專利名稱：?jiǎn)畏肿与p季銨鹽在膨脹土改良中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及ー種膨脹土改良劑，特別是一種能夠降低膨脹土脹縮性、水敏性和分散性的膨脹土改良劑。
背景技術(shù)：
膨脹土是指含有強(qiáng)親水性的粘土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹、失水干縮且脹縮變形往復(fù)可逆的超固結(jié)性粘土，其強(qiáng)親水性礦物成分主要由蒙脫石和伊利石構(gòu)成，其液限大部分都在50%以上，其中的粘粒(<2um)所占的比例均在30%以上。膨脹土與水作用會(huì)發(fā)生脹縮變形，并且這種變形具有反復(fù)性，對(duì)建筑物尤其是輕型建筑、道路基層、水里渠道和堤壩都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。因此，有必要對(duì)膨脹土進(jìn)行處理，減弱或消除膨脹土對(duì)周圍建筑物的影響。
膨脹土物理類處理法主要從膨脹土的礦物組成出發(fā)，采取一定的技術(shù)手段全部或部分替代不良組成物質(zhì)，使膨脹土危害性不再發(fā)揮。目前治理膨脹土的物理方法有(I)表水防護(hù)；設(shè)置各種排水溝，建立地表排水網(wǎng)系，使得地下水不易滲入土中；(2)膨脹土邊坡坡面防護(hù)，目前主要的加固措施為①植被防護(hù)②骨架防護(hù)③片石護(hù)坡④全封閉護(hù)坡⑤土釘加固等；(3)支檔防護(hù)常用的有擋土墻和抗滑樁。但這些方法并不能有效防止雨水的滲入，同時(shí)在大氣影響作用下，大氣影響深度范圍內(nèi)的土體同樣可以引起土體含水率的變化。化學(xué)類處理法也是從影響膨脹土的礦物物質(zhì)出發(fā)，以膨脹土的脹縮機(jī)理為基礎(chǔ)，通過添加改良劑，使改良劑與膨脹土中的引發(fā)脹縮的粘土顆粒發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)或物交換過程，最終使膨脹土膨脹潛勢(shì)降低，同時(shí)能提高強(qiáng)度和水穩(wěn)定性增強(qiáng)的目的。目前采用石灰改良膨脹土最為普遍，石灰改良膨脹性的確效果顯著，主要降低了膨脹土的膨脹性，但其也具有一定缺點(diǎn)，比如石灰的溶解性較差，石灰水中氫氧化鈣的溶解量較小，石灰水改良效果不佳等等。此外，石灰改良膨脹土中的鈣離子會(huì)隨時(shí)間而逐漸流失，改良膨脹土長(zhǎng)期耐久性得不到有效保證。同時(shí)，用石灰大面積改良膨脹土，會(huì)改變當(dāng)?shù)赝翂吹腜H值，會(huì)使土壌嚴(yán)重堿性化，污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境。因此需要尋找ー種水溶性好、耐久性高的膨脹土改良劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供ー種水溶性好且施工方便，耐久性高的膨脹土改良劑，能夠有效的解決膨脹土脹縮變形問題，減小或消除膨脹土對(duì)工程的不良影響，以滿足工程需要。本發(fā)明的上述技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)施的ー種單分子雙季銨鹽作為膨脹土改良劑的應(yīng)用，所述的單分子雙季銨鹽由第一化合物(I)、第二化合物(II)或者第一化合物(I)和第二化合物(II)的混合物構(gòu)成，其中第一化合物(I)的分子式為A1A2A3N+XnN+A4A5A6B2^(I),
