專(zhuān)利名稱(chēng)：一種土壤的碳化固化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種用于固化土體的綠色、低碳的環(huán)保型碳化 固化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
固化是加固、改善土體性質(zhì)的常用方法，它是用各種方法將固化劑與土體攪拌、混 合，通過(guò)固化劑的固化作用(如水泥的水化作用)來(lái)改善土體的物理、力學(xué)性質(zhì)(含水量、 滲透性、強(qiáng)度、模量等)，從而滿(mǎn)足土木工程需要。目前，常規(guī)的土體固化劑主要為水泥和生 石灰。生石灰(feiO)是早期主要的土體固化劑，生石灰會(huì)與土中水分的快速發(fā)生水化反應(yīng) 生成氫氧化鈣(Ga(OH)2),該反應(yīng)會(huì)降低土體中的含水量，并改善土體的性質(zhì)，同時(shí)生成的 氫氧化鈣具有膠凝作用，從而提高固化土的強(qiáng)度，但是由于氫氧化鈣本身的強(qiáng)度較低(相 對(duì)水泥來(lái)說(shuō))，它形成的固化土強(qiáng)度不高，對(duì)軟土地基處理的效果不好。所以現(xiàn)在工程中 (主要是攪拌樁工程)使用的固化劑為水泥，因?yàn)樗嗤恋膹?qiáng)度相對(duì)較高，性質(zhì)穩(wěn)定。但是 水泥在生產(chǎn)過(guò)程需要高溫煅燒，煅燒溫度約為1450度，同時(shí)在水泥生產(chǎn)過(guò)程中需要釋放大 量的二氧化碳，研究表明生產(chǎn)1噸水泥需要向大氣排放0. 85噸二氧化碳，水泥工業(yè)排放的 二氧化碳占世界上人為排放二氧化碳的10%左右。中國(guó)作為京都協(xié)議的簽約國(guó)，承擔(dān)著很 重的二氧化碳減排責(zé)任，而土木建筑領(lǐng)域是二氧化碳排放的主要重要領(lǐng)域之一。出于環(huán)境 保護(hù)的要求，一些高二氧化碳排放的工業(yè)中采用二氧化碳捕捉技術(shù)，即利用相應(yīng)的技術(shù)手 段將部分排放的二氧化碳收集起來(lái)，如何處理這些收集的二氧化碳是當(dāng)前環(huán)境工程研究的 一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題。目前主要的方法是將其壓縮為液體后注入油井等深部地殼中，然后進(jìn)行密 封。但是該方法的長(zhǎng)期穩(wěn)定性還沒(méi)有經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，存在潛在的泄露危險(xiǎn)，而且成本非常高。本發(fā)明主要針對(duì)上述問(wèn)題，研發(fā)可以替代水泥的低碳、環(huán)保的新型土壤碳化固化 方法及其裝置。新型土體固化方法需要滿(mǎn)足三個(gè)主要要求(1)能滿(mǎn)足實(shí)際工程性能需要， 主要是在固化強(qiáng)度上要能達(dá)到與水泥相近或者更優(yōu)的效果；( 能滿(mǎn)足低碳、環(huán)保要求，新 方法的能耗和二氧化碳排放要比水泥低；(3)能滿(mǎn)足工程經(jīng)濟(jì)需要，其成本不能過(guò)高于水 泥?；谝陨峡紤]，發(fā)明人通過(guò)大量的試驗(yàn)，研發(fā)了一種綠色、低碳的土壤碳化固化方法及 其裝置。該方法使用的固化劑主要成分是活性氧化鎂(Reactive MgO)，活性氧化鎂生產(chǎn)過(guò) 程的煅燒溫度約為750度，遠(yuǎn)低于水泥(1450度)，故又叫輕燒鎂或者輕燒粉，在此溫度下生 成的氧化鎂與水反應(yīng)較快，水化生成氫氧化鎂(Mg(OH)2)，故稱(chēng)為活性氧化鎂，其價(jià)格等于 或稍高于水泥。