一種土體復(fù)合固化劑制造技術(shù)

本申請?zhí)峁┮环N高效、經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用廣泛的土體復(fù)合固化劑，能夠?qū)⒏黝惸嗤痢⒃恋裙袒蔀閺姸雀摺⒖箟嚎s和抗?jié)B性好、能夠滿足各類工程要求的建筑材料。該固化劑以火電廠脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫渣粉和激發(fā)劑為必要材料，以鋼渣粉、水泥熟料、煤矸石中的一種或數(shù)種為輔助材料，均勻混合而成。只需與土體混合后加水?dāng)嚢杈鶆颍?jīng)常溫下經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)即可顯著改善和提高土體技術(shù)性能，具有固化強度高、適用范圍廣泛、成本低廉、消納廢料，節(jié)約資源等突出優(yōu)勢。

A Composite Soil Curing Agent

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種土體復(fù)合固化劑
本專利技術(shù)涉及一種土木建筑材料，具體涉及一種土體復(fù)合固化劑。
技術(shù)介紹
隨著我國城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，各類工程建設(shè)的數(shù)量日趨增多，在港口、道路、礦山、城市建設(shè)等各類工程的地基基礎(chǔ)處理中，被開挖、置換出的泥土、渣土每年的數(shù)量可高達(dá)十幾億、幾十億立方米，這些泥土、渣土絕大部分沒有被有效的回收和利用，而是被視為廢棄物堆置、拋棄，因此造成大量土地資源和泥土資源的浪費，而且易對周圍環(huán)境造成二次污染。因此，如何最有效的利用這些天然土體，并且能夠改善土體性能以滿足上述復(fù)雜、廣泛的施工需要，而且還要達(dá)到節(jié)約成本，降低施工周期，減少施工工序的良好效果，不僅是當(dāng)前巖土工程領(lǐng)域、也是整個建筑行業(yè)都面臨的重大課題。采用固化劑對土體進(jìn)行加固，是近幾年來本領(lǐng)域研究的方向之一，其主要是采用一定的物理化學(xué)方法使土體的物理力學(xué)性能適應(yīng)工程的實際需求，目前，傳統(tǒng)加固土體的材料多采用石灰、水泥類，通過增強土體強度和改善土的水穩(wěn)性，提高土體的工程應(yīng)用性能。石灰類固化劑成本較低，但固化強度提高有限且緩慢，水穩(wěn)性等整體性也較差，水泥類固化劑雖然比石灰類固化劑的強度有一定提高，但其干縮性較大、耐久性較差，而且工程成本也比較高。目前也有一些新型土體固化劑面市，通過添加各類表面活性劑、激發(fā)劑、膨脹組分甚至是一些生物材料以達(dá)到增加土體強度的目的，但目前在性能上多少都存在一些不足，比如通用性不是很好，一種固化劑只能提高一兩項材料的性能，無法適應(yīng)耐久性、耐水性、抗凍融等多方面要求，另外就是成本一般較高，適用于用量較少的特殊環(huán)境，對于大量的廢棄土的處理方面經(jīng)濟(jì)性較差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本申請?zhí)峁┮环N高效、經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用廣泛的土體復(fù)合固化劑，能夠?qū)⒏黝惸嗤痢⒃恋裙袒蔀閺姸雀摺⒖箟嚎s和抗?jié)B性好、能夠滿足各類工程要求的建筑材料。為實現(xiàn)上述目的，本申請的一種土體復(fù)合固化劑，以火電廠脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫渣粉和激發(fā)劑為必要材料，以鋼渣粉、水泥熟料、煤矸石中的一種或數(shù)種為輔助材料，均勻混合而成。優(yōu)選的，所述脫硫渣粉是采用石灰石粉做脫硫劑，在火力發(fā)電過程中與煤或燃油燃燒所產(chǎn)生的煙氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)吸收煙氣中的二氧化硫后所產(chǎn)生的剩余廢棄物。