一种增加抗弯性能的固化土及其制作方法与流程

1.本发明涉及固化土技术领域，尤其涉及一种增强抗弯性能的固化土及其制作方法。


背景技术：

2.在建筑、桥梁、道路等施工中，经常需要对土壤进行固化。土壤固化的实质是使用外掺剂对土体进行物理或/和化学处理从而改变土壤的组成和工程性质，达到提高土质强度、改善土质压实性的目的。
3.目前，我国大部分地区普遍存在大量软土，其颗粒较细，含水量高、渗透系数小、压缩性高、沉降量大、排水固结稳定性差，同时软土厚度最高可达30-40m左右，由于力学性质差异性较大，新路路堤后期的自密沉降量通常大于旧路路堤，致使在新老路基的横断面处发生较大的不均匀变形或沉降，这种过大的差异沉降会损害公路的使用性能，进而影响公路的正常运行。
4.目前对于地基处理大都采用深层搅拌法，通过在原位土体中掺加入水泥等固化剂后进行强制搅拌使其与土体结合以提高强度，但是这种原位拌合由于缺乏流动和操作空间、以及机械设备等原因拌合不均匀，而导致处理后的强度较低。
5.目前，在建筑行业常用的土壤固化剂是采用石灰、水泥等对土壤改良，在工程初期这种固化剂具有较好的效果。但在长期土壤固化工程中，人们逐步认识到，单纯采用传统石灰、水泥等土壤固化材料，其抗压强度不足，导致在施工中只能通过增大固化剂掺入量来弥补强度；耐水性能不够好，在雨水长时间浸泡后无法固结地基土壤。
6.目前，如何最有效的利用这些天然土体，并且能够改善土体性能以满足抗压强度、耐水性的施工需要，而且还要达到降低施工周期，实现废物利用、提高施工的便利程度已成为业内的当务之急。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种增强抗弯性能的固化土及其制作方法。
8.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1-2：10000；土壤固化剂的原料按重量份包括：八水合氧氯化锆2-6份，硝酸铈六水合物0.1-1份，蒲苇纤维5-15份，硫酸镁晶须1-3份，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)2-8份，双酚a环氧树脂15-35份，邻苯二甲酸酐0.1-1份，普通硅酸盐水泥30-40份，粉煤灰25-35份，蒙皂石微粉2-8份，硅微粉1-5份，硅酸钠1-5份，聚羧酸系聚合物1-2份，膨胀剂1-5份，六偏磷酸钠1-2份，烷基二甲基苄铵氯化铵1-2份。
9.优选地，蒲苇纤维为碳化蒲苇纤维。
10.优选地，碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将蒲苇纤维加入次氯酸钠水溶液中，调节体系ph值为3-4，搅拌1-2h，升温至70-90℃继续搅拌10-30min，过滤，洗涤，干燥，氮
气氛下升温至900-1000℃煅烧10-30min，得到碳化蒲苇纤维。
11.优选地，次氯酸钠水溶液质量分数为0.2-1％，蒲苇纤维、次氯酸钠水溶液的质量比为5-15：30-50。
12.优选地，碳化蒲苇纤维直径为1-10μm。
13.优选地，硅微粉为石英砂粉磨而成，其中粒径小于1μm的颗粒所占质量百分比大于90％，sio2含量大于93.1％。
14.优选地，蒙皂石微粉比表面积≥525m2/kg，sio2含量＞51.4％，al2o3含量＞4.8％，mgo含量＞26.2％。
15.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
16.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入乙醇水溶液中搅拌均匀，加入蒲苇纤维超声处理，然后降温至-35～-45℃，冷冻干燥10-20h，氧气氛900-1300℃烧结20-40min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
17.s2、将硫酸镁晶须持续搅拌，62-68℃搅拌1-2h，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌5-15min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐混合均匀，脱泡处理，室温搅拌1-2h，得到复合双酚a环氧树脂；
18.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵搅拌10-30min，30-35℃养护5-10h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
19.优选地，s1中，超声处理时间为5-15min，超声频率为5-12khz。
20.优选地，s1的降温冷冻过程中，降温速度为3-7℃/min。
21.采用冷冻干燥机进行降温冷冻干燥，冷冻干燥机的降温件在其底侧，冷冻干燥机首先对其上物料的底部进行降温，使冰晶沿着温度梯度的方向生长。
22.本发明的技术效果如下所示：
23.本技术将蒲苇纤维经次氯酸钠处理，促使其中纤维结构的充分析出，然后经高温炭化处理，其纤维结构相互交织形成网络结构，同时纤维内部呈中空状态；本技术以蒲苇纤维为模板，采用氧氯化锆烧结，使所得氧化锆纤维不仅继承了中空结构，而且在定向冷冻过程中，冰晶从物料底部向上推进，氧化锆分子被挤压，氧化锆分子之间的冰晶促使中空氧化锆纤维管上形成有序孔洞结构，而铈元素掺杂可有效稳定氧化锆的四方相结构。
24.s2中，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)的亲水端与硫酸镁晶须结合，疏水端与双酚a环氧树脂结合，有效促使硫酸镁晶须具有更好的分散性，然后与预制抗弯纤维复配，不仅可促使双酚a环氧树脂大分子充分进入预制抗弯纤维中空结构内部，而且能大大提升流体处理土壤的效率和使用寿命，不影响注浆过程的流动性，大大提高注浆效率。