當(dāng)煅燒溫度過(guò)高，超過(guò)1500度后，生成的氧化鎂失去活性，稱(chēng)為死燒氧化鎂 或者過(guò)燒氧化鎂?；钚匝趸V固化土體的強(qiáng)度較低，遠(yuǎn)小于相同條件下水泥固化土的強(qiáng)度。 但是，發(fā)明人通過(guò)大量的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，活性氧化鎂固化土很容易與二氧化碳反應(yīng)(碳化)，特 別是在高溶度、高壓力的二氧化碳環(huán)境下，其碳化過(guò)程會(huì)在幾小時(shí)甚至幾十分鐘內(nèi)完成，生 成鎂的碳酸化合物。發(fā)明人的試驗(yàn)研究結(jié)果還表明，活性氧化鎂固化土經(jīng)過(guò)碳化后強(qiáng)度會(huì) 大大提高，接近甚至超過(guò)相同條件下水泥土的強(qiáng)度。碳化反應(yīng)過(guò)程會(huì)消耗大量的二氧化碳，理論上完全碳化時(shí)能吸收1. 1倍活性氧化鎂重量的二氧化碳，從而產(chǎn)生顯著的環(huán)境效應(yīng)， 同時(shí)在非常短的時(shí)間內(nèi)完成固化土強(qiáng)度的增長(zhǎng)，這個(gè)特性對(duì)搶險(xiǎn)、救災(zāi)等特殊工程具有非 常重要的意義。生石灰能發(fā)生和活性氧化鎂相似的水化和碳化反應(yīng)，同樣能產(chǎn)生顯著的環(huán) 境效應(yīng)，但是發(fā)明人通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生石灰固化土碳化后的強(qiáng)度提高非常有限，遠(yuǎn)達(dá)不到水 泥固化土的程度，不過(guò)生石灰的價(jià)格遠(yuǎn)低于活性氧化鎂，其水化過(guò)程能快速降低土體的含 水量，增大土體的短期滲透性，這對(duì)于固化土的碳化非常重要。所以，可以將生石灰與活性 氧化鎂混合使用，生石灰和活性氧化鎂共同起到快速降低土體的含水量，增大土體的短期 滲透性的作用，為碳化反應(yīng)創(chuàng)造條件，并共同通過(guò)碳化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)吸收二氧化碳的環(huán)境效應(yīng)， 而活性氧化鎂經(jīng)過(guò)水化作用和碳化作用對(duì)土體強(qiáng)度增長(zhǎng)起主要作用。綜上所述，盡管活性氧化鎂和生石灰生產(chǎn)過(guò)程中同水泥一樣會(huì)排放大量的二氧化 碳，但是在固化土碳化過(guò)程中會(huì)大量吸收二氧化碳，故從產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用全過(guò)程來(lái)看，其 二氧化碳排放量遠(yuǎn)低于水泥。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種用于土木工程的低碳、環(huán)保型的土壤碳化固 化方法及其裝置，本發(fā)明能夠在達(dá)到與現(xiàn)有水泥固化土相近的固化強(qiáng)度和工程造價(jià)的情況 下，降低相應(yīng)土木工程中的能耗和二氧化碳排放，產(chǎn)生顯著的環(huán)境效應(yīng)，同時(shí)在非常短的時(shí) 間內(nèi)完成固化土的強(qiáng)度增長(zhǎng)，滿(mǎn)足搶險(xiǎn)、救災(zāi)等特殊工程中對(duì)工程時(shí)間的要求。技術(shù)方案一種土壤的碳化固化方法，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為12 19 8 1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并 形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括活性氧化鎂。