水性环氧固化土、其应用及固化土道路面层

摘要

本发明提供了一种水性环氧固化土、其应用及固化土道路面层。该水性环氧固化土包括A组分和B组分；按重量份计，A组分包括5～20份的水泥、35～95份的土以及0.01～0.02份的土壤固化剂；B组分包括5～15份的水性环氧树脂乳液、0～2份的改性剂以及0～15份的外加水。该水性环氧固化土是一种综合性能较好的固化土道路面层材料，将其铺设于固化土道路基层上后，形成的水性环氧固化土面层与固化土道路基层之间具有较高的结合力，且该面层的环保性较好。更为重要的是，使用上述的水性环氧固化土作为固化土道路面层，强度较高，抗湿滑性和耐磨性较好，具有较佳的综合性能，非常适合应用于轻载固化土道路的面层。

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程材料技术领域，具体而言，涉及一种水性环氧固化土、其应用及固化土道路面层。

背景技术

固化土(又称稳定土)是一种岩土工程材料。随着土壤固化剂的应用，提高了固化土的物理力学性能，使固化土成为一种新的岩土工程材料，在道路建设、滩涂造地、河湖治理、水利工程、农田建设等多方面得到了应用。例如，在道路工程建设中，传统工艺方法要使用大量的砂石料，然而，随着我国建设的发展和环境保护的要求，不少地区开山取石，砂石生产与环境的矛盾日益突出，砂石供应日益困难，同时大大提高了建设费用。而采用固化土技术，用固化土作为道路基层，可以充分利用原地土，不用或少用砂石料。不仅施工方便、提高了工程质量，而且节约资源、减少工程费用。

现有的固化土，一般强度较低，抗压强度不足5MPa,，在道路建设中，只能作为基层。其面层还是沿用传统的沥青混凝土或水泥混凝土。然而，目前在部分城市道路、园林景区、现代农牧业、生态建设等工程的固化土道路建设中，由于沥青混凝土与水泥混凝土面层施工污染与材料供应困难等诸多问题，有时难以采用，需要寻找一种新的轻载道路面层材料。而直接采用固化土作为路面，不仅强度偏低，而且晴天起土，雨天路滑，耐磨性不足。基于上述原因，迫切需要一种适应生态环境，且综合性能较佳的固化土道路面层材料与技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水性环氧固化土，其具有密实、高强、耐磨的性质，可用于作为轻载固化土道路面层的材料。以解决现有道路面层，即沥青混凝土存在施工污染，水泥混凝土材料供应困难的问题，同时解决固化土不能用于固化土道路面层的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水性环氧固化土，其包括A组分和B组分；按重量份计，A组分包括5～20份的水泥、35～95份的土以及0.01～0.02份的土壤固化剂；B组分包括5～15份的水性环氧树脂乳液、0～2份的改性剂以及0～15份的外加水。

进一步地，按重量份计，A组分中还包括10～30份的耐磨粒料。

进一步地，耐磨粒料选自石英砂、硅砂及石渣中的一种或多种；优选地，耐磨粒料的粒径为3～10mm。

进一步地，B组分包括0.5～1份的改性剂。

进一步地，改性剂包括丙烯酸乳液、硅丙乳液、VAE乳液、氯丁胶乳、丁苯乳液、聚氨酯乳液及丁腈胶乳中的一种或多种。

进一步地，改性剂还包括消泡剂和防水剂。

进一步地，土壤固化剂选自离子型土壤固化剂或有机-无机复合型土壤固化剂；优选地，土壤固化剂为GJL-1土壤固化剂或GJL-2土壤固化剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种水性环氧固化土作为轻载固化土道路面层材料的应用。