25.土壤经固化后，双酚a环氧树脂与聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)复配，促使固化土快速固化并形成一个整体，而土壤固化剂的双亲特征可促使颗粒间引力增加，不仅减少土壤颗粒与固化土的总体厚度，而且土壤颗粒聚集凝结新生成的晶体表面带有羟基，会吸引双酚a环氧树脂附着于表面，减弱土壤颗粒表面带电状态，土壤与固化剂成分相互靠拢，使固化土更为密实，力学强度更高；而预制抗弯纤维在双酚a环氧树脂的作用下充分固化于固化土结构中，可有效减小固化土的内部应变，防止开裂，固化性能好，抗弯性能优异，提高固
化土的整体强度。
26.与未添加预制抗弯纤维相比，本技术促使固化土的抗弯稳定性显著增强，耐水性能优异，尤其在酸性溶液中抵抗变形的能力显著增强。本发明具有极好的土壤固化效果，能够实现软土地基就地加固，对软土地基拓宽工程具有较高应用价值。
附图说明
27.图1为采用实施例3、实施例6和对比例所得土壤固化剂固化土壤后7天无侧限抗压强度对比图。
28.图2为实施例3、实施例6和对比例所得固化土在不同酸性条件下变形模量对比图。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
30.实施例1
31.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1：10000。
32.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆2kg，硝酸铈六水合物0.1kg，蒲苇纤维5kg，硫酸镁晶须1kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)2kg，双酚a环氧树脂15kg，邻苯二甲酸酐0.1kg，普通硅酸盐水泥30kg，粉煤灰25kg，蒙皂石微粉2kg，硅微粉1kg，硅酸钠1kg，聚羧酸系聚合物1kg，膨胀剂1kg，六偏磷酸钠1kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1kg。
33.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
34.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入20kg质量分数为40％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入蒲苇纤维超声处理5min，超声频率为5khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以3℃/min的速度降温至-35℃，冷冻10h，加入至高温马弗炉中，氧气氛900℃烧结20min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
35.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度62℃搅拌1h，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌5min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌1h，得到复合双酚a环氧树脂；
36.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌10min，送入30℃养护箱中养护5h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
37.实施例2
38.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为2：10000。
39.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆6kg，硝酸铈六水合物1kg，蒲苇纤维15kg，硫酸镁晶须3kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)8kg，双酚a环氧树脂35kg，邻苯二甲酸酐1kg，普通硅酸盐水泥40kg，粉煤灰35kg，蒙皂石微粉8kg，硅微粉5kg，硅酸钠5kg，聚羧酸系聚合物2kg，膨胀剂5kg，六偏磷酸钠2kg，烷基二甲基苄铵氯化铵2kg。
40.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
41.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入40kg质量分数为60％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入蒲苇纤维超声处理15min，超声频率为12khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以7℃/min的速度降温至-45℃，冷冻20h，加入至高温马弗炉中，氧气氛1300℃烧结40min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
42.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度68℃搅拌2h，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌15min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌2h，得到复合双酚a环氧树脂；