優(yōu)選的，土體復(fù)合固化劑中的激發(fā)劑是采用有機物或/和無機物混合而成的具有催化膠凝能力的粉體或液體材料，包括：堿類激發(fā)劑如氫氧化鈣、氫氧化納；鹽類激發(fā)劑如硫鋁酸鹽、硫酸納、水玻璃、硅酸納、碳酸納；還包括明礬石、亞硝酸納。優(yōu)選的，土體復(fù)合固化劑中必要材料與輔助材料按照下述比例調(diào)配：脫硫渣粉30%~85%激發(fā)劑5%~15%鋼渣粉0%~30%水泥熟料0%~20%煤矸石0%~30%。優(yōu)選的，土體復(fù)合固化劑中必要材料與輔助材料按照下述比例調(diào)配：脫硫渣粉38%激發(fā)劑8%鋼渣粉20%水泥熟料12%煤矸石22%。優(yōu)選的，土體復(fù)合固化劑中必要材料與輔助材料按照下述比例調(diào)配：脫硫渣粉50%激發(fā)劑10%鋼渣粉28%水泥熟料12%。發(fā)電石煙氣脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫渣粉，其主要成分是硫酸鈣（CaSO4）、亞硫酸鈣（CaSO3）等，且其純度較高可達(dá)90%以上，pH值為4-6，且具有細(xì)度較高的特點，顆粒直徑一般在30mm以下，因此可以直接用于固化劑的主要材料使用。土體復(fù)合固化劑中的激發(fā)劑包括堿類激發(fā)劑和鹽類激發(fā)劑，堿類激發(fā)劑如氫氧化鉀、氫氧化納，其主要作用機理與水泥熟料近似；鹽類激發(fā)劑主要包括硫鋁酸鹽、硫酸納、水玻璃、硅酸納、碳酸納、碳酸鈣、硅酸鉀等，其與堿類激發(fā)劑反應(yīng)可生成可溶性鹽和強堿，提高pH值，加快硅、鋁物質(zhì)溶解，提高反應(yīng)生成物，并且可與鋁酸鈣反應(yīng)生成例如硫鋁酸鈣膠凝物質(zhì)，填充土顆粒內(nèi)部孔隙，從而增加土體的密實度和強度。土體復(fù)合固化劑中的組分鋼渣粉，是冶煉鋼鐵的廢渣，它經(jīng)水或空氣急冷處理成為顆粒狀，其主要化學(xué)成分是二氧化硅（SiO2）、氧化鋁（Al2O3）、氧化鈣（CaO）、氧化鎂（MgO）等，該鋼渣玻璃體含量較多，經(jīng)研磨成細(xì)鋼渣粉后，在激發(fā)劑的作用下，鋼渣粉中的二氧化硅和氧化鋁等成分與水反應(yīng)形成凝膠物質(zhì)從而具有水硬活性，當(dāng)鋼渣粉研磨成超細(xì)粉（比表面積400-500m2/kg）時，水硬活性更佳。煤矸石的成分主要是硅、鋁、鈣、鎂、鐵的氧化物，其中以SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分最多，另外含有數(shù)量不等的CaO、MgO、SO3、等氧化物，以及微量的稀有金屬元素如鈦、釩、鈷、鎵等，在土體復(fù)合固化劑中，煤矸石的主要作用與鋼渣粉類似。水泥熟料的主要成分為3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3等，其在土體復(fù)合固化劑中的主要作用是，與固化劑中的CaSO4或CaSO3以及SiO2、Al2O3等成分反應(yīng)，形成硅酸鈣凝膠、硫鋁酸鈣等，而且可以激發(fā)土體中的活性硅、鋁物質(zhì)參與反應(yīng)，特別是在堿性條件下，粘土礦物表面的氧化硅、氧化鋁在土體溶液中溶解并與陽離子、鈣離子結(jié)合，也形成大量硅酸鈣凝膠、硫鋁酸鈣等物質(zhì)，同時還伴隨著離子交換吸附作用、氫氧化鈣的碳酸化作用等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的土體復(fù)合固化劑的實質(zhì)性特點和有益效果是：①只需與土體混合后加水?dāng)嚢杈鶆颍?jīng)常溫下經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)即可顯著改善和提高土體技術(shù)性能，其對于土體所產(chǎn)生的固化穩(wěn)定效果，可歸結(jié)為復(fù)合凝膠效應(yīng)和填充增強效應(yīng)，復(fù)合凝膠效應(yīng)又可以進(jìn)一步歸結(jié)為水化水解——吸附粘結(jié)——固化穩(wěn)定的作用過程，其中還伴隨激發(fā)作用和離子交換作用。