根据本发明的另一方面，提供了一种固化土道路面层，设置在固化土基层上方，其包括上述水性环氧固化土在固化土基层上经铺设、碾压、固化形成的水性环氧固化土层。

进一步地，上述固化土道路面层还包括位于水性环氧固化土层上方的护面层，护面层由水性环氧固化土中的B组分经喷洒、固化形成。

本发明提供的水性环氧固化土，包括A组分和B组分，其中A组分为包含水泥、土及土壤固化剂的固化土组分，B组分为包含水性环氧树脂乳液、可选的改性剂和可选的外加水的水性环氧组分。本发明中将二者有机结合起来，形成了一种环保性较好的固化土道路面层材料。在实际的应用过程中，将其铺设于固化土道路基层上后，形成的水性环氧固化土面层与固化土道路基层之间具有较高的结合力，且该面层的环保性较好。更为重要的是，使用上述的水性环氧固化土作为固化土道路面层，强度较高，抗湿滑性和耐磨性较高，具有较佳的综合性能，非常适于应用在轻载固化土道路的表面。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一种实施方式中的固化土道路面层在实际应用中形成的道路结构的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中固化土只是作为道路基层使用，不能满足道路面层的技术要求。为了解决这一问题，本发明提供了一种水性环氧固化土，其包括A组分和B组分；按重量份计，A组分包括5～20份的水泥、35～95份的土以及0.01～0.02份的土壤固化剂，B组分包括5～15份的水性环氧树脂乳液、0～2份的改性剂以及和0～15的外加水。

本发明提供的上述水性环氧固化土，A组分为包含水泥、土及土壤固化剂的固化土组分，B组分为包含水性环氧树脂乳液、可选的改性剂和可选的外加水的水性环氧组分。本发明将二者有机结合起来，形成了综合性能较好的固化土道路面层材料。在实际的应用过程中，将其铺设于固化土道路基层上后，形成的水性环氧固化土面层，不仅强度与耐磨性较好，而且与固化土道路基层之间具有较高的结合力，无毒、无害、无污染，具有较佳的综合性能。

环氧树脂因为具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、良好的的黏接性以及高的机械强度，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。相比于溶剂型环氧树脂带来的诸多问题，水性环氧以其不燃不爆、无毒无味无害、绿色环保、节约能源，生产、运输、应用过程中安全、健康均得到保证，是一种可以用来增强改性固化土的良好材料。

水性环氧树脂乳液本身含有水，固含量为15～50％。在水性环氧固化土实际的施工过程中，按照固化土“最佳含水率”的要求，如水性环氧乳液所带入的水不足以达到最佳含水率的话，还可以补加入一部分的外加水，使其总含水量达到固化土最佳含水量的要求。该固化土含水量是固化土施工行业所公知的，在此不再赘述。

需要说明的是，上述各组分均是按照重量份计，各组分的计量标准一致。

只要包含上述组分，水性环氧固化土形成的道路面层即可具有较好的综合性能。在一种优选的实施方式中，按重量份计，A组分中还包括10～30份的耐磨粒料。加入耐磨粒料，能够进一步提高水性环氧固化土形成的道路面层的耐磨性和强度，且将耐磨粒料的用量控制在上述范围内，有利于充分平衡道路面层的性能并降低工程费用。优选地，耐磨粒料选自石英砂、硅砂及石渣中的一种或多种；更优选耐磨粒料的粒径为3～10mm。

在一种优选的实施方式中，B组分包括0.5～1份的改性剂。将改性剂的用量控制在上述范围内，更有利于改善道路面层的综合性能。此外，上述水性环氧固化土中，B组分中采用的改性剂能够起到稳定作用。在一种优选的实施方式中，上述改性剂包括不同于水性环氧树脂乳液的其他水性合成树脂乳液和/或水性合成橡胶乳液。更优选地，改性剂包括丙烯酸乳液、硅丙乳液、VAE乳液、氯丁胶乳、丁苯乳液、聚氨酯乳液及丁腈胶乳中的一种或多种。这些水性合成树脂乳液和水性合成橡胶乳液作为改性剂加入，能够进一步改善水性环氧树脂乳液A组分和B组分之间的相容性。同时，还有利于进一步改善固化土道路面层的韧性、提高抗湿滑性和耐磨性，使其具有更好的综合性能。

除了使用水性合成树脂乳液和水性合成橡胶乳液作为改性剂以外，本领域技术人员还可以根据具体的需求加入其它改性剂。在一种优选的实施方式中，上述改性剂还包括消泡剂及防水剂中的一种或多种。消泡剂的加入能够减少材料混合、路面铺设过程中的气泡，使路面层更为密实。防水剂的加入有利于提高道路面层的防水性能和耐久性。优选地，消泡剂包括但不限于磷酸三丁酯、异辛醇或硅油乳液消泡剂；优选地，防水剂包括但不限于含有机硅防水剂。