一種用于實(shí)施上述土壤的碳化固化方法的裝置，包括二氧化碳發(fā)生器和外套管， 在外套管的管壁上設(shè)有作為二氧化碳出口的通孔，在二氧化碳發(fā)生器上連接有二氧化碳導(dǎo) 入管，且二氧化碳發(fā)生器上的二氧化碳出氣口與二氧化碳導(dǎo)入管的一端連接，二氧化碳導(dǎo) 入管的另一端位于外套管內(nèi)。二氧化碳導(dǎo)入管上套設(shè)有密封膜，所述密封膜覆蓋于外套管 的頂部且向外套管的外部延伸。外套管與二氧化碳導(dǎo)入管之間設(shè)有氣體密封圈，且氣體密 封圈位于外套管的頂部。在外套管的底部設(shè)有端蓋。與現(xiàn)有技術(shù)相比，在達(dá)到與常規(guī)水泥固化方法相近的處理效果和工程造價(jià)的情況 下，本發(fā)明可大大降低處理工程的二氧化碳排放量和能耗，減少50% 70%的二氧化碳排 放，20% 50%的能耗?，F(xiàn)有的水泥固化土需要觀天或者更長(zhǎng)的時(shí)間完成主要強(qiáng)度增長(zhǎng)， 然后才能投入使用，本發(fā)明只需要幾小時(shí)甚至幾十分鐘完成固化土的主要強(qiáng)度增長(zhǎng)，可以滿(mǎn)足搶險(xiǎn)、 救災(zāi)等特殊工程中對(duì)工程時(shí)間的要求。


圖1為三種固化土的強(qiáng)度與時(shí)間的變化關(guān)系圖。圖2為碳化養(yǎng)護(hù)3小時(shí)和常規(guī)養(yǎng)護(hù)觀天的活性氧化鎂固化的X射線(xiàn)衍射分析結(jié) 果圖。
圖3為利用攪拌軸進(jìn)行通氣碳化的攪拌樁施工示意圖。圖4為利用碳化裝置進(jìn)行通氣碳化的攪拌樁施工示意圖。圖5為淺層整體碳化工程俯視圖。圖6為淺層整體碳化工程剖面圖。圖7為用于碳化攪拌樁施工的碳化裝置示意圖。圖8為用于淺層整體碳化工程施工的碳化裝置示意圖。其中有攪拌樁機(jī)1 ；天然土 2 ；未碳化的活性氧化鎂固化土 3 ；碳化的活性氧化鎂 固化土 4 ；外套管5 ；二氧化碳導(dǎo)入管6 ；二氧化碳發(fā)生器7 ；密封膜8 ；連接管9 ；端蓋10 ；氣 體密封圈11 ；通孔12。
具體實(shí)施例方式將所需的固化土體與固化劑按照質(zhì)量比為12 19 8 1的比例攪拌、混合均 勻，形成均勻的固化土。然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并形成碳酸化 合物固化土，所述的固化劑包括活性氧化鎂。固化劑和土體的攪拌可以根據(jù)具體工程需要， 由人工、深層攪拌機(jī)械(如深層攪拌樁機(jī))、淺層攪拌機(jī)械進(jìn)行，固化土的碳化可以通過(guò)設(shè) 置專(zhuān)門(mén)的碳化裝置通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行，或者通過(guò)攪拌機(jī)械在初步攪拌后，一邊攪拌一 邊通入二氧化碳?xì)怏w。實(shí)施例1本實(shí)施例中為室內(nèi)試驗(yàn)，主要分析碳化固化方法的可行性和不同碳化時(shí)間對(duì)碳化 土強(qiáng)度的影響。所需要固化的土為砂性土，含水量為10%，固化劑為活性氧化鎂，活性氧化 鎂摻量(活性氧化鎂與土體和活性氧化鎂總質(zhì)量之比)為10%。先將活性氧化鎂與土體按 照設(shè)計(jì)配比混合、攪拌均勻，灌入直徑5公分、高度為10公分的標(biāo)準(zhǔn)模具，進(jìn)行振搗、密實(shí)， 約半小時(shí)左右后脫模，將試樣安裝在三軸滲透儀上，施加400kPa的圍壓，然后從底部給試 樣通入200kPa的二氧化碳?xì)怏w，進(jìn)行碳化養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別為45分鐘、1. 5小時(shí)、3小時(shí)、 6小時(shí)和12小時(shí)。