43.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌30min，送入35℃养护箱中养护10h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
44.实施例3
45.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1.6：10000。
46.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆4kg，硝酸铈六水合物0.5kg，蒲苇纤维10kg，硫酸镁晶须5kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)5kg，双酚a环氧树脂25kg，邻苯二甲酸酐0.5kg，普通硅酸盐水泥35kg，粉煤灰30kg，蒙皂石微粉5kg，硅微粉3kg，硅酸钠3kg，聚羧酸系聚合物1.5kg，膨胀剂3kg，六偏磷酸钠1.5kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1.5kg。
47.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
48.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入30kg质量分数为50％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入蒲苇纤维超声处理10min，超声频率为9khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以5℃/min的速度降温至-40℃，冷冻15h，加入至高温马弗炉中，氧气氛1100℃烧结30min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
49.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度65℃搅拌90min，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌10min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌90min，得到复合双酚a环氧树脂；
50.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌20min，送入33℃养护箱中养护7h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
51.实施例4
52.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1.2：10000。
53.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆5kg，硝酸铈六水合物0.2kg，碳化蒲苇纤维13kg，硫酸镁晶须1.5kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)6kg，双酚a环氧树脂20kg，邻苯二甲酸酐0.7kg，普通硅酸盐水泥33kg，粉煤灰32kg，蒙皂石微粉4kg，硅微粉4kg，硅酸钠2kg，聚羧酸系聚合物1.7kg，膨胀剂2kg，六偏磷酸钠1.7kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1.2kg。
54.碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将15kg蒲苇纤维加入至30kg质量分数为1％次氯酸钠水溶液中，采用乙酸调节体系ph值为3-4，室温以500r/min的速度搅拌2h，升高
温度至70℃继续搅拌30min，过滤，洗涤，在温度70℃烘箱干燥至恒重，氮气氛下，从室温以4℃/min的速度升温至900℃煅烧30min，得到直径为1-10μm的碳化蒲苇纤维。
55.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
56.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入25kg质量分数为55％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入碳化蒲苇纤维超声处理8min，超声频率为10khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以4℃/min的速度降温至-42℃，冷冻12h，加入至高温马弗炉中，氧气氛1200℃烧结25min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
57.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度66℃搅拌70min，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌12min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌80min，得到复合双酚a环氧树脂；
