一種復合型土壤固化劑及其制備和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復合型土壤固化劑及其制備方法，將礦渣、鎳渣、水泥、化學外加劑按一定比例混合，得到一種土壤固化劑。該固化劑適量摻加于軟弱土壤之中可以獲得顯著的增強效果，尤其可以改善土的耐水性、抗腐蝕性，固化效果明顯優(yōu)于硅酸鹽水泥。固化劑以工業(yè)廢渣作為主體原料，不僅降低了成本，還有利于保護環(huán)境。
【專利說明】一種復合型土壤固化劑及其制備和應用【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種路基或地基土壤加固處理所用的復合型土壤固化劑及其制備和應用，特別涉及一種沿海區(qū)域鹽堿性土壤處理用的固化劑及其制備和應用。本發(fā)明屬于土木工程材料領域。
【背景技術】
[0002]在房屋建筑、道路修筑等土木建筑工程中，經常會遇到一些地耐力達不到工程技術要求的軟弱土壤。這些軟弱土壤必須經過增強處理之后才能作為路基或地基，并在此基礎上修筑道路或建造房屋。摻加固化劑是眾多土壤增強處理方法中簡單高效的方法之一。固化劑有固化速度快、相對強度高、收縮量小的優(yōu)點。
[0003]我國一直使用水泥、石灰或石灰和水泥處理軟弱土壤，但在技術和經濟上未能取得滿意的結果。在長期工程實踐中，采用石灰、水泥等固化材料暴露出諸多問題:石灰與土壤形成的固化土強度發(fā)揮緩慢，影響施工進度，且干縮大，易軟化、水穩(wěn)性差；水泥土在空氣中風干所達到的最大干縮應變?yōu)?780~3950。因此，暴露的水泥土易產生裂縫，導致固化土體的抗壓、抗?jié)B、抗沖刷性能降低。其次，傳統(tǒng)的石灰或水泥固化土性能受土質影響大，對塑性指數(shù)高的黏土、有機土和鹽潰土固化效果較差，甚至有時無固化作用；然而，新型復合固化劑固化土高強度，有較好的防水防潮性，凝結時間快，可以縮短工期，降低成本；施工時只需要在土壤中加入少量固化劑拌合，壓實即可，原料普通，施工方便，且具有無毒、無害、節(jié)能的優(yōu)點。
[0004]專利CN102093898A公開了一種復合固化劑，由粉料和液料以一定比例混合組成，其中液料使用了改性丙烯酸乳液，VAE乳液和消泡劑。但是，這幾種高分子類外加劑價格高昂，如果大量用于工程，成本過高將是一`個難以避免的問題。
[0005]專利CN100371418C公開了一種土壤固化劑，該固化劑以礦粉、粉煤灰和水泥為主料，配以堿性激發(fā)組分、膨脹組分和表面活性劑混合粉磨制成。該固化劑5%摻到粉土中，7天無側限抗壓強度為1.43MPa，抗壓強度達不到行業(yè)標準。我國公路分五個等級二個標準，高速公路和一級公路要求固化土 7天飽水抗壓強度在5MPa以上，二、三、四級公路要求固化土的7天飽水抗壓強度大于3MPa。
[0006]專利CN102676176A公開了一種復合離子固化劑，其制造方法是:將養(yǎng)護劑、活化劑、分散劑、固化催化劑按一定比例在反應釜內反應，陳化，溫度控制在30-32°C之間；60分鐘后又加入濃H2S04，溫度控制在60°C以下。該固化劑制備方法較復雜，施工不便，且使用了濃硫酸，對人體有危害，對水體和土壤會造成污染。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種低成本高性能，原料易取，施工簡便的復合型土壤固化劑及其制備和應用，該固化劑特別適合于固化具有弱鹽堿性的沙質土。
[0008]本發(fā)明的技術方案為:本發(fā)明的配比設計立足于復合型并強調融入堿激發(fā)膠凝材料的制備原理，以期各組分材料之間的作用互補，得到早強、高強和長期耐久性好的固化劑。該固化劑主要是靠其自身各組分之間的化學反應產生的膠凝作用和固化劑組分與土壤顆粒之間的化學反應來聯(lián)合達到增強效果。
[0009]本發(fā)明的具體技術方案為:一種復合型土壤固化劑，其特征在于其原料組分及各組分占原料總量的質量百分比分別為:
[0010]礦渣:45% ~60%
[0011]水泥:8% ~13%
[0012]鎳渣:15% ~20%
[0013]化學外加劑:17%~27%
[0014]優(yōu)選所述水泥為P042.5普通硅酸鹽水泥或PII52.5硅酸鹽水泥。優(yōu)選上述的化學外加劑為水玻璃、石膏、CaO中的一種或幾種復合。其中水玻璃為液體，優(yōu)選水玻璃的模數(shù)為2.4~2.6 ;優(yōu)選石膏為二水石膏,0.08mm篩余量小于5% ；CaO為市售分析純。
[0015]本發(fā)明還提出了上述的復合型土壤固化劑的方法，其具體步驟為:將礦渣、鎳渣分別粉磨至比表面積300-400m2/kg ;按各組分占原料總量的質量百分比水泥、礦渣、鎳渣和化學外加劑混合均勻。
[0016]本發(fā)明還提供了所述的復合型土壤固化劑在土壤固化中的應用，優(yōu)選固化劑摻加質量為土方質量的10~15%。使用時以土壤質 量的10%~15%將土壤固化劑直接均勻噴灑在土壤中，然后用工程機械或人工將固化劑與待固化土壤拌合均勻，再壓實即可。
