[发明专利]一种高强抗冲型生土材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高强抗冲型生土材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

生土材料的改性是指通过一定的工艺，向生土材料中加入改性剂或者其他活性材料，使其混合均匀，通过在混合材料内部发生的一系列复杂的物理化学反应从而使土粒胶结，以此改变生土材料的原有微观组织和内部结构，来达到增强生土材料的物理力学性能和耐久性等性质的目的。国内外关于改性生土材料的研究主要集中在土壤固化剂方面，目前有无机类、有机类、离子类和生物酶类四大类土壤固化剂，市场上常见的为无机类土壤固化剂。这些固化剂一般多为细颗粒的工业废料或者各种水硬性和气硬性材料，有些在配制过程中会添加各种激发剂（各类硫酸盐）。无机改性剂包括各类矿渣或水泥、各类水泥熟料、粉煤灰、石灰、沸石等，激发剂主要包括各种硫酸盐类、各种酸类或者其他无机盐，有些改性剂也会包含少量的表面活性物质等有机材料。使用无机类土壤改性材料的改性生土性能更加稳定，在正常使用条件下，其性能可保持几十年（20～80）基本不变。由于添加了一些冶炼工业和发电工业的废料和其他较易取得的建料，不仅施工比较简单，可以降低工程造价，而且还具有节约能源和低碳环保等重大意义。

目前对生土材料的研究主要集中在研究生土材料力学性能与微观结构的关系，利用水泥、石灰、天然有机物、纤维等材料对生土进行改性以提高生土材料的强度和耐久性，或者对生土建筑进行力学性能、各向异性、热学性能、抗震性和耐久性等测试等方面。虽然水泥、石灰、粉煤灰和石膏等对生土材料进行改性可以适当提高其强度及抗水性能，但该改性途径增加了生土材料中的化学键分量，会改变其微观孔结构，进而导致生土材料固有的保温、隔热、调湿等功能的弱化或丧失，且随之会给生土材料服役后回归自然带来困难。所以制备一种在微观结构上与生土材料相匹配的改性复合材料，是现有制备生土材料改性的重中之重。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对传统现有改良生土材料未能将材料和微观结构有机结合，导致材料力学性能较差的问题，提供了一种高强抗冲型生土材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）取毛竹并粉碎，研磨并筛，得毛竹粉末并按质量比1:10，将毛竹粉末与质量分数10％聚乙烯醇溶液搅拌混合，加热煮沸并静置冷却至室温，过滤得滤饼并洗涤、干燥，得改性颗粒，将改性颗粒置于蒸汽爆破机中，蒸汽爆破处理并收集爆破纤维，干燥制备得干燥爆破纤维；

（2）取海底砂并真空冷冻干燥，研磨过筛得海底砂粉末，按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、10～15份干燥爆破纤维、6～8份海底砂粉末、3～5份鸟粪石、3～5份磷酸钡和2～3份磷酸钙置于烧杯中，搅拌混合并球磨过筛，得球磨浆料；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份球磨浆料、3～5份糯米和10～15份产碱性磷酸酶菌悬浮液置于发酵罐中，发酵处理5～7天后，加热煮沸并保温处理，得改性浆料；

（4）按重量份数计，分别称量45～50份黄河泥沙、85～90份去离子水和35～40份改性浆料、6～8份减水剂置于搅拌机中，搅拌混合得浆料并浇注至模具中，在振动台上振动处理并静置20～24h，脱模后置于养护箱内养护，自然养护即可制备得一种高强抗冲型生土材料。

步骤（3）所述的产碱性磷酸酶菌悬浮液浓度为6.0×10⁸cfu·mL^-1。

步骤（3）所述的发酵温度为25～30℃。

步骤（4）所述的减水剂为2000HCAJ减水剂和HPEG-2400减水剂中的一种或两种。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

（1）本发明通过将毛竹纤维作为加筋材料并与基体材料复合并使其黏结相对紧密，使制备的生土材料内部形成三维交错的网络结构，在试件受力产生形变时，竹原纤维首先发生弹性变形，随着变形的增大，纤维拔出过程中与基体材料之间的牵拉作用会吸收部分机械能量，延缓裂纹的扩展进程，起到改善生土材料力学性能的作用，同时在生土材料水化固化过程中，竹原纤维周围也会产生一些失水空腔，但由于竹原纤维极为纤细，吸水量较低，在其周围产生有害孔隙的概率较少，竹原纤维复合材料的毛根总面积有效提高，有效改性土体结构的抗冲性和固土效果；