本发明上述A组分中采用的土壤固化剂可以是固化土中采用的常用土壤固化剂。在一种优选的实施方式中，土壤固化剂选自离子型土壤固化剂或有机-无机复合型土壤固化剂；更优选地，土壤固化剂包括但不限于GJL-1或GJL-2土壤固化剂。这些土壤固化剂的价格较低、来源广泛，同时，其与B组分之间具有较好的相容性，应用在本发明的水性环氧固化土中，能够进一步改善其工艺性能和材料性能。

需要说明的是，本发明上述所提出的水性环氧树脂乳液包括水性环氧树脂和水性环氧固化剂，在实际的应用过程中，将二者混合，并用水稀释作为水性环氧树脂乳液，控制固含量在15～50％。水性环氧树脂乳液的用量包含了水性环氧树脂和水性环氧固化剂的共同用量。

在一种优选的实施方式中，水性环氧树脂乳液中的环氧树脂的环氧当量为170～2000g/eq，水性环氧树脂乳液的粘度为200～3000mpa.s.25℃。将其固含量、环氧当量及粘度控制在上述范围内，更有利于提高其固化强度和可施工性能，进而进一步提高固化土道路面层的强度和加工性能。更优选地，水性环氧树脂乳液包括水性环氧树脂和水性环氧固化剂，其中水性环氧树脂选自CYDW-100水性环氧树脂或CYDW-102水性环氧树脂，水性环氧固化剂选自CYDHD-220固化剂或CYDHD-w280固化剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种前述水性环氧固化土作为轻载固化土道路面层材料的应用。

上述水性环氧固化土，包括A组分和B组分，其中A组分为包含水泥、土及土壤固化剂的固化土组分，B组分为包含水性环氧树脂乳液、可选的改性剂和可选的外加水的水性环氧组分。本发明中将二者有机结合起来，形成了环保性较好的固化土道路面层材料。在实际的应用过程中，将其铺设于固化土道路基层上后，形成的水性环氧固化土面层与固化土道路基层之间具有较高的结合力，且该面层的环保性较好。更为重要的是，使用上述的水性环氧固化土作为固化土道路面层，强度较高，抗湿滑性和耐磨性较高，具有较佳的综合性能，非常适于应用在固化土道路的表面。

根据本发明的另一方面，还提供了一种固化土道路面层，其设置在固化土基层上方，其中，固化土道路面层包括前述的水性环氧固化土在固化土基层上经铺设、碾压、固化形成的水性环氧固化土层。

本发明中提供的固化土道路面层，与固化土基层之间具有较高的结合力，且该面层的环保性较好。更为重要的是，使用上述的水性环氧固化土作为固化土道路面层，强度较高，抗湿滑性和耐磨性较高，具有较佳的综合性能，非常适于应用在固化土道路的表面。

实际应用过程中，如图1所示，固化土道路的各层结构包括：基土层10，设置在基土层10上的固化土基层20，以及设置在固化土基层20上的水性环氧固化土层30。本领域技术人员可以根据不同道路的使用场合及负重情况选择各层和厚度。例如，固化土基层20的厚度可以为15～25cm，一层或二层；水性环氧固化土层30的厚度可以为5～15cm。

在一种优选的实施方式中，上述固化土道路面层还包括位于水性环氧固化土层30上方的护面层40，护面层40由水性环氧固化土中的B组分经喷洒、固化形成。

进一步在水性环氧固化土层的表面上喷洒环氧组分以形成护面层，能够进一步提高固化土道路面层的综合性能。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

某工程为现代花卉培育基地建设工程，主干道需要通行轻型运输卡车，花棚间辅路主要为轻型运输车和人员通行。为了花卉培植需要，不能采用沥青或水泥混凝土面层。以下实施例中为此设计铺设了固化土道路，各实施例的做法如下：

实施例1

步骤一：以压实土层为道路基土层；在基土层上铺设一层压实的固化土基层，厚度为25cm。其材料组成为：土82.98份、水泥5份、GJL-1土壤固化剂0.02份、水12份。

步骤二：配置水性环氧固化土，配方如下(各组分剂量标准一致)：

按照上述配方分别配置A组分和B组分，然后将A组分和B组分充分拌合。然后，在上述已经摊铺的固化土道路基层上摊铺水性环氧固化土拌合料，厚度为12cm；然后用重载压路机碾压10次以上，控制最终水性环氧固化土层的厚度为10cm。