[0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:固化土 7天抗壓強度大于4MPa，28天強度大于7MPa。該固化劑在強度、耐水性能上優(yōu)于相同條件下的普通硅酸鹽水泥；以10%~15%的摻加于鹽堿性土壤之中可獲得良好固化效果；所述固化劑中所用的主要原料是工業(yè)廢渣及其他廉價原料如石膏等，用量達到70%左右，降低了成本。且原料來源廣泛，制造簡單，施工方便。
【具體實施方式】
[0019]控制目標固化土含水量為18.32%，模擬土壤固化處理施工過程，進行固化試驗和固化效果測試。首先按照上文所述固化劑的配合比準備好固化劑，再稱取適量待固化土壤和固化劑，加水混合攪拌均勻。再采用機械液壓壓實成型，一個小時內脫模后的固化土試樣用塑料薄膜包裹后放置于溫度20±2°C，相對濕度大于90%的濕空氣養(yǎng)護室中，養(yǎng)護至不同的預定齡期之后取出，測定抗壓強度。養(yǎng)護制度為:養(yǎng)護齡期7d為標準養(yǎng)護6d、浸水養(yǎng)護Id ;養(yǎng)護齡期28d為標準養(yǎng)護27d、浸水養(yǎng)護Id。
[0020]實施例1:
[0021]固化劑制備:P042.5普通硅酸鹽水泥8.9g，礦渣(粉磨至比表面積300m2/kg)46g，鎳渣(粉磨至比表面積300m2/kg) 19g，Ca026.lg，將原料混合均勻制備得到土壤固化劑；
[0022]按照上文的試驗步驟及強度測定方法，制備固化土試樣并測得試樣的無側限抗壓強度為:摻量10%時，7天強度2.6MPa，28天強度3.9MPa ；
[0023]摻量15%時，7天強度3.1MPa, 28天強度5.0MPa0
[0024]實施例2:
[0025]固化劑制備:P042.5普通娃酸鹽水泥8.3g:礦洛(粉磨至比表面積400m2/kg)59g:鎳渣(粉磨至比表面積300m2/kg) 15g:水玻璃(模數(shù):2.6) 11.7g:石膏6g的比例將原料混合均勻制備得到土壤固化劑；
[0026]按照上文的試驗步驟及強度測定方法，制備固化土試樣并測得試樣的無側限抗壓強度為:摻量10%時，7天強度3.2MPa，28天強度4.8MPa ；
[0027]摻量15時，7天強度3.8MPa, 28天強度6.4MPa
[0028]實施例3:
[0029]固化劑制備:PII52.5硅酸鹽水泥12.lg，礦渣(粉磨至比表面積300m2/kg)51.4g，鎳渣(粉磨至比表面積400m2/kg) 17g，水玻璃(模數(shù):2.5) 13.5g，Ca06g，將原料混合均勻制備得到土壤固化劑；
[0030]按照上文的試驗步驟及強度測定方法，制備固化土試樣并測得試樣的無側限抗壓強度為:摻量10%時，7天強度4.0MPa, 28天強度6.1MPa ；
[0031]摻量15%時，7天強度5.6MPa, 28天強度8MPa
[0032]實施例4:
[0033]固化劑制備:PII52.5硅酸鹽水泥9.7g，礦渣(粉磨至比表面積400m2/kg) 50g，鎳渣(粉磨至比表面積400m2/kg) 17.5g，水玻璃(模數(shù):2.4) 12.8g，石膏10g，將各原料混合均勻制備得到土壤固化劑；
[0034]按照上文的試驗步驟及強度測定方法，制備固化土試樣并測得試樣的無側限抗壓強度為:摻量10%時，7天強度4.1MPa, 28天強度7.6MPa ；
`[0035]摻量15%時，7天強度5.8MPa, 28天強度8.4MPa。
【權利要求】
1.一種復合型土壤固化劑，其特征在于其原料組分及各組分占原料總量的質量百分比分別為: 礦渣:45%~60% 水泥:8%~13% 鎳渣:15%~20% 化學外加劑:17%~27%
2.根據(jù)權利要求1所述的復合型 土壤固化劑，其特征在于:所述水泥為P042.5普通硅酸鹽水泥或PII52.5娃酸鹽水泥。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合型土壤固化劑，其特征在于:上述的化學外加劑為水玻璃、石膏、CaO中的一種或幾種復合。
4.一種制備如權利要求1所述的復合型土壤固化劑的方法，其具體步驟為:將礦渣、鎳渣分別粉磨至比表面積300-400m2/kg ;按各組分占原料總量的質量百分比水泥、礦渣、鎳渣和化學外加劑混合均勻。
5.一種利用如權利要求1所述的復合型土壤固化劑在土壤固化中的應用，其特征在于:固化劑摻加質量為土方質量的10~15%。
【文檔編號】C04B7/36GK103553375SQ201310454624
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月29日 優(yōu)先權日:2013年9月29日
【發(fā)明者】潘志華, 徐學分 申請人:南京工業(yè)大學