為了進(jìn)行效果對(duì)比，同時(shí)制作了相同配比的普通硅酸鹽水泥固化土和非 碳化的活性氧化鎂固化土，在溫度為20度，相對(duì)濕度為98%的常規(guī)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)至7天、28 天。同一配比制作三個(gè)試樣，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后立即進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，取其測(cè)試強(qiáng)度的平 均值作為結(jié)果，結(jié)果見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，普通硅酸鹽水泥固化土的7天強(qiáng)度為4600kPaJ8天強(qiáng)度為6800kPa， 非碳化的活性氧化鎂固化土的7天強(qiáng)度為470kPaJ8天強(qiáng)度為1367kPa，可以看出常規(guī)養(yǎng) 護(hù)的水泥或活性氧化鎂固化土從7天到觀天還有很大的增長(zhǎng)，且非碳化的活性氧化鎂固化 土的7天和觀天強(qiáng)度均遠(yuǎn)低于普通硅酸鹽水泥固化土。但是，碳化養(yǎng)護(hù)的活性氧化鎂固化 土在45分鐘后便具有4900kPa的強(qiáng)度，1. 5小時(shí)后為5500kPa，3小時(shí)候即達(dá)到最高強(qiáng)度約 7300kPa，比普通硅酸鹽水泥固化土的觀天的強(qiáng)度還高。還進(jìn)行了摻量為10%的生石灰的 試樣，用同樣的碳化養(yǎng)護(hù)方法碳化7天，其強(qiáng)度還只有500kPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳化的活性氧化鎂 固化土。對(duì)碳化養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3小時(shí)和常規(guī)養(yǎng)護(hù)觀天的活性氧化鎂固化土進(jìn)行了 X射線(xiàn)衍 射分析，以分析其化學(xué)成分，結(jié)果見(jiàn)圖2，可以發(fā)現(xiàn)碳化養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3小時(shí)的活性氧化鎂固 化土試樣中生成了大量的三水碳酸鎂(MgCO3 · 3H20)，而常規(guī)養(yǎng)護(hù)觀天的活性氧化鎂試樣則為氫氧化鎂(Mg (OH) 2)。實(shí)施例2本實(shí)施例中為碳化攪拌樁試驗(yàn)，所需要加固的土為干的砂性土，固化劑為活性氧 化鎂，活性氧化鎂與干土的質(zhì)量之比為10%。先用小型的攪拌樁機(jī)1在土體中攪拌、噴射活 性氧化鎂漿液施工形成未碳化的活性氧化鎂固化土 3，然后再利用攪拌樁機(jī)1邊攪拌邊通 入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化，具體施工過(guò)程見(jiàn)圖3，并介紹如下(a)將攪拌樁1機(jī)布置在需固化的天然土體2上方，啟動(dòng)攪拌樁機(jī)1，攪拌樁機(jī)1 下沉，同時(shí)攪拌并噴活性氧化鎂漿液，直到攪拌葉片到達(dá)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；(b)攪拌樁機(jī)1提升，同時(shí)攪拌并噴活性氧化鎂漿液，直到攪拌葉片到達(dá)地表；(c)在地表用清水清洗攪拌軸的漿液輸送管，將輸送管連接到二氧化碳?xì)夤蕹鰵?