一种固化风积沙制备防渗垫层的方法与流程

本发明涉及建筑材料，具体是涉及一种固化风积沙制备防渗垫层的方法。

背景技术：

1、在沙漠、戈壁地区，空气中经常弥漫着沙粒，这些飞沙在大风作用下飘落在农田、河沟、建筑物上。这些飞沙不仅破坏环境，而且严重影响着人们的生活，这些飞沙飘落沉积后即形成风积沙。随着沙漠地区工程建设规模的不断扩大，建筑材料变得更加稀缺，砂砾石、粘土等都需要依靠远距离的外运，大幅度增加了沙漠地区的工程造价。但风积沙是当地储量丰富的材料，其颗粒细小，内部粘粒含量极少，水稳性优秀，在饱水状态下易于压实，可以针对该特性，通过合理的固化与压实手段，将风积沙作为主要的建筑材料应用于工程建设中。

2、固化风积沙用于建筑施工具有理论基础和实际意义，目前已形成了以矿渣、水泥、水玻璃、石灰、高分子改性剂等有机-无机活性材为基础的多种固化方式，并将风积沙广泛应用到混凝土、建筑砂浆、路基填料等工程领域中。既能快速大量消纳风积沙，实现“变废为宝”，又能减少对天然砂石、粘土等资源的开采，推动基础工程设施建设的绿色可持续发展。但实际工程中风积沙应用环境复杂多变，其大规模应用还存在以下需解决的关键技术问题：

3、首先，已有的工程实践和研究大多是采用风积沙作为筑路材料，但由于风积沙本身透水性大、松散无粘聚力的特点，将其应用在水工建筑物的研究不足，对水力作用下的渗透性能、渗透破坏形式及渗透稳定性缺乏系统性研究，可借鉴的成果有限。

4、此外，对风积沙的固化处理技术繁琐复杂，性能和固化成本难以兼顾。部分固化剂对周围环境有一定危害，需要确保其在长期的使用过程中环境风险可控，难以形成经济高效、绿色环保的固化方案。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种固化风积沙制备防渗垫层的方法。

2、本发明的技术方案是：一种固化风积沙制备防渗垫层的方法，包括以下步骤：

3、s1、配料：

4、按重量份称取风积沙55～65份，建筑渣土30～40份，硅酸盐水泥5～10份作为原料，风积沙、建筑渣土以及硅酸盐水泥水泥共计为100份；

5、s2、混料：

6、将所述原料加入砂浆搅拌机并搅拌均匀，再依次添加增稠剂、膨胀剂、外加水、减水剂，以及抗渗剂，随后再次搅拌均匀，得到混合物料；增稠剂的添加量占原料总质量的0.1～0.6％；膨胀剂的添加量占原料总质量的0.5～4％；减水剂的添加量占原料总质量的0.2～0.8％；抗渗剂的添加量占原料总质量的2～8％；外加水的添加量m由如下公式计算得出：

7、m＝0.08m-(m1θ1+m2θ2)

8、其中，m为外加水的添加量，m为原料总质量，m1为风积沙质量，θ1为风积沙含水量，m2为建筑渣土质量，θ2为建筑渣土含水量；

9、s3、成型：

10、将所述混合物料在1-20mpa压力下压制成型，得到风积沙固化料，随后将风积沙固化料在自然条件下养护26～30d后，即得到防渗垫层。

11、说明：本发明将风积沙和建筑渣土搭配使用，以水泥为胶结材料并辅以部分外加剂，制备防渗垫层。风积沙本身内部粘粒含量极少，属于不冻胀土质，可有效防止冻胀现象发生，建筑渣土内部含有较多的水分、粘性颗粒与活性矿物，可以促进各组分的胶结，提高防渗垫层的抗渗性能，且风积沙和建筑渣土均为沙漠地区现有材料，相比于传统的水泥黏土材料，可有效降低运输成本。

