一种土壤固化剂分散剂及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种土壤固化剂分散剂及其制备方法与应用。


背景技术：

2.目前地基处理、路基加固、矿山沟槽回填等工程建设对加固土体的需求逐渐加大，施工中常采取原位土掺加水泥等加以固化，因基坑深度大、回填空间狭小会导致处理后固化土强度低、稳定性差，且工程造价高。大流动度自密实预拌流态固化土更具应用前景。
3.预拌流态固化土的最大特点在于优异的流动性，研究发现针对土壤的大流动性分散难度较大，现有高性能减水剂、高效减水剂及表面活性剂虽然均对土壤有一定的分散作用，但流动性大小和保持时间均有较高难度的提升。土壤颗粒的主要成分是硅铝氧化物，以硅氧化物为例，si-o-si电离，在水中一般生成 (si-o)-与si
+
，它们会分别吸附水中的氢离子和氢氧根离子，都生成si-o-h，其中的o－h键会部分电离，变成 (si-o)-，使土壤颗粒表面带负电。如果水中含有ca
2+
、mg
2+
离子的话，它们可能会部分取代土壤中的si
4+
，使土壤整体来说带的正电核减少，这一效应也可以使土壤表面带负电。聚羧酸减水剂往往由带负电的主链和醚类侧链组成，加入到含泥量较高的溶液中时，往往由于电负性不足使减水剂长侧链被土壤的多层结构吸附，形成插层结构，导致长侧链无法发挥空间位阻效应，从而减弱聚羧酸减水剂的分散性能和保持性能。
4.本发明意在根据土壤分散机理，采用不同带电粒子的相互结合，制备一种能有效分散不同种类土壤的分散剂，并在高流态固化土中进行应用。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的问题，本发明提供一种土壤固化剂分散剂及其制备方法与应用，采用自由基聚合，将聚醚大单体、不饱和小单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体进行共聚，制备具有高粘土分散效果的分散剂。
6.具体的，本发明土壤固化剂分散剂的制备方法，包括如下制备步骤：1）在反应釜中加入聚醚大单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体、氧化剂和部分水，搅拌溶解；2）向反应釜中匀速滴加a料、b料，滴加完毕后恒温搅拌，根据固含量要求补齐水分，降温，即得。
7.优选的，步骤2）a料滴加时间为2.5-3h，b料滴加时间为2-2.5h。
8.优选的，步骤2）恒温搅拌时间为1-2h。
9.优选的，正电单体为甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸三甲基氯化铵的至少一种。
10.优选的，降粘单体为淀粉、多元醇、α-d葡萄糖的至少一种。
11.优选的，调整单体为长链脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二乙醇酰胺、十二烷基醇酰
胺磷酸酯的至少一种。
12.优选的，负电单体为不饱和磺酸盐。
13.优选的，a料由不饱和小单体、适量水组成；b料由还原剂、链转移剂和适量水组成。
14.优选的，所述聚醚大单体为hpeg、tpeg、epeg的至少一种。
15.优选的，所述氧化剂为双氧水。
16.优选的，所述不饱和磺酸盐为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的至少一种。
17.优选的，所述不饱和小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸的至少一种。
18.优选的，所述还原剂为vc。
19.优选的，所述链转移剂为巯基酸类、巯基醇类的至少一种。
20.优选的，分散剂各原料重量份组成为：聚醚大单体340-380份，不饱和小单体10-40份，正电单体3-10份，降粘单体1-10份，调整单体1-10份，负电单体10-20份，氧化剂0.5-10份，还原剂0.5-1份，链转移剂1-2份，水补齐至固含量为40%。
21.本发明还涉及上述土壤固化剂分散剂，具体的，由上述制备方法制备得到。
22.本发明还涉及上述土壤固化剂分散剂在土壤固化中的应用，具体的，本发明分散剂可适用于现有技术中无机胶凝材料类土壤固化剂，使用过程中可将土壤固化剂、土、本发明分散剂和水按比例拌合均匀即可，本发明分散剂的添加量可低至土重量的2-4%，远远低于现有技术，例如，行业内常采用的脂肪族减水剂作为分散剂，其掺量高达7-10%。
23.本发明采用自由基聚合将聚醚大单体、不饱和小单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体进行共聚，通过调整各组分比例调节分散剂电负性，利用正电基团形成有土壤粒子可吸附的锚固点，并通过负电基团排斥其他负电土粒子防止形成插层吸附，降粘单体和调节单体平衡分散剂自身的电荷平衡，保持分散剂分子稳定性，并且，降粘单体拥有大量多羟基亲水基团，调节单体含有可调整hlb值的微疏水基团和亲水基团，两者除了起到平衡电荷作用外，还具有抗泥作用。第一，多羟基物质具有微引气作用，提高混凝土空隙溶液表面张力，降低含泥混凝土的粘度，减少泥对聚羧酸的吸附；第二，含亲水亲油基团的调整单体可与土壤固化剂中的聚羧酸减水剂分子以氢键形式缔结，形成庞大的侧链分支，防止聚羧酸分子与土作用时分子链插层吸附，起到抗泥作用；第三，调整单体的疏水基团具有较长的烷烃链，可将泥颗粒进行包裹，降低泥颗粒吸水率，从而降低含泥混凝土的需水量且使形成的聚羧酸分子具有优异的抗泥、降粘作用。
具体实施方式
24.为了表征本发明分散剂的效果，利用制备得到的分散剂制备高流态固化土，其中，高流态固化土采用po42.5水泥、聚羧酸减水剂、分散剂、土壤和水作为原料，以土壤添加量作为基准，水泥添加量为6%，聚羧酸减水剂为0.3%，分散剂为3%，水土比为0.3。
25.其中，分散剂的制备方法，包括如下制备步骤：1）在反应釜中加入聚醚大单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体、氧化剂和部分水，搅拌溶解；2）向反应釜中匀速滴加a料、b料，滴加完毕后恒温搅拌，根据40%固含量要求补齐水分，降温，即得。对比例制备过程中将步骤1）中单体舍去即可。
26.参照gb 8076、jcj/t 233、cj/t 486-2015中相应方法进行高流态固化土流动度、立方体28d抗压强度、水稳系数比。
27.实施例1分散剂各原料重量份组成为：hpeg350份，丙烯酸40份，甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵5份，1,2-丙二醇1份，十二烷基二乙醇酰胺2份，丙烯磺酸钠10份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.2份，水补齐至固含量为40%。
28.经检测，固化土初始流动度235mm，30min流动度285mm，60min流动度220mm，1.5h流动度220mm，28d抗压强度1.9mpa，水稳系数比108%。
29.实施例2分散剂各原料重量份组成为：epeg360份，甲基丙烯酸40份，甲基丙烯酸三甲基氯化铵7份，淀粉2份，十二烷基醇酰胺磷酸酯4份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.8份，水补齐至固含量为40%。
30.经检测，固化土初始流动度240mm，30min流动度270mm，60min流动度255mm，1.5h流动度225mm，28d抗压强度2.0mpa，水稳系数比109%。
31.对比例1分散剂各原料重量份组成为：epeg360份，甲基丙烯酸45份，淀粉4份，十二烷基醇酰胺磷酸酯4份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.8份，水补齐至固含量为40%。
32.经检测，固化土初始流动度200mm，30min流动度140mm，60min后无流动性，28d抗压强度1.9mpa，水稳系数比105%。
33.对比例2分散剂各原料重量份组成为：epeg360份，甲基丙烯酸40份，甲基丙烯酸三甲基氯化铵9份，十二烷基醇酰胺磷酸酯4份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸12份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.8份，水补齐至固含量为40%。
34.经检测，固化土初始流动度180mm，30min后无流动性，28d抗压强度1.9mpa，水稳系数比107%。
35.对比例3分散剂各原料重量份组成为：epeg360份，甲基丙烯酸40份，甲基丙烯酸三甲基氯化铵7份，淀粉4份，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸14份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.8份，水补齐至固含量为40%。
36.经检测，固化土初始流动度220mm，30min后无流动性，28d抗压强度1.8mpa，水稳系
数比105%。
37.对比例4分散剂各原料重量份组成为：epeg360份，甲基丙烯酸42份，甲基丙烯酸三甲基氯化铵7份，淀粉2份，十二烷基醇酰胺磷酸酯14份，双氧水7份，vc0.7份，巯基丙酸1.8份，水补齐至固含量为40%。
38.经检测，固化土初始流动度210mm，30min后无流动性，28d抗压强度1.6mpa，水稳系数比103%。
39.最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的范围。