口，然后啟動(dòng)攪拌樁機(jī)1，攪拌樁機(jī)1下沉，攪拌葉片攪拌土體，直到攪拌葉片到達(dá)底面設(shè)計(jì) 標(biāo)高；(d)攪拌樁機(jī)提升，同時(shí)開(kāi)啟二氧化碳?xì)夤揲y門(mén)，邊攪拌邊噴射二氧化碳?xì)怏w，直 到攪拌葉片到達(dá)地表，關(guān)閉二氧化碳罐閥門(mén)，完成碳化，形成碳化的活性氧化鎂固化土 4，即 碳化攪拌樁；完成以上步驟后，過(guò)1個(gè)小時(shí)后開(kāi)挖，發(fā)現(xiàn)樁身已經(jīng)非常堅(jiān)硬，經(jīng)過(guò)測(cè)試樁身無(wú)側(cè) 限抗壓強(qiáng)度為1300kPa。該強(qiáng)度低于實(shí)施例1中的結(jié)果，主要是因?yàn)橹贿M(jìn)行了一次攪拌碳 化，碳化時(shí)間較短，但是該強(qiáng)度已經(jīng)能夠滿(mǎn)足工程要求。實(shí)施例3本實(shí)施例為碳化攪拌樁試驗(yàn)，所需要加固的土為干的砂性土，固化劑為活性氧化 鎂，活性氧化鎂與干土的質(zhì)量之比為10%。先用小型的攪拌樁機(jī)1在土體中攪拌、噴射活性 氧化鎂漿液施工形成未碳化的活性氧化鎂攪拌固化土 3，然后布設(shè)碳化裝置，通過(guò)碳化裝置 進(jìn)行碳化。碳化裝置包括二氧化碳發(fā)生器7和外套管5，在外套管5的管壁上設(shè)有作為二氧化 碳出口的通孔12，在二氧化碳發(fā)生器7上連接有二氧化碳導(dǎo)入管6且二氧化碳發(fā)生器7上 的二氧化碳出氣口與二氧化碳導(dǎo)入管6的一端連接，二氧化碳導(dǎo)入管6的另一端位于外套 管5端部。在二氧化碳導(dǎo)入管6上套設(shè)有密封膜8，所述密封膜8覆蓋于外套管5的頂部且 向外套管5的外部延伸。在外套管5與二氧化碳導(dǎo)入管6之間設(shè)有氣體密封圈11，且氣體 密封圈U位于外套管5的頂部。外套管5的底部設(shè)有端蓋10。這樣保證二氧化碳先沿著導(dǎo)入管6進(jìn)入到樁端，然后自下而上由外套管5的開(kāi)口 進(jìn)入固化土，對(duì)固化土進(jìn)行碳化。具體施工步驟見(jiàn)圖4，并介紹如下(a)啟動(dòng)攪拌樁機(jī)1，攪拌樁機(jī)1下沉，同時(shí)攪拌并噴活性氧化鎂漿液，直到攪拌葉 片到達(dá)底面設(shè)計(jì)標(biāo)高；(b)攪拌樁機(jī)1提升，同時(shí)攪拌并噴活性氧化鎂漿液，直到攪拌葉片到達(dá)地表；(c)移去攪拌樁機(jī)1，立即在攪拌樁中間沿著樁身插入外套管5直到樁端位置，然 后在外套管5中插入二氧化碳導(dǎo)入管6。在樁頂處用氣體密封圈11將外套管5與二氧化碳 導(dǎo)入管6之間密封，并在樁頂位置鋪設(shè)密封膜8，密封膜8的面積略大于攪拌樁截面積，并將 密封膜8埋入地面以下30公分左右進(jìn)行密封、固定。將碳化導(dǎo)管的內(nèi)管從密封膜的中間引 出，并對(duì)引出口進(jìn)行密封處理，然后通過(guò)連接管9將二氧化碳導(dǎo)入管6與二氧化碳發(fā)生器7連接，開(kāi)啟二氧化碳發(fā)生器7閥門(mén)，進(jìn)行碳化，5小時(shí)后關(guān)閉二氧化碳發(fā)生器7閥門(mén)，結(jié)束碳 化，形成碳化的活性氧化鎂固化土 4，即碳化攪拌樁。完成以上步驟后，立即開(kāi)挖，發(fā)現(xiàn)樁身已經(jīng)非常堅(jiān)硬，經(jīng)過(guò)取樣測(cè)試，樁身無(wú)側(cè)限 抗壓強(qiáng)度為4700kPa，高于實(shí)施例2中的強(qiáng)度，因?yàn)樵摲椒梢愿鶕?jù)需要控制碳化時(shí)間，效 果較好。實(shí)施例4本實(shí)施例中為淺層整體攪拌、碳化試驗(yàn)，所需要加固的土為黏性土，含水量為 25%，加固深度為1米，固化劑為活性氧化鎂，活性氧化鎂與濕土的質(zhì)量之比為5%。先用淺 層攪拌機(jī)械整體地將活性氧化鎂干粉與1米內(nèi)的淺層土體混合、攪拌均勻。