步骤三：将上述步骤二中B组分的各原料混合后，作为封层剂在水性环氧固化土层表面上喷洒三遍，形成护面层。

静置三天后，适量喷水养护28天，形成固化土道路。

对该实施例1中铺设的固化土道路进行性能表征，测试其七天无侧限抗压强度达6MPa以上，雨天淋湿后不起土，不掉粉。长期强度会进一步增长，达到10MPA以上。

实施例2

步骤一：以压实土层为道路基土层；在基土层上铺设一层压实的固化土基层，厚度为25cm。其材料组成为：土82.98份、水泥5份、GJL-1土壤固化剂0.02份、水12份。

步骤二：配置水性环氧固化土，配方如下(各组分剂量标准一致)：

按照上述配方分别配置A组分和B组分，然后将A组分和B组分混合。将各原料混合后，在上述固化土层的表面上铺设水性环氧固化土，厚度为12cm；然后用重载压路机碾压10次以上，控制最终水性环氧固化土层的厚度为10cm。

步骤三：将上述步骤二中B组分的各原料混合后，作为封层剂在水性环氧固化土层表面上喷洒两遍，形成护面层。

静置三天后，适量喷水养护28天，形成固化土道路。

对该实施例2中铺设的固化土道路进行性能表征，测试其七天无侧限抗压强度达10MPa以上，雨天淋湿不起土，不掉粉。长期强度会进一步增长达到15MPa以上。

实施例3

步骤一：以压实土层为道路基土层；在基土层上铺设一层压实的固化土基层，厚度为25cm。其材料组成为：土82.98份、水泥5份、GJL-1土壤固化剂0.02份、水12份。

步骤二：配置水性环氧固化土，配方如下(各组分剂量标准一致)：

按照上述配方分别配置A组分和B组分，然后将A组分和B组分混合。将各原料混合后，在上述固化土层的表面上铺设水性环氧固化土，厚度为12cm；然后用重载压路机碾压10次以上，控制最终水性环氧固化土层的厚度为10cm。

步骤三：将上述步骤二中B组分的各原料混合后，作为封层剂在水性环氧固化土层表面上喷洒两便，形成护面层。

静置三天后，适量喷水养护28天，形成固化土道路。

对该实施例3中铺设的固化土道路进行性能表征，测试其七天无侧限抗压强度达15MPa以上，雨天淋湿后不起土，不掉粉。长期强度会进一步增长达到20MPa以上。

实施例4

步骤一：以压实土层为道路基土层；在基土层上铺设一层压实的固化土基层，厚度为25cm。其材料组成为：土82.98份、水泥5份、GJL-1土壤固化剂0.02份、水12份。

步骤二：配置水性环氧固化土，配方如下(各组分剂量标准一致)：

按照上述配方分别配置A组分和B组分，然后将A组分和B组分混合。将各原料混合后，在上述固化土层的表面上铺设水性环氧固化土，厚度为12cm；然后用重载压路机碾压10次以上，控制最终水性环氧固化土层的厚度为10cm。

步骤三：将上述步骤二中B组分的各原料混合后，作为封层剂在水性环氧固化土层表面上喷洒两便，形成护面层。

静置三天后，适量喷水养护28天，形成固化土道路。

对该实施例4中铺设的固化土道路进行性能表征，测试其七天抗压强度达5MPa以上，雨天淋湿后不起土，不掉粉。长期强度会进一步增长达到8MPa以上。

对比例1

以压实土层为道路基土层；在基土层上铺设一层压实的固化土基层，形成固化土道路。厚度为25cm。其材料组成为：土82.98份、水泥5份、GJL-1土壤固化剂0.02份、水12份。

对该对比例1中铺设的固化土道路进行性能表征，测试其强度为3MPa，可以作为步行道。但路面起土，雨天人行有滑腻感，车行出现泥泞。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明中将固化土和水性环氧树脂有机结合起来，形成了环保性较好的固化土道路面层材料。在实际的应用过程中，将其铺设于固化土道路基层上后，形成的水性环氧固化土面层，不仅强度与耐磨性较好，而且与固化土道路基层之间具有较高的结合力，无毒、无害、无污染，具有较佳的综合性能。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。