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高分子水溶性土固化剂

来源:邵君( 先生,国内国际部经理 ) 发布时间:2017-6-22 12:09:46
通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)等分析测试手段就高分子水溶性土固化剂对土体耐水性能的改善及其作用原理作了研究。

试验证明由高分子水溶性土固化剂应用于粘土含量较高的软土土体处理时,可有效改善土体耐水性,拓宽了高分子水溶性土固化剂在土木工程中的应用领域。

用粘土作为建筑材料具有原料广泛、成本低廉等优点,国内外已有较长的应用历史,广泛地应用于公路、街道、机场等地面工程中,同时在动力和水利工程的构筑物上亦得到了广泛的应用。但由于自然粘土本身强度低,水稳定性差,其应用范围受到限制。

土固化剂是一种性能优良的粘土外加剂,是由多种无机或有机材料配制而成的水硬性胶凝材料,以专固土体为特性。它与土混合后通过一系列物理化学反应,可产生胶结土粒、填充孔隙等作用,将松散土体转为致密的胶凝材料,可较大幅度提高土的强度、耐久性等性能,现已被广泛应用于市政、交通等工程。

在水利工程中,在提高粘土强度的基础上,如何改善其水稳定性已经成为建筑行业上迫切需要解决的问题。传统无机固化剂具有较强的碱性,应用于水利工程,易对水源造成不同程度的污染,环保性能较差。

高分子水溶性土固化剂是近年来土固化剂行列中的新兴产品,不但具有传统固化剂的土固化性能,而且由于其水溶性使它能与环境相容,无污染,环保性能较好。本文试验并讨论了高分子水溶性土固化剂对土体耐水性能的改善,并对其原理做了探索。

试验使用XF-1型及RT-12型高分子水溶性土固化剂,PH值均为7167左右,均加水稀释至固含量为0.27%。

试验用自然土样取自安徽建筑工业学院自然粘土,液限为3710%,塑限为1915%,属重粘土,最佳含水率为1517%,最大干密度为1914g/cm3。为了考察高分子水溶性土固化剂与不同土体分子之间的相互作用,我们对自然土样加六偏磷酸钠水溶液离心分离,取悬浮液干燥粉碎得纯粘土部分—蒙脱土:取沉淀,干燥粉碎得石英砂。



二乙基甲苯二胺(DETDA)是聚氨酯弹性体以及环氧树脂的芳香族二胺固化剂,用于浇注、涂料、RIM及胶黏剂,也是聚氨酯及聚脲弹性体的扩链剂。


试验用含钙土样为上述蒙脱土或石英砂加土样质量3%CaO。试验仪器。红外光谱测试在北京第二光学仪器厂生产的WQF-300型傅立叶变换红外光谱仪上进行(分辨率1cm-1,扫描32次)。试件压实成型在15T型压片机上进行。抗压强度试验在PY-1型膨胀压缩仪进行。

土样经烘干,粉碎过筛,然后分别掺入固化剂水溶液(固含量为0127%)和空白水样,控制其含水量在1517%左右,拌料均匀,在15T型压片机上压至8MPa,压实成型,自然养护24小时后泡水。为了探讨土固化剂对蒙脱土和石英砂的固化效果,这里在PY-1型膨胀压缩仪上进行抗压强度试验,并对泡水24h后未坍塌的试件泡水前后的抗压强度相对比,计算其水稳定系数。

抗压强度P的计算公式为:P=C?R/A式中:C为抗压强度系数。C=3.61N/mm;R为百分表读量(mm);A为试样的横截面积(m2)。水稳定系数μ的计算公式为:μ=PA/PB,其中PA、PB分别为试件泡水后、泡水前的抗压强度。

空白土样在由高分子水溶性土固化剂单独固化或其与CaO复合固化后,饱水坍塌时间延长,试件水稳定性明显改善。特别是复合固化后的土体更是显示出优异的耐水性。 蒙脱土和石英砂分别经高分子水溶性土固化剂与CaO复合固化后的水稳定系数。

在相同固化条件下,蒙脱土的水稳定系数均比石英砂的水稳定系数大,水稳定系数越大,耐水性越好,说明土固化剂对蒙脱土的固化效果较好,对耐水性的改善较为明显。即高分子水溶性土固化剂适合用于粘土含量较高的软土处理。

谱线A为CaO红外谱图,谱图中1460cm-1和1420cm-1肩峰为CaO特征红外吸收;谱线B为Ca(OH)2红外谱图,谱图中1180cm-1和1080cm-1肩峰为Ca(OH)2特征红外吸收;谱线C-H为蒙脱土体系红外谱图,谱图中3600~3700cm-1较弱尖峰为游离羟基O-H伸缩振动吸收峰,3600~3000cm-1较 强宽峰为缔合羟基O-H伸缩振动吸收峰,硅酸盐的特征红外吸收(SiO2-3)出现在1030cm-1 。

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