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1、土壤固化剂及其制备方法和使用方法本发明涉及建筑材料领域，尤其涉及一种土壤固化剂及其制备方法和使用方法。背景技术土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于固化各类土壤、改善土壤工程技 术性能的新型工程材料。在工程建筑中，采用土壤固化剂可以替代石灰、水泥、粉煤灰、碎 石、砾石等传统筑路材料，并且具有用量少、就地取材、固化速度快、早期强度高、节省施 工时间、降低工程造价等优点，因此在公路路基、铁路路基、堤坝固化、建筑物地基、机场 平整固化、边坡固定等诸多领域中都得到了广泛应用。在现有技术中，土壤固化剂主要分为固态土壤固化剂和液态土壤固化剂两类。现有的 液态土壤固化剂大多呈强酸性或强碱性，在使用过
2、程中不仅会给操作者带来很大的危险，而 且会对使用场所周围的生态环境造成一定的破坏。此外，现有的液态土壤固化剂的抗压能力、 水稳定性和冻稳定性均较差，其生产过程不仅能耗较高，而且存在不同程度的环境污染问题。发明内容针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种土壤固化剂及其制备方法和使用 方法；该土壤固化剂是一种非强酸、非强碱的液态土壤固化剂，不仅具有pH值可调、使用 安全性高、不污染环境、抗压能力强、水稳定性和冻稳定性大幅提高等优点，而且实现了地 沟油的有效合理化利用，为避免地沟油重新流人餐桌做岀了积极贡献；该土壤固化剂的制备 方法不仅能耗低、而且无污染物排岀，安全环保。本发明的目的是通过以下
3、技术方案实现的：种土壤固化剂，由木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂、液体磷酸二氢铝、地沟油、 氨基磺酸和蒸馏水制成，并且pH值在59之间；其中，木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧 化锂的重量份之比为：木质素磺酸钙0.4份，聚羧酸钠0.9份，氢氧化锂1.7份；地沟油与 液体磷酸二氢铝的重量比为1.5:1;氨基磺酸的用量至少为地沟油和液体磷酸二氢铝总重量 的二分之一；在液体磷酸二氢铝中，五氧化二磷的重量百分含量至少为35%，氧化铝的重 量百分含量至少为9%。种土壤固化剂的制备方法，包括如下工序：工序一，按照重量份计，将7份蒸馏水加热到至少60C，并将0.4份木质素磺酸钙、 0.9份聚羧酸钠、1.7份氢氧化
4、锂加人到蒸馏水中，搅拌混合直至各组分完全溶解，再保持 60C恒温静置至少24小时，从而制得碱性中和液；工序二，将地沟油与液体磷酸二氢铝按照重量比 1.5： 1的比例混合，并且以 10 0转/ 分钟的速度进行加热搅拌；当加热至35 -45C时，维持这一温度并且再搅拌30分钟，从而 制得地沟油稀释液；在液体磷酸二氢铝中，五氧化二磷的重量百分含量至少为35%，氧化 铝的重量百分含量至少为9%；工序三，以60转/分钟的速度继续对工序二中制得的地沟油稀释液进行加热搅拌，当 加热至100120C时，维持这一温度并且向地沟油稀释液中加人氨基磺酸，氨基磺酸的用 量至少为地沟油和液体磷酸二氢铝总重量的二分之一，
5、再以 200转/分钟的速度搅拌4小时， 停止加热并继续搅拌直至液体温度降到100C以下，从而制得酸性脂肪醇硫化物；工序四，在温度至少为60C的条件下，将碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物相混合，并 以 300转/分钟的速度搅拌0.5 1小时，调整碱性中和液和酸性脂肪醇硫化物的用量，直至 制得pH值在59之间的土壤固化剂初始液；工序五，将 60C的氯化钠饱和溶液加人到工序四制得的土壤固化剂初始液中，并在 60C下以 200转/分钟的速度搅拌0.5-1小时，然后停止加热和搅拌，静置至少48小时，得到明显分为两层的分层液；再取分层液的上层油状液并通过400目过滤网过滤，即制得pH 值在59之间的成品土壤固