第二化合物的分子式為A1Py+XnPy+A2B2^(II),其中A1-A6 = -H 或 _CnC2n+1 (η =ト 12)或-Ph 或 PhCH2-或-R0H，B-2 = OF 或 Cr 或 Br-或 Γ 或 HSO廣或 S2O廣或 HSOf 或 SO廣或 S042-或 MeSO4-或ClO4-或Cio-或HPO;或H2PO;或PO,或B4O廣或SiO廣或NO2-或NOf或HCOf或CO廣或PhCOCT 或 CH3PhSCV 或 PhSOf 或 RCOCTXn = (CH2)n (η = 0-10)或-(CH2CH2OCH2CH2)n- (η = 1-2)或 -(CH2CH2NCH2CH2)n- (η = 1-2)或-(CH2CH2SCH2CH2)n- (η = 1-2)或-(CH2)nl-0-(C6H4) 2_0-(CH2)η1-(ηI = 1-8, η2 = 1-4)或- (C6H4)n-(η = 1~2) 所述第一化合物⑴為白色(或淡黃色)晶體或粉末，易溶于水，溶于甲醇、こ醇，微溶于丙酮、こ醚等，不溶于苯、甲苯和四氯化碳。第二化合物(II)亦為白色(或淡黃色)晶體或粉末，易溶于水，溶于甲醇、こ醇，微溶于丙酮、こ醚等，不溶于苯、甲苯、氯仿和四氯化碳。所述的單分子雙季銨鹽由第一化合物(I)、第二化合物(II)或者第一化合物
(I)和第二化合物(II)不同比例的混合物構(gòu)成。所述的單分子雙季銨鹽在中國(guó)發(fā)明專利ZL99100061. 7中已經(jīng)詳細(xì)闡述，在此不做累述。本發(fā)明涉及的單分子雙季銨鹽目前作為MD膜驅(qū)劑(Molecular deposition filming flooding agent, MDFFA)應(yīng)用于油田驅(qū)油。一種膨脹土改良劑，是由所述的單分子雙季銨鹽與水混合而成，其中單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為10_4g/L lg/L。作為優(yōu)選，所述的單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為0. 45g/L ~ 0. 55g/L。一種所述的膨脹土改良劑的使用方法，具體為根據(jù)所需改良土體的干土質(zhì)量，將膨脹土改良劑噴灑在干燥膨脹土或膨脹土邊坡表面，待邊坡表面干燥后進(jìn)行第二次噴灑，如此反復(fù)多次噴灑，直至形成具有一定厚度的表面改良層。將膨脹土改良劑噴灑在膨脹土或膨脹土邊坡表面，由于膨脹土的吸力作用將溶液吸入，表層土體飽和后，溶液會(huì)沿著膨脹土裂隙下滲，直至浸濕一定厚度的膨脹土，經(jīng)過多次噴灑，就能夠在膨脹土表面形成一定厚度的改良層，從而有效解決膨脹土的脹縮變形問題。作為優(yōu)選，所述的膨脹土改良劑中的單分子雙季銨鹽在膨脹土中的質(zhì)量含量< 0. 5%。與石灰改良膨脹土相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本發(fā)明中的單分子雙季銨鹽以水溶液為傳遞介質(zhì)，易溶于水，膜劑分子依靠靜電相互作用為成膜動(dòng)力，膜劑有效分子沉積在膨脹土呈負(fù)電性的強(qiáng)親水性粘粒上，形成納米級(jí)超薄膜，降低了土體表面的負(fù)電荷量，使得膨脹土對(duì)水分子不敏感，膨脹性得到明顯減
M ；2、本發(fā)明提供的膨脹土改良劑與膨脹土反應(yīng)不產(chǎn)生溶離作用，使膨脹土的性質(zhì)在水的影響下仍能達(dá)到既定指標(biāo)；3、本發(fā)明提供的膨脹土改良劑改良膨脹土?xí)r無需加入石灰，避免了對(duì)環(huán)境的污染，其使用方法充分利用膨脹土的多裂隙特性，施工簡(jiǎn)單方便。
4、該膨脹土改良劑在粘土礦物層間具有特殊的吸附性質(zhì)，吸附后可抑制膨脹土的膨脹和分散，其與膨脹土反應(yīng)后就被牢牢吸附，不會(huì)流失，耐久性好。