58.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌25min，送入32℃养护箱中养护8h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
59.实施例5
60.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1.8：10000。
61.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆3kg，硝酸铈六水合物0.8kg，碳化蒲苇纤维7kg，硫酸镁晶须2.5kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)4kg，双酚a环氧树脂30kg，邻苯二甲酸酐0.3kg，普通硅酸盐水泥37kg，粉煤灰28kg，蒙皂石微粉6kg，硅微粉2kg，硅酸钠4kg，聚羧酸系聚合物1.3kg，膨胀剂4kg，六偏磷酸钠1.3kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1.8kg。
62.碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将5kg蒲苇纤维加入至50kg质量分数为0.2％次氯酸钠水溶液中，采用乙酸调节体系ph值为3-4，室温以1000r/min的速度搅拌1h，升高温度至90℃继续搅拌10min，过滤，洗涤，在温度80℃烘箱干燥至恒重，氮气氛下，从室温以1℃/min的速度升温至1000℃煅烧10min，得到直径为1-10μm的碳化蒲苇纤维。
63.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
64.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入35kg质量分数为45％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入碳化蒲苇纤维超声处理12min，超声频率为8khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以6℃/min的速度降温至-38℃，冷冻18h，加入至高温马弗炉中，氧气氛1000℃烧结35min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
65.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度64℃搅拌110min，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌8min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌100min，得到复合双酚a环氧树脂；
66.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌15min，送入34℃养护箱中养护6h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
67.实施例6
68.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤
的质量比为1.6：10000。
69.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆4kg，硝酸铈六水合物0.5kg，碳化蒲苇纤维10kg，硫酸镁晶须5kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)5kg，双酚a环氧树脂25kg，邻苯二甲酸酐0.5kg，普通硅酸盐水泥35kg，粉煤灰30kg，蒙皂石微粉5kg，硅微粉3kg，硅酸钠3kg，聚羧酸系聚合物1.5kg，膨胀剂3kg，六偏磷酸钠1.5kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1.5kg。
70.碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将10kg蒲苇纤维加入至40kg质量分数为0.6％次氯酸钠水溶液中，采用乙酸调节体系ph值为3-4，室温以800r/min的速度搅拌1.5h，升高温度至80℃继续搅拌20min，过滤，洗涤，在温度75℃烘箱干燥至恒重，氮气氛下，从室温以2.5℃/min的速度升温至950℃煅烧20min，得到直径为1-10μm的碳化蒲苇纤维。
71.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
72.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入30kg质量分数为50％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入碳化蒲苇纤维超声处理10min，超声频率为9khz，送入至冷冻干燥机中，从室温以5℃/min的速度降温至-40℃，冷冻15h，加入至高温马弗炉中，氧气氛1100℃烧结30min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
73.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度65℃搅拌90min，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌10min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处理，室温搅拌90min，得到复合双酚a环氧树脂；