②土體固化后強度高，根據(jù)與土體的摻入比的不同，無側(cè)限抗壓強度最小為2Mpa，最大可達(dá)15Mpa，孔隙率可小于1%，滲透系數(shù)可小于1×10－6cm/s，經(jīng)-52至22攝氏度下25次反復(fù)凍融試驗中質(zhì)量損失小于1%，無抗壓強度損失，穩(wěn)定性和耐久性強。③適用范圍廣泛，對于各種土質(zhì)包括淤泥質(zhì)土、粘土、粉土、砂土、礫石，以及各類固體建筑垃圾和廢棄礦渣等，均可達(dá)到高效經(jīng)濟(jì)的固化效果。④固化劑的主要組分中，脫硫渣粉、鋼渣粉、煤矸石占總質(zhì)量的70%以上，因此絕大部分的材料不僅不需要專門的制備生產(chǎn)，而且全部來源于工礦業(yè)廢料，不僅成本低廉，相比水泥用量可節(jié)約造價50%至80%，更可以消納大量工業(yè)廢料，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，屬于低碳、綠色、環(huán)保型產(chǎn)品，具有很好的可持續(xù)發(fā)展能力。該土體復(fù)合固化劑中，還可以適量加入分散劑、表面活性劑、吸附劑、微膨脹劑中的一種或數(shù)種材料。分散劑可具體表現(xiàn)為木質(zhì)素磺酸鹽或萘磺酸鹽甲醛縮合物，其主要使膠凝材料的絮凝結(jié)構(gòu)起到破碎分散作用；微膨脹劑可具體表現(xiàn)為不同煅燒程度的氧化鎂或氧化鈣，可進(jìn)一步增加固化土體的膠凝硬化反應(yīng)；吸附劑可具體表現(xiàn)為具有很好的粘結(jié)作用的聚乙烯醇和聚丙烯酰胺，對提高固化土早期強度和后期強度有比較明顯的效果；上述分散劑、表面活性劑、吸附劑、微膨脹劑的使用需要和使用量，應(yīng)當(dāng)根據(jù)天然土的成份性質(zhì)，上述活性硅鋁物質(zhì)、激發(fā)劑、晶化誘導(dǎo)劑的成份性質(zhì)，以及對固化土成品的強度的不同要求予以確定和調(diào)整，但每種材料的摻量一般不超過土體固化劑總量的5%。制備該固化劑時，將脫硫渣粉、鋼渣粉、水泥熟料、煤矸石、激發(fā)劑等各組分均勻攪拌即可。如果這些材料中有較大顆粒或塊狀的，首先要將較大顆粒或塊狀的材料研磨成粉末狀，一般要達(dá)到200目以上，然后再與其它材料組分混合、攪拌均勻即可。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例對本專利技術(shù)的土體復(fù)合固化劑予以進(jìn)一步說明：實施例1：以基槽開挖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種土體復(fù)合固化劑，其特征在于，以火電廠脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫渣粉和激發(fā)劑為必要材料，以鋼渣粉、水泥熟料、煤矸石中的一種或數(shù)種為輔助材料，均勻混合而成。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種土體復(fù)合固化劑，其特征在于，以火電廠脫硫工藝所產(chǎn)生的脫硫渣粉和激發(fā)劑為必要材料，以鋼渣粉、水泥熟料、煤矸石中的一種或數(shù)種為輔助材料，均勻混合而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體復(fù)合固化劑，其特征在于，所述脫硫渣粉是采用石灰石粉做脫硫劑，在火力發(fā)電過程中與煤或燃油燃燒所產(chǎn)生的煙氣產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)吸收煙氣中的二氧化硫后所產(chǎn)生的剩余廢棄物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土體復(fù)合固化劑，其特征在于，所述的激發(fā)劑是采用有機物或/和無機物混合而成的具有催化膠凝能力的粉體或液體材料，包括：堿類激發(fā)劑如氫氧化鈣、氫氧化納；鹽類激發(fā)劑如硫鋁酸鹽、石膏、硫...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王繼忠，張連喜，
申請(專利權(quán))人：王繼忠，張連喜，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11