[发明专利]固化土干湿收缩补偿剂及其应用

说明书

本发明提供了一种固化土干湿收缩补偿剂及其应用。该补偿剂包括金属微粉、分散剂和包覆剂，金属微粉的材料为金属活动性大于氢的金属材料，包覆剂为能够在碱性环境下发生乳化、分解及皂化反应中一种或多种的有机物。金属微粉能够与固化土中的碱性物质发生化学反应，产生金属氧化物、金属氢氧化物和微量气体，产生体积膨胀。包覆剂包覆在金属微粉表面，遇到固化土中的碱性物质后逐渐乳化、降解或者皂化，然后缓慢脱落并将包裹其中的金属微粉逐渐露出以进行反应。分散剂能够减少金属微粉的集聚结团，使包覆剂更充分地包覆金属微粉，并使金属微粉更均匀地分散在固化土中。该补偿剂能够形成对固化土收缩的补偿，从而有效降低其干湿收缩程度。

技术领域

本发明涉及岩土工程材料技术领域，具体而言，涉及一种固化土干湿收缩补偿剂及其应用。

背景技术

固化土是一种新型岩土工程材料，是用水泥、石灰等胶结材料固化土粒，并用化学外加剂激发土粒的活性，提升改善了物理力学性能的土体。由于固化土主要利用原地土源，就地取材，避免开山采石，挖河取沙，保护了生态环境。而且施工简便，无毒、无害、无污染，具有很好的社会效益和经济效益，近年来在国内各类岩土工程中得到应用，“固土为石，生态环保”，受到广泛关注。

但是，在固化土的工程应用中，表面龟裂、干燥收缩裂缝是一项普遍存在的弊病。土粒具有较大的吸湿性和胀缩性，同时水泥的水化凝胶的收缩，导致固化土体的干湿收缩变形较大，容易产生收缩裂缝。根据对多地各类土源进行固化试验，测定固化土体干湿收缩应变值达(1500～4000)×10^-6，五种土样配制的固化土的干湿收缩曲线如图1所示。

为了降低固化土体的干湿收缩，减少固化土的干缩裂缝，目前处理的方法主要有二：

一是掺加砂石集料，该法能够有效降低土体的干燥收缩程度。但是砂石集料的加入有一定量的限制，过多砂石料的加入会导致土体强度的降低，同时显著增加了材料成本。

二是加入混凝土用膨胀剂，即硫铝酸钙、硫铝酸钙-氧化钙、氧化钙类膨胀剂等。该法也可以有效降低固化土体收缩值，但是用量较大，也不经济。

除了以上方法以外，还有部分采用加入无机或有机纤维的方式增大土体抗拉强度，从而提高抗裂性，这对于减少收缩裂缝有一定效果，但没有解决土体干燥收缩的根本问题。

目前施工是在连续土体上，每隔4～6米切锯伸缩缝，以减少收缩龟裂的出现。但锯缝过密，影响土体整体性和耐久性。

因此，如何降低固化土体的干湿收缩，消除干缩裂缝，一直是固化土技术方面有待攻克的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种固化土干湿收缩补偿剂及其应用，以解决现有技术中的固化土体干湿收缩无法有效降低或者处理成本过大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种固化土干湿收缩补偿剂，其包括金属微粉、分散剂和包覆剂，金属微粉的材料为金属活动性大于氢的金属材料，包覆剂为能够在碱性环境下发生乳化、分解及皂化反应中一种或多种的有机物。

进一步地，金属微粉选自铝微粉、硅铁粉、镁微粉及锌微粉中的一种或多种；优选地，金属微粉的细度为在直径0.075mm筛孔下的筛余量≤5wt％。

进一步地，包覆剂选自丙烯酸酯、硬脂酸、聚乙烯蜡、二异丁基萘磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸甘油酯及聚氧化乙烯中的一种或多种。

进一步地，分散剂选自脂肪酸酯类表面活性剂和/或脂肪醇醚类表面活性剂；优选地，分散剂选自硬脂酸甘油酯、脂肪醇环氧乙烷缩合物及脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种。