12、进一步地，所述风积沙成分包括sio2、al2o3、cao、fe2o3以及mgo，其中，sio2和al2o3的含量占风积沙总质量的75～80％。

13、说明：上述成分的风积沙有良好的水稳性，湿压成型后，在构件干燥失水的情况下，其强度呈增长趋势，在饱水状况下其强度下降很小，能够有效保证建筑工程的结构强度。

14、进一步地，所述建筑渣土的粒径≤5mm。

15、说明：限定建筑渣的粒径可以减少防渗垫层内部缺陷，保证防渗垫层的结构强度。

16、进一步地，所述增稠剂的成分按质量百分比计包括：淀粉醚10～20％，纤维素醚80～90％。

17、说明：上述成分的增稠剂具有较好的润滑性和快速增稠能力，可以提高混合物料粘度，改善保水性。

18、进一步地，所述膨胀剂为氧化镁、氧化钙、无水石膏中的任意一种或多种按任意比组成的混合物。

19、说明：上述成分的膨胀剂可自身产生膨胀，也能与混合物料中的其他成分反应产生膨胀，对防渗垫层的收缩起到补偿作用，防止其产生开裂。

20、进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂、木质素磺酸盐减水剂、三聚氰胺树脂减水剂中的任意一种或多种按任意比组成的混合物。

21、说明：上述成分的减水剂可定向吸附于水泥颗粒表面，降低水的表面张力和水与水泥颗粒间的界面张力，使水泥颗粒更好地被润湿。

22、进一步地，所述抗渗剂的成分按质量百分比计包括：水玻璃85～90％，磷酸盐10～15％。

23、说明：上述成分的抗渗剂可以与混合物料中的金属阳离子反应生成膨胀性晶体，以堵塞防渗垫层内部的毛细通道，增加其密实度和抗渗性。

24、进一步地，步骤s1中，称取风积沙后，对所述风积沙进行分筛，得到粒径＞0.15mm的粗沙与粒径≤0.15mm的细沙，并对细沙进行改性处理后再与粗沙混合；

25、所述细沙的改性处理方法为：

26、s1-1、将酚醛树脂加入无水乙醇中，在搅拌状态下加热至40～50℃，得到第一混合液；将细沙加入到改性剂内，超声分散10～15min后，得到第二混合液；细沙、酚醛树脂、改性剂、无水乙醇的质量比为12：3：32：10；

27、s1-2、向第二混合液内加入一次表面活性剂，随后对第二混合液进行加热，并在加热过程中持续向第二混合液内加入第一混合液，第二混合液的温度每升高5～10℃，就向第二混合液内添加一次表面活性剂，直至第一混合液全部添加后，停止加热，搅拌15～30min后，得到第三混合液；表面活性剂的首次添加量占细沙质量的3～5％，随后表面活性剂每次的添加量相比上一次降低10～15％，第二混合液的升温速度为2～4℃/min，且第一混合液每分钟的添加量为第二混合液总重量的4～6％；

28、s1-3、将第三混合液过滤后得到固体，对固体依次进行干燥、振动分散后，得到改性细沙。

29、说明：上述方法对风积沙进行分筛，并且只对其中的细沙进行改性处理，降低了生产成本，同时改性处理后细沙表面包覆了树脂层，并提高了细沙与水泥之间结合性，降低了防渗垫层内部的孔隙率，提高了防渗垫层的抗渗性能。

30、更进一步地，所述改性剂的成分按质量百分比计包括：聚丙烯酸乳液10～20％、聚丙烯酰胺15～30％、硼氢化钠6～10％，余下为去离子水。

31、说明：上述成分的改性剂可以改善风积沙颗粒的润湿性，在混料时提高风积沙颗粒之间的结合性，使防渗垫层内的粗沙与细沙能够更好的胶结在一起，提高防渗垫层强度。

32、进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钾中的任意一种或多种按任意比组成的混合物。

33、说明：上述表面活性剂可改善风积沙颗粒表面活性，使风积沙颗粒更易于浸润，并使改性剂内的成分能够均匀分散在第三混合液内。

34、本发明的有益效果是：

35、(1)本发明将风积沙和建筑渣土搭配使用，以水泥为胶结材料并辅以部分外加剂，制备防渗垫层。风积沙本身内部粘粒含量极少，属于不冻胀土质，可有效防止冻胀现象发生，建筑渣土内部含有较多的水分、粘性颗粒与活性矿物，可以促进各组分的胶结，提高防渗垫层的抗渗性能，且风积沙和建筑渣土均为沙漠地区现有材料，相比于传统的水泥黏土材料，可有效降低运输成本。

36、(2)本发明通过对风积沙进行分筛，并且只对其中的细沙进行改性处理，降低了生产成本，同时改性处理后细沙表面包覆了树脂层，并提高了细沙与水泥之间结合性，降低了防渗垫层内部的孔隙率，提高了防渗垫层的抗渗性能。