74.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌20min，送入33℃养护箱中养护7h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
75.对比例
76.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1.6：10000。
77.土壤固化剂的原料包括：八水合氧氯化锆4kg，硝酸铈六水合物0.5kg，碳化蒲苇纤维10kg，硫酸镁晶须5kg，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)5kg，双酚a环氧树脂25kg，邻苯二甲酸酐0.5kg，普通硅酸盐水泥35kg，粉煤灰30kg，蒙皂石微粉5kg，硅微粉3kg，硅酸钠3kg，聚羧酸系聚合物1.5kg，膨胀剂3kg，六偏磷酸钠1.5kg，烷基二甲基苄铵氯化铵1.5kg。
78.碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将10kg蒲苇纤维加入至40kg质量分数为0.6％次氯酸钠水溶液中，采用乙酸调节体系ph值为3-4，室温以800r/min的速度搅拌1.5h，升高温度至80℃继续搅拌20min，过滤，洗涤，在温度75℃烘箱干燥至恒重，氮气氛下，从室温以2.5℃/min的速度升温至950℃煅烧20min，得到直径为1-10μm的碳化蒲苇纤维。
79.上述增强抗弯性能的固化土制作方法，包括如下步骤：
80.s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入30kg质量分数为50％乙醇水溶液中搅拌均匀，加入碳化蒲苇纤维超声处理10min，超声频率为9khz，85℃干燥，加入至高温马弗炉中，氧气氛1100℃烧结30min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；
81.s2、将硫酸镁晶须加入至搅拌机中，在温度65℃搅拌90min，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌10min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐固化剂混合均匀，脱泡处
理，室温搅拌90min，得到复合双酚a环氧树脂；
82.s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵，搅拌20min，送入33℃养护箱中养护7h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。
83.将实施例3、实施例6和对比例所得土壤固化剂与土壤按比例混合均匀后，盛入塑料袋中，然后碾压，养护得到压实度分别为96％和98％的固化土，测其7天无侧限抗压强度。
84.如图1所示，各组压实度为98％的固化土无侧限抗压强度明显高于压实度为96％的固化土的无侧限抗压强度，说明各组土壤固化剂对土壤起到固化效果，随压实度增加，固化效果越明显。
85.而实施例6组的压实度为98％的固化土无侧限抗压强度达到1.91mpa，优于其余两组，说明实施例6所得土壤固化剂的固化效果最佳。
86.本技术人认为：这是由于本技术将蒲苇纤维经次氯酸钠处理，促使其中纤维结构的充分析出，然后经高温炭化处理，其纤维结构相互交织形成网络结构，同时纤维内部呈中空状态；本技术以蒲苇纤维为模板，采用氧氯化锆烧结，使所得氧化锆纤维不仅继承了中空结构，而且在定向冷冻过程中，冰晶从物料底部向上推进，氧化锆分子被挤压，氧化锆分子之间的冰晶促使中空氧化锆纤维管上形成有序孔洞结构，而铈元素掺杂可有效稳定氧化锆的四方相结构。而预制抗弯纤维在双酚a环氧树脂的作用下充分固化于固化土结构中，可有效减小固化土的内部应变，防止开裂，固化性能好，抗弯性能优异，提高固化土的整体强度。
87.将实施例3、实施例6和对比例所得固化土放入恒温恒湿的标准养护箱中养护，养护箱温度设定在20.5
±
1℃、湿度为95％。养护至第6d时取出将其完全浸没在水槽中24h。养护到龄期后，按jtge51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》中的检测方法检测各组试样的性能参数，具体如下：
[0088] 实施例3实施例6对比例水稳系数，％91.494.685.3凝结时间影响系数比，％107.5111.4102.27d抗压回弹模量，mpa91.794.873.5
[0089]
由上表可以发现：本技术所得土壤固化剂可以提高固化土的结构强度和水稳定性，固化效果好。本技术人认为这是由于采用本技术所得土壤固化剂对土壤固化后，双酚a环氧树脂与聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)复配，促使固化土快速固化并形成一个整体，而土壤固化剂的双亲特征可促使颗粒间引力增加，不仅减少土壤颗粒与固化土的总体厚度，而且土壤颗粒聚集凝结新生成的晶体表面带有羟基，会吸引双酚a环氧树脂附着于表面，减弱土壤颗粒表面带电状态，土壤与固化剂成分相互靠拢，使固化土更为密实，力学强度更高；而预制抗弯纤维在双酚a环氧树脂的作用下充分固化于固化土结构中，可有效减小固化土的内部应变，防止开裂，固化性能好，抗弯性能优异，提高固化土的整体强度。
[0090]
将实施例3、实施例6和对比例所得固化土放入恒温恒湿的标准养护箱中养护，养护箱温度设定在20.5
±