圖I是膨脹土懸浮液Zeta電位隨本發(fā)明膨脹土改良劑即MDFFA濃度變化的曲線；圖2是不同MDFFA濃度下的膨脹土濕樣XRD譜圖，其中溶液濃度為(l)0.0g/L (2) O. lg/L (3) O. 2g/L (4) O. 3g/L (5) 0. 4g/L (6) 0. 5g/L (7) 0. 7g/L (8) 0. 9g/L ；圖3是不同MDFFA溶液濃度下Η_0_Η彎曲振動(dòng)與Si-O伸縮振動(dòng)的峰面積比(AH_Q_Q/
As ト0ノ ；圖4是膨脹土素土土體顆粒分析曲線；

圖5是膨脹土素土擊實(shí)曲線；圖6是改良膨脹土自由膨脹率隨改良劑溶液濃度的變化曲線；圖7是改良膨脹土自由膨脹率隨土柱深度的變化曲線。
具體實(shí)施例方式以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例；這些實(shí)施例可以對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步的補(bǔ)充和說明；但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。以下實(shí)施例中所使用的技術(shù)，除非特別說明，均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的常規(guī)技木；所使用的儀器設(shè)備、試劑等，除非是本說明書特別說明，均為本領(lǐng)域的研究和技術(shù)人員可以通過公共途徑獲得的。本發(fā)明所指單分子雙季銨鹽的商品名稱為分子沉積膜驅(qū)劑(MDFFA)，德國(guó)MerckSchuchardt OHG (DR. THEODOR SCHUCHARDT)公司生產(chǎn)。本發(fā)明的膨脹土改良劑，是由所述的單分子雙季銨鹽(即上述MDFFA產(chǎn)品)與水混合而成制得，其中單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為10_4g/L lg/L。實(shí)施例I膨脹土改良劑的配制以配制IOOOml改良劑為例其步驟如下(I)室溫，按質(zhì)量百分比為O. I %稱取所需的分子沉積膜驅(qū)劑(MDFFA) Ig ； (2)將稱量好的分子沉積膜驅(qū)劑溶于IOOOml水中，得到本發(fā)明所述的膨脹土改良劑。改良方法步驟為將配制好的膨脹土改良劑噴灑在干燥膨脹土或膨脹土邊坡表面，待邊坡表面干燥后進(jìn)行第二次噴灑，如此反復(fù)多次噴灑，直至形成具有一定厚度的表面改良層。并確保膨脹土改良劑中的單分子雙季銨鹽在膨脹土中的質(zhì)量含量< O. 5%。實(shí)施例2膨脹土改良劑的配制以配制IOOOml改良劑為例其步驟如下(I)室溫，需改良土體干土質(zhì)量為lOOOg，按質(zhì)量百分比為0. 05%稱取所需的分子沉積膜驅(qū)劑(MDFFA)O. 5g ；
(2)將稱量好的分子沉積膜驅(qū)劑溶于1000ml水中，得到本發(fā)明所述的膨脹土改良劑。實(shí)施例3膨脹土改良劑的配制以配制1000ml改良劑為例其步驟如下(I)室溫，需改良土體干土質(zhì)量為lOOOg，按質(zhì)量百分比為0. 01%稱取所需的分子沉積膜驅(qū)劑(MDFFA)O. Ig ；
(2)將稱量好的分子沉積膜驅(qū)劑溶于1000ml水中，得到本發(fā)明所述的膨脹土改良劑。
改良方法步驟為將配制好的改良劑噴灑在干燥膨脹土或膨脹土邊坡表面，待邊坡表面干燥后進(jìn)行第二次噴灑，如此反復(fù)多次噴灑，直至形成具有一定厚度的表面改良層。并確保膨脹土改良劑中的單分子雙季銨鹽在膨脹土中的質(zhì)量含量< O. 5%。實(shí)施例4膨脹土改良劑的配制以配制IOOOml改良劑為例其步驟如下(I)室溫，需改良土體干土質(zhì)量為lOOOg，按質(zhì)量百分比為O. 0001 %稱取所需的分子沉積膜驅(qū)劑(MDFFA)O. OOlg ； (2)將稱量好的分子沉積膜驅(qū)劑溶于IOOOml水中，得到本發(fā)明所述的膨脹土改良劑。 實(shí)施例本發(fā)明膨脹土改良劑對(duì)膨脹土穩(wěn)定性試驗(yàn)本實(shí)施例中膨脹土的基本性質(zhì)見表1，碾碎過5mm篩,烘干備用。