6、化剂；其中，氯化钠饱和溶液的用量为土壤固化剂初始液总重 量的 15%30%。优选地，在工序四中，碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物的重量比为：0.81.2：1。种土壤固化剂的使用方法，将无机结合料以及上述技术方案中所制得的成品土壤固 化剂加人到待固化土壤中，搅拌均匀；其中，无机结合料的用量占待固化土壤和无机结合料 总重量的3%6%，而土壤固化剂的用量是待固化土壤和无机结合料总重量的0.01% 0.03%。优选地，所述的无机结合料为水泥、石灰或粉煤灰。由上述本发明提供的技术方案可以看岀，本发明实施例所提供的土壤固化剂采用木质 素磺酸钙、聚羧酸钠和氢氧化锂制成碱性中和液，又采用地沟油、液体磷酸二氢铝和氨
7、基磺 酸发生磺化反应生成酸性脂肪醇硫化物；当碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物按照重量比1： 1混合时，所制得的土壤固化剂的pH值在5.56.5之间;通过对碱性中和液与酸性脂肪醇 硫化物的用量进行细微调整，就可以使所制得的土壤固化剂的pH值在59之间变动；由 此可见，本发明实施例所提供的土壤固化剂是一种非强酸、非强碱的液态土壤固化剂，不仅 具有pH值可调、使用安全性高、不污染环境、抗压能力强、水稳定性和冻稳定性大幅提高 等优点，而且实现了地沟油的有效合理化利用，为避免地沟油重新流人餐桌做岀了积极贡献。具体实施方式下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅 仅是本发明一
8、部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人 员在没有做岀创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护X围。下面对本发明所提供的土壤固化剂及其制备方法和使用方法进行详细描述。()土壤固化剂种土壤固化剂，由木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂、液体磷酸二氢铝、地沟油、 氨基磺酸和蒸馏水制成，并且pH值在59之间。其中，木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂的重量份之比为：木质素磺酸钙0.4份， 聚羧酸钠0.9份，氢氧化锂1.7份；地沟油与液体磷酸二氢铝的重量比为1.5:1；氨基磺酸的 用量至少为地沟油和液体磷酸二氢铝总重量的二分之一；液体磷酸二氢铝可以直接采用通过 商
9、业手段购买的工业液体磷酸二氢铝，在液体磷酸二氢铝中，五氧化二磷的重量百分含量至 少为35%，氧化铝的重量百分含量至少为9%。地沟油泛指生活中存在的各类劣质油，例如： 回收的食用油、反复使用的炸油等，只要经过提纯处理过的地沟油均可作为该土壤固化剂的 原料，这种经过提纯处理过的地沟油可以从很多环保公司购买，供应量大、价格便宜，由此 可见，本发明所提供的土壤固化剂不仅成本低廉，而且实现了地沟油的有效合理化利用，为 避免地沟油重新流人餐桌做岀了积极贡献。具体地，在该土壤固化剂的各原料中，木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂三者溶于 水并混合后会形成碱性中和液，而地沟油、液体磷酸二氢铝、氨基磺酸三者混合后会
10、发生磺 化反应生成酸性脂肪醇硫化物，当碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物按照重量比1： 1混合时， 所制得的土壤固化剂的pH值在5.56.5之间;通过对碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物的用 量进行细微调整，可以使所制得土壤固化剂的pH值在59之间调整。在实际应用中，碱 性中和液与酸性脂肪醇硫化物的重量比最好为0.81.2：1,这不仅可以保证所制得的土壤 固化剂的pH值在59之间，而且可以大幅提高土壤固化剂的抗压能力、水稳定性和冻稳 定性。由于该土壤固化剂的pH值在59之间，因此在使用过程中不会给操作者带来危险， 而且不会对使用场所周围的生态环境造成破坏。此外，由于该土壤固化剂是液态土壤固化剂， 溶于水、