1℃、湿度为95％。养护至第6d时取出将其完全浸没在水槽中24h。将浓度为98％的浓硫酸稀释，分别配制ph＝2、3.5、5的溶液模拟酸雨环境。将各组试样从水中取出擦干表面全部水分，以减少残留水分对溶液ph影响，然后全部浸泡在稀释后硫酸溶液中72h并且用保鲜膜密封容器口，防止溶液暴露在空气中使ph值降低影响试验结果的准确
性。
[0091]
由于固化土为非线性材料，本技术采用割线模量e
50
表示固化土的变形模量，计算公式为：
[0092]e50
＝qu÷
2ε'
[0093]
其中，e
50
为材料的变形模量，单位是mpa；qu为试样的无侧限抗压强度值，单位为mpa；ε'为50％应力峰值对应的应变，单位为％。
[0094]
如图2所示，由于酸性溶液会影响固化土抵抗变形的能力，而实施例3和实施例6所得固化土在酸性溶液中抵抗变形的能力远高于对比例。本技术人认为这是由于本技术采用预制抗弯纤维在双酚a环氧树脂的作用下充分固化于固化土结构中，可有效减小固化土的内部应变，防止开裂，提高固化土的整体强度，大大提升其在酸性溶液中抵抗变形的能力。
[0095]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1-2：10000；土壤固化剂的原料按重量份包括：八水合氧氯化锆2-6份，硝酸铈六水合物0.1-1份，蒲苇纤维5-15份，硫酸镁晶须1-3份，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)2-8份，双酚a环氧树脂15-35份，邻苯二甲酸酐0.1-1份，普通硅酸盐水泥30-40份，粉煤灰25-35份，蒙皂石微粉2-8份，硅微粉1-5份，硅酸钠1-5份，聚羧酸系聚合物1-2份，膨胀剂1-5份，六偏磷酸钠1-2份，烷基二甲基苄铵氯化铵1-2份。2.根据权利要求1所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，蒲苇纤维为碳化蒲苇纤维。3.根据权利要求2所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，碳化蒲苇纤维采用如下具体步骤制取：将蒲苇纤维加入次氯酸钠水溶液中，调节体系ph值为3-4，搅拌1-2h，升温至70-90℃继续搅拌10-30min，过滤，洗涤，干燥，氮气氛下升温至900-1000℃煅烧10-30min，得到碳化蒲苇纤维。4.根据权利要求3所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，次氯酸钠水溶液质量分数为0.2-1％，蒲苇纤维、次氯酸钠水溶液的质量比为5-15：30-50。5.根据权利要求2-4任一项所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，碳化蒲苇纤维直径为1-10μm。6.根据权利要求1所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，硅微粉为石英砂粉磨而成，其中粒径小于1μm的颗粒所占质量百分比大于90％，sio2含量大于93.1％。7.根据权利要求1所述增强抗弯性能的固化土，其特征在于，蒙皂石微粉比表面积≥525m2/kg，sio2含量＞51.4％，al2o3含量＞4.8％，mgo含量＞26.2％。8.一种如权利要求1-7任一项所述增强抗弯性能的固化土制作方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将八水合氧氯化锆、硝酸铈六水合物加入乙醇水溶液中搅拌均匀，加入蒲苇纤维超声处理，然后降温至-35～-45℃，冷冻干燥10-20h，氧气氛900-1300℃烧结20-40min，随炉冷却得到预制抗弯纤维；s2、将硫酸镁晶须持续搅拌，62-68℃搅拌1-2h，搅拌状态下向其中滴加聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)，滴加完全继续搅拌5-15min，降至室温，冷却，离心，干燥，加入双酚a环氧树脂、预制抗弯纤维，减压抽气，加入邻苯二甲酸酐混合均匀，脱泡处理，室温搅拌1-2h，得到复合双酚a环氧树脂；s3、将普通硅酸盐水泥、粉煤灰、蒙皂石微粉、硅微粉、复合双酚a环氧树脂、硅酸钠、聚羧酸系聚合物、水混合均匀，加入膨胀剂、六偏磷酸钠、烷基二甲基苄铵氯化铵搅拌10-30min，30-35℃养护5-10h，得到土壤固化剂；将土壤固化剂与土壤混合，固化。9.根据权利要求8所述增强抗弯性能的固化土制作方法，其特征在于，s1中，超声处理时间为5-15min，超声频率为5-12khz。10.根据权利要求8所述增强抗弯性能的固化土制作方法，其特征在于，s1的降温冷冻过程中，降温速度为3-7℃/min。

技术总结
本发明公开了一种增强抗弯性能的固化土，其原料包括：土壤固化剂和土壤，土壤固化剂和土壤的质量比为1-2：10000；土壤固化剂的原料按重量份包括：八水合氧氯化锆2-6份，硝酸铈六水合物0.1-1份，蒲苇纤维5-15份，硫酸镁晶须1-3份，聚(丙二醇)-硅烷-聚(乙二醇)2-8份，双酚A环氧树脂15-35份，邻苯二甲酸酐0.1-1份，普通硅酸盐水泥30-40份，粉煤灰25-35份，蒙皂石微粉2-8份，硅微粉1-5份，硅酸钠1-5份，聚羧酸系聚合物1-2份，膨胀剂1-5份，六偏磷酸钠1-2份，烷基二甲基苄铵氯化铵1-2份。本发明公开了上述增强抗弯性能的固化土制作方法。述增强抗弯性能的固化土制作方法。述增强抗弯性能的固化土制作方法。


技术研发人员：罗人宾 杨骏 刘锐 龚贵清 刘文竞 于得涌 唐世元 张衡 樊建军 张建 何环洲 董刚 马茂泉 徐云 雷颖 徐利洪 潘清辉 彭颍旋 沈忠石
受保护的技术使用者：深圳市居安建筑科技有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/9/9