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表I膨脹土物理性質(zhì)指標(biāo)
權(quán)利要求
1.ー種單分子雙季銨鹽作為膨脹土改良劑的應(yīng)用，所述的單分子雙季銨鹽由第一化合物(I)、第二化合物(II)或者第一化合物(I)和第二化合物(II)的混合物構(gòu)成，其中第一化合物(I)的分子式為 A1A2A3N+XnN+A4A5A6B2- (I), 第二化合物的分子式為A1Py+XnPy+A2B2-(II)， 其中 A1-A6 = -H 或 _CnC2n+1 (n = 1-12)或-Ph 或 PhCH2-或-ROH，B-2 = or 或 cr 或 Br-或 r 或 Hso42-或 S2O72-或 Hso3-或 so 廣或 so42-或 Meso4-或 cio;或ClO-或HPCV或H2PCV或PO廣或B4O廣或SiO廣或NO2-或NOf或HCOf或CO廣或PhCOCT或CH3PhSCV 或 PhSO3-或 RCOOTn = (CH2) n(n = 0-10)或-(CH2CH2OCH2CH2) n-(n = 1-2)或 -(CH2CH2NCH2CH2) n-(n = 1-2)或-(CH2CH2SCH2CH2) n-(n = 1-2)或-(CH2)nl-0-(C6H4)n2-0-(CH2)nl-(nI = 1-8, n2 = 1-4)或-(C6H4) n- (n = 1-2)。
2.一種膨脹土改良劑，其特征在干由權(quán)利要求I所述的單分子雙季銨鹽與水混合而成，其中單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為10_4g/L lg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種膨脹土改良劑，其特征在于所述的單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為0. 45g/L 0. 55g/L。
4.一種權(quán)利要求2或3所述的膨脹土改良劑的使用方法，其特征在于根據(jù)所需改良土體的干土質(zhì)量，將膨脹土改良劑噴灑在干燥膨脹土或膨脹土邊坡表面，待邊坡表面干燥后進(jìn)行第二次噴灑，如此反復(fù)多次噴灑，直至形成具有一定厚度的表面改良層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用方法，其特征在于所述的膨脹土改良劑中的單分子雙季銨鹽在膨脹土中的質(zhì)量含量< 0. 5%。
全文摘要
本發(fā)明屬于巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種膨脹土改良劑，特別是一種能夠降低膨脹土脹縮性、水敏性和分散性的膨脹土改良劑。一種單分子雙季銨鹽作為膨脹土改良劑的應(yīng)用，所述的單分子雙季銨鹽由第一化合物(I)、第二化合物(II)或者第一化合物(I)和第二化合物(II)的混合物構(gòu)成，其中第一化合物(I)的分子式為A1A2A3N+XnN+A4A5A6B2-(I)，第二化合物的分子式為A1Py+XnPy+A2B2-(II)。一種膨脹土改良劑，是由所述的單分子雙季銨鹽與水混合而成，其中單分子雙季銨鹽的質(zhì)量濃度為0.001％～0.5％。本發(fā)明提供一種水溶性好且施工方便，耐久性高的膨脹土改良劑，能夠有效的解決膨脹土脹縮變形問題，減小或消除膨脹土對(duì)工程的不良影響，以滿足工程需要。
文檔編號(hào)C09K17/14GK102851031SQ201110177520
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者馮誠(chéng) 申請(qǐng)人:馮誠(chéng)