技术特征：
1.一种土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：1）在反应釜中加入聚醚大单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体、氧化剂和部分水，搅拌溶解；2）向反应釜中匀速滴加a料、b料，滴加完毕后恒温搅拌，根据固含量要求补齐水分，降温，即得；其中，正电单体为甲基丙烯酸酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酸三甲基氯化铵的至少一种；降粘单体为淀粉、多元醇、α-d葡萄糖的至少一种；调整单体为长链脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基二乙醇酰胺、十二烷基醇酰胺磷酸酯的至少一种；负电单体为不饱和磺酸盐；a料由不饱和小单体、适量水组成；b料由还原剂、链转移剂和适量水组成。2.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述聚醚大单体为hpeg、tpeg、epeg的至少一种。3.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水。4.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和磺酸盐为丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的至少一种。5.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述不饱和小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸的至少一种。6.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述还原剂为vc。7.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，所述链转移剂为巯基酸类、巯基醇类的至少一种。8.根据权利要求1所述土壤固化剂分散剂的制备方法，其特征在于，分散剂各原料重量份组成为：聚醚大单体340-380份，不饱和小单体10-40份，正电单体3-10份，降粘单体1-10份，调整单体1-10份，负电单体10-20份，氧化剂0.5-10份，还原剂0.5-1份，链转移剂1-2份，水补齐至固含量为40%。9.土壤固化剂分散剂，其特征在于，由权利要求1-8任一项制备方法制备得到。10.权利要求9所述土壤固化剂分散剂在土壤固化中的应用。

技术总结
本发明涉及建筑材料外加剂技术领域，尤其是涉及一种土壤固化剂分散剂及其制备方法与应用，通过采用自由基聚合，将聚醚大单体、不饱和小单体、正电单体、降粘单体、调整单体、负电单体进行共聚，制备具有高粘土分散效果的分散剂。剂。


技术研发人员：王健 李晓宁 陈家继 李婷 国金珠 李权威 李军 闫超强 马强
受保护的技术使用者：中国建筑材料科学研究总院有限公司 阿美远东（北京）商业服务有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/8/1