然后在場(chǎng)地每 隔1米挖設(shè)平行的壕溝，壕溝寬10公分左右，深0. 5米，在每個(gè)壕溝內(nèi)設(shè)置外套管5和二氧 化碳導(dǎo)入管6，二氧化碳導(dǎo)入管6長(zhǎng)度為外套管5的一半。在外套管5的端部用端蓋10密 封，頂部用氣體密封圈11將外套管5與二氧化碳導(dǎo)入管6之間密封，然后在處理區(qū)域上部 覆蓋密封膜8，密封膜8的邊界略大于處理區(qū)域，并將邊界的密封膜8埋入土中30公分左右 進(jìn)行密封、固定。將所有二氧化碳導(dǎo)入管6通過(guò)連接管9與二氧化碳發(fā)生器7連接，打開(kāi)二 氧化碳發(fā)生器7，對(duì)固化土進(jìn)行碳化，5小時(shí)后關(guān)閉二氧化碳罐閥門(mén)，完成碳化，具體的俯視 圖和剖面圖見(jiàn)圖5、圖6。立即進(jìn)行開(kāi)挖，發(fā)現(xiàn)固化土層已經(jīng)比較堅(jiān)硬，經(jīng)過(guò)取樣測(cè)試其無(wú)側(cè) 限抗壓強(qiáng)度為510kPa，低于實(shí)施例1、2、3中的強(qiáng)度，因?yàn)樵搶?shí)施例主要目的是淺層整體固 化，對(duì)強(qiáng)度要求較低，所以活性氧化鎂的摻量較小，同時(shí)該實(shí)施例使用的是高含水量的黏性 土。但是對(duì)于整體固化來(lái)說(shuō)該強(qiáng)度已經(jīng)能滿(mǎn)足一般工程需要。實(shí)施例5一種土壤的碳化固化方法，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為12 19 8 1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并 形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括活性氧化鎂，在本實(shí)施例中，土體與活性氧化鎂 質(zhì)量比為可以為12 8、17 3或19 1。實(shí)施例6—種土壤的碳化固化方法，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為12 19 8 1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并 形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括生石灰，活性氧化鎂與生石灰的質(zhì)量比為1 4 4 1，在本實(shí)施例中，土體與固化劑質(zhì)量比為可以為12 8、17 3或19 1，活性氧 化鎂與生石灰的質(zhì)量比可以為1 4、1 1或4 1。實(shí)施例7一種土壤的碳化固化方法，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為12 19 8 1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并 形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括生石灰，活性氧化鎂與生石灰的質(zhì)量比為1 4 4 1，甚至還可以含有熟石灰，在本實(shí)施例中，土體與固化劑質(zhì)量比為可以為12 8、 17 3或19 1，活性氧化鎂、生石灰和熟石灰的質(zhì)量比可以為1 3 1、1 2 2或 8:1:1。實(shí)施例8一種用于實(shí)施上述土壤的碳化固化方法的裝置，包括二氧化碳發(fā)生器7和外套管5，在外套管5的管壁上設(shè)有作為二氧化碳出口的通孔12，在二氧化碳發(fā)生器7上連接有二 氧化碳導(dǎo)入管6且二氧化碳發(fā)生器7上的二氧化碳出氣口與二氧化碳導(dǎo)入管6的一端連 接，二氧化碳導(dǎo)入管6的另一端位于外套管5內(nèi)，在本實(shí)施例中，考慮到固化土的滲透系數(shù) 較大，二氧化碳容易向固化土的上部流動(dòng)，在二氧化碳導(dǎo)入管6上套設(shè)有密封膜8，所述密 封膜8覆蓋于外套管5的頂部且向外套管5的外部延伸，以阻止二氧化碳從固化土的上部 流出。考慮到二氧化碳容易從外套管和二氧化碳導(dǎo)管之間流出，在外套管5與二氧化碳導(dǎo) 入管6設(shè)有氣體密封圈11且氣體密封圈11位于外套管5的頂部?？紤]到外套管底部容易 在插入過(guò)程中堵塞，在外套管5的底部設(shè)有端蓋10。
