【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软土固化剂的制备方法。
技术介绍
1、滨海软土具有含水量高、孔隙率大的特点，同时受海水干湿循环腐蚀，使这类高孔隙率易腐蚀软土无法在土工程中利用，为了改善这类软土，常用大量水泥使软土硬化以满足工程要求，也会在水泥中掺入矿渣、粉煤灰的等工业废弃物以减少水泥用量。然而单纯依靠胶凝水泥水化的胶凝物质难以完全填充土体的孔隙，且水泥基材料抗海水侵蚀能力依然不佳。近年来建筑行业使用的碱激发地聚物混凝土是一个解决方案，碱激发地聚物混凝土是依靠矿渣、粉煤灰、硅灰等固废，利用碱性激发剂将其激发固化后形成，这一类混凝土有较好的抗海水侵蚀能力，但是土体的力学强度差。
2、申请号为202010920486.6的中国专利公布了一种土壤固化剂，它是利用煅烧后的固废材料、偏硅酸钠、木质素、萘磺酸钠甲醛缩合物、聚丙烯酰胺、羟甲基纤维素制备软土固化剂的方法，该方法利用木质素与待反应的材料生成木质素磺酸盐达到固化软土的目的，固化后的材料强度高于2mpa，但是该土壤固化剂制备流程较为复杂、无法在土体内部发生聚合反应，无法达到土体抗压强度与抗剪强度协同提升的效果。2023年《硅酸盐学报》第51期第5卷的1093-1103页的文章《原位聚合对3d打印砂浆力学性能的影响及机理》公开了以丙烯酰胺为单体，过硫酸钾作为引发剂n,n，-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂实现在砂浆中的原位聚合。该研究通过在砂浆内部实现原位聚合，促进单体分子在胶凝体系中的均匀分布，形成连续的网络结构并填充孔隙，提高基体的密实程度，有效的提高的3d打印砂浆的力学性能。然而，该方案需要n
技术实现思路
1、本专利技术是要解决现有的软土固化剂的强度低、稳定性差的技术问题，而提供一种基于秸秆的软土固化剂的制备及使用方法。
2、本专利技术的基于秸秆的软土固化剂的制备方法，按以下步骤进行：
3、一、按重量份数比称取25~35份矿渣、13~18份粉煤灰、13~18份玻璃粉、10份玉米秸秆、8~12份质量百分浓度为1%~3%的naoh溶液、13~18份水玻璃、4~8份漆酶；
4、二、利用bx-213型削片机将步骤一称取的秸秆粉碎，并用孔径为0.2mm工业标准筛筛分，取筛底部分，得到秸秆粉；
5、三、将秸秆粉浸入到步骤一称取的温度为90~95℃质量百分浓度为1%~3%的naoh溶液中搅拌15~30分钟，然后过滤，得到滤液和固相物；本步骤中用碱浸泡能使秸秆中的纤维素与木质素分离，滤液中含有木质素、半纤维素与少量纤维素，固相物为纤维素；
6、四、将步骤三得到的滤液与步骤一称取的水玻璃和漆酶搅拌均匀后，调节ph值至8~10，得到复合激发剂，记为a组分；
7、五、将步骤三得到的固相物放入高温炉中，以5℃/min的升温速度升温至600~800℃并保持3~5小时进行高温热解，冷却至室温后研磨过200目筛，得到多孔硬炭粉末；
8、六、将步骤五制备的多孔硬炭粉末、步骤一称取的矿渣、粉煤灰和玻璃粉混合均匀，得到混合胶凝材料，记为b组分；a组分与b组分组合，称为基于秸秆的软土固化剂。
9、更进一步地，步骤一中所述的秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花或甘蔗秸秆。
10、更进一步地，步骤一中按重量份数比称取30份矿渣、15份粉煤灰、15份玻璃粉、10份玉米秸秆、10份质量百分浓度为1%~3%的naoh溶液、15份水玻璃、5份漆酶.
