偶聯(lián)劑HK5704份、甲基丙烯酸羥乙酯 23份、順丁烯二酸酐11份混合，加入300份的乙酸乙酯溶劑，在1份引發(fā)劑偶氮二異丁腈作 用下，于70°C反應(yīng)2h進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙烯酸樹脂預(yù)聚體，即A組分。
[0028] 4)B組分的制備：將正硅酸乙酯208份、水36份在室溫下水解，得到水解產(chǎn)物有機(jī) 硅，即B組分。
[0029] 5) C組分的制備：將環(huán)氧樹脂E5110份和偶聯(lián)劑HK5603份進(jìn)行混合，得到C組分。
[0030] 4)將上述各組分之間質(zhì)量比為：A組分：B組分：C組分=20:80:13 ;具體工藝為： 分別將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻，直至環(huán)氧樹脂充分 溶解，即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 1)A組分的制備：將甲基丙烯酸甲酯60份、偶聯(lián)劑HK5505份、甲基丙烯酸-2-羥 基乙酯25份、順丁烯二酸酐10份、4-(4-氯甲烷氧基苯基）-3-乙基-1H-1，2, 4-三 唑-5 (4H)-酮1份混合，加入300份的乙酸乙酯溶劑，在1份引發(fā)劑偶氮二異丁腈作用下， 于70°C反應(yīng)2h進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙烯酸樹脂預(yù)聚體，即A組分。
[0033] 2)B組分的制備：將正硅酸乙酯208份、水36份在室溫下水解，得到水解產(chǎn)物有機(jī) 硅，即B組分。
[0034] 3) C組分的制備：將環(huán)氧樹脂E5110份和偶聯(lián)劑HK5703份進(jìn)行混合，得到C組分。
[0035] 4)將上述各組分之間質(zhì)量比為：A組分：B組分：C組分=10:90:13 ;具體工藝為： 分別將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻，直至環(huán)氧樹脂充分 溶解，即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
[0036] 4- (4-氯甲烷氧基苯基）-3-乙基-1H-1，2, 4-三唑-5 (4H)-酮制備方法：在IOOmL 圓底燒瓶中加入對乙酰氨基酚2. 27g(15. Ommol)和乙醇45mL，攪拌溶解后加入氫氧化鉀 0. 42g(7. 5mmol)和碳酸鉀2. 07g(15. Ommol)，繼續(xù)攪拌30min后加入二氯甲燒20mmol，回 流反應(yīng)6h ;將反應(yīng)液減壓蒸干乙醇后得到白色固體，水洗，干燥得到粗品，經(jīng)乙酸乙酯重結(jié) 品得到純品化合物N-(4-氯甲烷氧基苯基）乙酰胺；將N-(4-氯甲烷氧基苯基）乙酰胺 (12. Ommol)加入到40m L氫氧化鉀水溶液（(0. 9mol噸―1)中，同時(shí)加入乙醇10mL，回流反應(yīng) 36h;反應(yīng)完后，減壓蒸除乙醇，二氯甲烷（30mLX3)萃取，無水硫酸鎂干燥，回收二氯甲烷 后得到油狀產(chǎn)物4-氯甲烷氧基苯胺；在100m L圓底燒瓶中加入肼羧酸甲酯1.62g(18mm〇l) 和原丙酸三乙酯3. 17g(18mm〇l)，于90°C反應(yīng)30h ;放冷后加入4-氯甲烷氧基苯胺 (15mmol)和無水乙醇30mL，回流反應(yīng)20h ;TLC檢測完全反應(yīng)后，加入甲醇鈉（22. 5mmol)， 繼續(xù)反應(yīng)5h ;待反應(yīng)完全后，減壓蒸餾反應(yīng)液，所得殘澄加入IOOm L水?dāng)嚢?0min，抽濾得 到灰白色固體，干燥，用石油醚、二氯甲烷（體積比5:1)重結(jié)晶，得到4-(4-氯甲烷氧基苯 基）-3-乙基-1H-1，2,4-三唑-5(4H)_ 酮。
[0037] 為測試本發(fā)明所述粉質(zhì)土路基固化劑的效果，取實(shí)施例1-3所得產(chǎn)品用于加固粉 土（固化劑摻量為4% )，測試結(jié)果見表1。
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述固化劑由A組分、B組分、C組分組成，三 者質(zhì)量比（10-20) : (90-80) : (13-23);所述A組分按質(zhì)量份計(jì)，包括55-65份丙烯酸酯I、 20-30份丙烯酸酯II、4-6份偶聯(lián)劑、5-15份酸酐、250-350份溶劑、1-1. 2份引發(fā)劑；所述B 組分按質(zhì)量份計(jì)，包括208-416份硅酸酯、36-72份水；所述C組分按質(zhì)量份計(jì)，包括10-20 份樹脂、2-3份偶聯(lián)劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述丙烯酸酯I為丙 烯酸丁酯。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述丙烯酸酯II為甲 基丙烯酸羥乙酯或/和甲基丙烯酸-2-羥基乙酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶 聯(lián)劑HK550、HK560、HK570中的一種或幾種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述酸酐為順丁烯二 酸酐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述溶劑為乙酸乙酯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述引發(fā)劑為偶氮二 異丁腈。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述硅酸酯為正硅酸 乙酯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑，其特征在于，所述樹脂為液態(tài)雙酚A 型環(huán)氧樹脂。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種粉質(zhì)土路基固化劑的制備方法，其特征在于，所述制備 方法具體步驟如下：1) A組分的制備：按配比取各原料，于70°C進(jìn)行溶液聚合反應(yīng)，得到丙 烯酸樹脂預(yù)聚體，即A組分；2)B組分的制備：按配比取各原料，在室溫下進(jìn)行水解反應(yīng)，得 到水解產(chǎn)物有機(jī)硅，即B組分；3) C組分的制備：按配比取各原料，在室溫下進(jìn)行混合，得到 C組分；4)按配比分別將A組分、B組分、C組分依次加入，然后強(qiáng)力攪拌使三者混合均勻， 直至環(huán)氧樹脂充分溶解，即得到粉質(zhì)土路基固化劑。
【文檔編號】C04B26/10GK104496275SQ201510004699
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月6日
【發(fā)明者】楊喜英, 周亞軍, 劉偉, 張帥, 劉鵬飛 申請人:山西省交通科學(xué)研究院, 山西交科公路勘察設(shè)計(jì)院