權(quán)利要求
1.一種土壤的碳化固化方法，其特征在于，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為 12 19 8 1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳 化并形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括活性氧化鎂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤的碳化固化方法，其特征在于，所述的固化劑包括生石 灰，活性氧化鎂與生石灰的質(zhì)量比為1 4 4 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的土壤的碳化固化方法，其特征在于，所述的固化劑由活性 氧化鎂和生石灰組成，活性氧化鎂與生石灰的質(zhì)量比為1 4 4 1。
4.一種用于實(shí)施權(quán)利要求1所述土壤的碳化固化方法的裝置，其特征在于，包括二氧 化碳發(fā)生器(7)和外套管(5)，在外套管( 的管壁上設(shè)有作為二氧化碳出口的通孔(12)， 在二氧化碳發(fā)生器(7)上連接有二氧化碳導(dǎo)入管(6)且二氧化碳發(fā)生器(7)上的二氧化碳 出氣口與二氧化碳導(dǎo)入管(6)的一端連接，二氧化碳導(dǎo)入管(6)的另一端位于外套管(5) 內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在二氧化碳導(dǎo)入管(6)上套設(shè)有密封膜 (8)，所述密封膜(8)覆蓋于外套管(5)的頂部且向外套管(5)的外部延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在外套管( 與二氧化碳導(dǎo)入管(6)之間 設(shè)有氣體密封圈(11)，且氣體密封圈(11)位于外套管(5)的頂部。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，在外套管(5)的底部設(shè)有端蓋(10)。
全文摘要
一種土壤的碳化固化方法，將需固化的土體與固化劑按照質(zhì)量比為12～19∶8～1的比例攪拌、混合均勻，然后向固化土中通入二氧化碳?xì)怏w，使固化土體碳化并形成碳酸化合物固化土，所述的固化劑包括活性氧化鎂。一種用于實(shí)施土壤碳化固化的裝置，包括二氧化碳發(fā)生器和外套管，在外套管的管壁上設(shè)有作為二氧化碳出口的通孔，在二氧化碳發(fā)生器上連接有二氧化碳導(dǎo)入管，且二氧化碳發(fā)生器上的二氧化碳出氣口與二氧化碳導(dǎo)入管的一端連接，二氧化碳導(dǎo)入管的另一端位于外套管內(nèi)。二氧化碳導(dǎo)入管上套設(shè)有密封膜，密封膜覆蓋于外套管的頂部且向外套管的外部延伸。外套管與二氧化碳導(dǎo)入管之間設(shè)有氣體密封圈，且氣體密封圈位于外套管的頂部。
文檔編號(hào)E02D33/00GK102102360SQ20101060401
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉松玉, 易耀林, 杜延軍, 阿爾比·阿勒-塔瓦, 馬丁·利什卡 申請(qǐng)人:東南大學(xué)