[发明专利]一种土体防护材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开一种土体防护材料及其制备方法与应用，其包括纳米入渗层、致密保护层和磁性防水层三层结构，按重量份计，磁性防水层包括20～40份磁粉、70～90份乙二醇、25～45份高岭土粉、8～12份碱激发剂等，致密保护层由高岭土粉和碱激发剂的反应物过滤所得液体再加入pH调节剂制成，纳米入渗层包括5～10份纳米碳酸钙、25～40份超细水泥灌浆料等。本发明改变了传统方法的风化‑夯补‑再风化循环，材料实惠，自然无污染，通过加入磁场使材料致密排列，提高耐受性；既能加固主体保护表观性能，又有很好的防冲刷、防腐和附着性，能起到长期保护作用；后续喷涂可以自行选择破坏较严重的地方主动修复，针对性和操作性更强。

技术领域

本发明属于自然灾害防治领域，具体涉及一种土体防护材料及其制备方法与应用。

背景技术

现存的夯土长城遗址各种病害发育，尤其是由于雨水冲刷引起的裂隙、冲沟病害将引起长城局部甚至整体垮塌，因此长城表面防冲刷加固一直是土遗址保护研究的重点、难点。有很多渠道可以取得防冲刷的效果，例如环保型固化剂能够加固长城表面，既能够提高土遗址表面的抗冲刷、防风化性能，又具有环保性能。近年来，有很多学者在研究不同种类固化剂的抗冲刷性能，如SG-1、EN-1、W-OH等各种性能的土壤固化剂，虽然能显著提高土遗址表面的抗冲刷性能，但其主要成分存在一定的不环保性，因此开发一种绿色且防冲刷性能好的防冲刷材料很有必要。

发明内容

本发明的目的是针对土遗址保护现有技术的不足，提出一种保护建筑结构本身，具有防冲刷功能的涂料配方及制备方法。

该配方主体分为纳米入渗层、致密保护层和磁性防水层，其中纳米入渗层以超细水泥灌浆料为主，致密保护层是以氢氧化铝溶液为主的保护性涂料，磁性防水层是以二氧化硅/磁粉固化物为主的防水性材料，具有防冲刷性能好的特点。

实现本发明目的的技术方案是：

一种土体防护材料，自下而上包括纳米入渗层、致密保护层和磁性防水层；

磁性防水层按重量份计包括20～40份磁粉、70～90份乙二醇、25～45份高岭土粉、8～12份碱激发剂、50～70份水、20～30粘结剂、3～5份成膜助剂；

致密保护层由高岭土粉和碱激发剂反应的产物通过过滤得到液相分离物再加入3～5份pH调节剂制成；使用时，在致密保护层上涂抹磁性防水层后，对磁性防水层施加法向磁场；

纳米入渗层按重量份计包括5～10份纳米碳酸钙、25～40份超细水泥灌浆料、70～90份水。

本发明还提供了该土体防护材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按如下重量份称取20～40份磁粉、70～90份乙二醇、25～45份高岭土粉、8～12份碱激发剂、50～70份水、20～30份粘结剂、3～5份成膜助剂、3～5份pH调节剂；

将高岭土粉和碱激发剂放入反应釜中反应3～5h，将产物过滤；取过滤得到的固相分离物放入反应釜中，加入乙二醇和磁粉，高温搅拌反应6～8h后，自然冷却，再加入水、粘性剂和成膜助剂搅拌均匀得到磁性防水层；

(2)取(1)过滤得到的液相分离物，加入pH调节剂调节pH＝6.5～7，得到致密保护层；

(3)按如下重量份称取5～10份纳米碳酸钙、25～40份超细水泥灌浆料、70～90份水；将超细水泥灌浆料和纳米碳酸钙混合，用水稀释后得到纳米入渗层。

优选的，步骤(1)中，碱激发剂为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，浓度为2～3mol/L。

优选的，步骤(1)中，磁粉选自氧化铁磁粉、锌锰磁粉、二氧化铬磁粉中的任一种。

优选的，步骤(1)中，高温搅拌反应温度为170～180℃，高温搅拌反应转速为30～40r/min。