11、不燃烧、稳定性好、可在常温常压下长期存储和运输，而且其原料都是现有技术中的无污染材料，其制备过程中也不会产生污染物，因此该土壤固化剂无毒、无害、无腐蚀、 无污染、安全环保，可有效解决现有筑路材料和土壤固化剂的污染问题。进一步地，该土壤固化剂的作用机理如下：该土壤固化剂在与含有一定水分的土壤混 合后，会水解岀硫酸根、磷酸根、氢氧根等离子，这些阴离子会与土壤中金属离子结合生成 不溶于水的网状结晶体，这些网状结晶体会穿插在土壤颗粒空隙间形成强度骨架，而在这些 阴离子与土壤中金属离子结合的过程中，土壤自身会被激发生成不溶于水的坚硬物质，填充 在强度骨架之间，形成不可逆的坚实板体，从而使土壤得到有效固化
12、，抗压能力大幅增强， 并且具有良好的耐久性。同时，当该土壤固化剂与含有一定水分的土壤混合后，会产生阴离 子表面活性剂,阴离子表面活性剂具有一个亲水头部和一个疏水尾部，其亲水性头部会与土 壤颗粒表面形成稳定化学链，而其疏水性尾部均朝向土壤颗粒外部，从而使得土壤颗粒产生 斥水性，大大提高了土壤的水稳定性和冻稳定性。此外，土壤自身的PH值一般为59, 土 壤的pH值一旦发生变化，土壤颗粒的带电性也会随之改变，在pH值5时，土壤颗粒带正 电，而在pH值9时，土壤颗粒带负电；如果土壤固化剂的pH值过大或过小，那么土壤颗 粒的带电性将难以控制，土壤固化剂的加人量会变得十分敏感，这会影响土壤固化剂的固化 效
13、果；而本发明所提供土壤固化剂的pH值在59之间，在加人土壤中后，不会改变土壤 的pH值，因此本发明所提供土壤固化剂的加人量和固化效果更容易控制，固化后也非常稳 宀 定。综上可见，本发明实施例所提供的土壤固化剂是一种非强酸、非强碱的液态土壤固化 剂，不仅具有pH值可调、使用安全性高、不污染环境、抗压能力强、水稳定性和冻稳定性 大幅提高等优点，而且实现了地沟油的有效合理化利用，为避免地沟油重新流人餐桌做岀了 积极贡献。本发明实施例所提供的土壤固化剂可以对各类土壤或沙土进行固化，并使其工程 技术性能达到施工要求，例如：在道路路基施工中，本发明实施例所提供的土壤固化剂可以 实现就地取材，避免了大量建筑
14、材料的运输，不仅降低了材料成本、运输成本，而且延长道 路的使用寿命，环保无污染。（二）土壤固化剂的制备方法种土壤固化剂的制备方法，具体可以包括如下工序：工序一，按照重量份计，将7份蒸馏水加热到至少60C，并将0.4份木质素磺酸钙、 0.9份聚羧酸钠、1.7份氢氧化锂加人到蒸馏水中，搅拌混合直至各组分（即木质素磺酸钙、 聚羧酸钠和氢氧化锂三种组分）完全溶解，再保持60C恒温静置至少24小时，从而制得碱 性中和液。具体地，在木质素磺酸钙、聚羧酸钠、氢氧化锂均加人到蒸馏水中后，通常搅拌2 小时，即可将木质素磺酸钙、聚羧酸钠和氢氧化锂三种组分完全溶解。这一工序主要是为了 制备与后续酸性脂肪醇硫化物混合
15、的碱性中和液。工序二，将地沟油与液体磷酸二氢铝按照重量比1.5： 1的比例混合，并且以10 0转/ 分钟的速度进行加热搅拌（即边加热边搅拌）；当加热至3545C时，维持这一温度并且再搅 拌30分钟，从而制得地沟油稀释液。具体地，液体磷酸二氢铝可以直接采用可商业手段购买的工业液体磷酸二氢铝，在液 体磷酸二氢铝中，五氧化二磷的重量百分含量至少为35%，氧化铝的重量百分含量至少为 9%。这一工序主要是对地沟油的稀释过程，磷酸二氢铝主要是工序三中地沟油与氨基磺酸 发生磺化反应的催化剂。工序三，以6 0转/分钟的速度继续对工序二中制得的地沟油稀释液进行加热搅拌，当 加热至100120C时，维持这一温度并
16、且向地沟油稀释液中加人氨基磺酸，氨基磺酸的用 量至少为地沟油和液体磷酸二氢铝总重量的二分之一，再以 200转/分钟的速度搅拌4小时， 停止加热并继续搅拌直至液体温度降到100C以下，从而制得酸性脂肪醇硫化物。具体地，将氨基磺酸加人到地沟油稀释液这一过程最好在1小时内完成，并且边加人 边搅拌，这是因为地沟油与氨基磺酸的反应需要加热和搅拌，如果加人氨基磺酸的过程持续 很长时间，那么后加人的氨基磺酸可能没有充足的时间参与反应，如果延长加热和搅的时间， 那么不仅会增加大量的能耗，而且会导致先发生反应的硫化物离析。这一工序主要是为了制 备与碱性中和液混合的酸性脂肪醇硫化物，该酸性脂肪醇硫化物是一种黄棕色粘稠状液体。工序四，在温度至少为60C的条件下，将碱性中和液与酸性脂肪醇硫化物相混合，并 以 300转/分钟的速度搅拌0.5 1小时，调整碱性中和液和酸性脂肪醇硫