11、更进一步地，步骤六中所述的漆酶是细菌衍生的细菌漆酶。
12、利用上述的基于秸秆的软土固化剂进行软土固化的方法，按以下步骤进行：
13、将基于秸秆的软土固化剂加入到待固化的软土中混合均匀，在温度为20~30℃、相对湿度为90~95%的条件下养护24~30天，完成软土的固化。
14、小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其他农作物在收获籽实后剩余的秸秆中含有大量的氮、磷、钾、钙、镁、有机质、纤维素和木质素，是一种可再生生物资源。利用naoh溶液将秸秆中的纤维素与木质素分离，木质素溶解在naoh溶液中，通过过滤得到含有木质素、半纤维素与少量纤维素的滤液和纤维素。将滤液与水玻璃混合后，得到复合激发剂；将纤维素高温热解，在200℃时，纤维素首先会分解成可溶性的低聚糖，而低聚糖进一步水解成葡萄糖单体，这些单体脱水和裂解生成5-羟甲基糠醛及其衍生物等中间产物，这些中间产物经历聚合、缩合等反应最终生成生物炭，随着温度上升到600℃，生物炭中的官能团发生脱羧和脱碳化等反应，导致生物炭的芳香度增加，进而使得生物炭的反应活性提高，同时产生气态产物甲烷。将热解得到的生物炭冷却至室温后研磨过200目筛得到生物炭粉，进一步提高生物炭粉末的反应活性，同时生成的甲烷气体可用于天然气生产中。
15、木质素是由三种醇单体（对香豆醇、松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。漆酶是一种糖蛋白，属于蓝铜族多酚氧化酶。将固化剂胶凝材料、生物炭粉、漆酶和复合激发剂加入土体中后，胶凝材料在水化的过程中，漆酶能够直接将溶解于naoh溶液中的木质素催化氧化为苯氧活性自由基中间体，这些活性自由基中间体能够自发通过c-c、c-n、c-o偶联，生成多种二聚体的同分异构体。同时，由于二聚体仍然保留着酚羟基官能团，其可以再次被漆酶氧化形成苯氧活性自由基中间体，这些自由基中间体进一步与酚类底物氧化欧联形成结构复杂的三聚体、四聚体和高聚体等本体聚合物，实现木质素体外聚合反应。在本专利中，通过将含有木质素的母液加入水玻璃得到复合激发剂，并将其与漆酶一起加入到软土中，在软土内部发生聚合反应，形成形成均匀的聚合物网络，在提高土体抗压强度的同时提高了土体的抗剪强度。同时具有多孔结构生物炭粉填充土体孔隙，提高土体密实度，增强固化土体的抗海水侵蚀能力，同时也提高土体的力学性能。
16、本专利技术将秸秆分离为木质素与纤维素掺入软土中，也能够减少水泥的使用，减少碳排放，同时提高了土体的力学性能和耐久性。以本专利技术的软土固化剂制备固化软土的黏聚力达到95kpa以上，是以水泥为固化剂的固化软土的1.46倍，同时固化软土的内摩擦角（tanα）达到0.02951，是以水泥为固化剂的固化软土的7倍。本专利技术实现了农业废弃物的高值化利用且回收工艺简单，可用于土工程中。
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1.一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花或甘蔗秸秆。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中按重量份数比称取30份矿渣、15份粉煤灰、15份玻璃粉、10份玉米秸秆、10份质量百分浓度为1%~3%的NaOH溶液、15份水玻璃、5份漆酶。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于，步骤六中所述的漆酶是细菌衍生的细菌漆酶。
5.利用权利要求1所述方法制备的一种基于秸秆的软土固化剂进行软土固化的使用方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：将基于秸秆的软土固化剂加入到待固化的软土中混合均匀，在温度为20~30℃、相对湿度为90%~95%的条件下养护24~30天，完成软土的固化。
【技术特征摘要】
1.一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
2.根据权利要求1所述的一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的秸秆为小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花或甘蔗秸秆。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于秸秆的软土固化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中按重量份数比称取30份矿渣、15份粉煤灰、15份玻璃粉、10份玉米秸秆、10份质量百分浓度为1%~3%的nao...
【专利技术属性】
技术研发人员：窦世学，袁海龙，李晓杰，陈灿晖，刘凯华，耿晓峰，王胜新，李双美，
申请(专利权)人：中铁二十五局集团有限公司盾构工程分公司，
类型：发明
国别省市：
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