CN101130955A - 一种环保型土质固化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种环保型土质固化剂，为精细化工技术领域。它是由粉煤灰、硫酸铝、硫酸钙、硫酸钠、氢氧化钙中的一种或二种与粒化高炉矿渣、三氧化二铝、碳酸钙、氧化钙、尿素中的一种或二种与十二水硫酸铝钾或电石渣或石灰或石膏中的一种或二种与表面活性剂三乙醇胺或木质素磺酸钙或木质素磺酸钠中的一种或二种化工原料，经优化复配精制而成。其就地取材，工程造价低，防渗效果好，固化层可承受一定的压力并具有耐久性，经水浸泡不发生泥化。其利用了工业废弃物，解决了废弃物排放和环境污染问题，对生态环境保护具有积极作用。其适用于路基加固和路面硬化及软土地基处理，特别是在风口固沙效果显著，适合机械化施工作业。

Description

一种环保型土质固化剂
一种环保型土质固化剂，固化土质效果显著，适用范围广泛，制备方法简捷，符合环保要求。
一、技术领域
属于市政和建筑工程范畴，为精细化工技术领域。
二、背景技术
1、对发明“一种环保型土质固化剂”的理解
当土质固化剂与含有一定水分的土质混合后，即发生一系列物理化学反应。首先，在土质中大量形成富含结晶水的针状结晶体，穿插在土质颗粒孔隙间形成强度骨架。其次，硅酸盐类水化物填充在强度骨架之中使固化体系进一步密实。最后，在激发剂的作用下土质固化剂和部分土质颗粒进行化学反应，使加固土具有不可逆的良好的耐久性。
土质固化剂的固化机理应概括为物理力学过程、化学过程和物理化学过程三个过程。物理力学过程是土质固化剂在固化土质时，土质经过粉碎、筛选、拌和和碾压等施工工艺流程，土体的基本单元在外力的作用下彼此贴近和相互契合，从而减少土体的孔隙率，增大密实度，降低渗水性。这种过程是可逆的，土体的强度会随着外界条件的改变而发生变化。物理力学过程是任何类型的土质固化剂在固化土质时所必须的，因为固化土质的密度和土质固化剂在土体中的均匀性，对强度的形成具有重要作用。实际上，物理力学过程是固化土体的一种最简单和最基本的方法。而化学过程是指土质固化剂在固化土质的过程中，其本身组分发生的化学反应和土质与土质固化剂中的某些组分发生的反应等。前者包括无机类土质固化剂材料本身的水解与水化反应和空气中二氧化碳的碳酸化反应，有机类土质固化剂的聚合与缩聚反应等。后者土质固化剂中的组分与土质颗粒之间的火山灰反应，有机高分子与土质颗粒表面间的络合反应等。物理化学过程主要是指土质颗粒与土质固化剂中各组分的吸附过程，包括物理吸附、化学吸附和物理化学吸附。物理吸附是指在分子力的作用下，土体的基本单元将土质固化剂中的某些组分吸附在其表面，使其表面自由能得以降低。化学吸附是指吸附剂与被吸附物质之间发生化学反应而生成新的不溶性物质，并在吸附剂与被吸附物质之间形成化学键。物理化学吸附是指土质固化剂中的某些离子与土体基本单元表面的离子发生了离子交换吸附。在土质固化剂与土体的物理化学作用过程中，无机类土质固化剂主要是物理化学吸附。诸如无机类土质固化剂中的钙盐和镁盐溶解后，钙离子和镁离子与土体基本单元所吸附的钠离子发生交换反应，可以增加土质颗粒的团聚作用。有机类土质固化剂主要是物理吸附和化学吸附过程，诸如高分子材料的某些基团与土质颗粒之间的物理吸附，高分子材料与土质颗粒之间的化学吸附等。以上三种过程因土质固化剂的成分不同而不同，但这三种过程并不是相互孤立的，而是相互联系和相互促进的。在这三种过程中，只有化学过程和物理化学过程能使土体的力学性能、抗渗性能、耐久性能等工程性能得以改善，而物理力学过程则是保证化学过程和物理化学过程更好的发挥作用。
2、一种环保型土质固化剂所选用的主要原料
一种环保型土质固化剂，它是由粉煤灰、硫酸铝：Al2(SO4)3、硫酸钙：CaSO4、硫酸钠：Na2SO4、氢氧化钙：K(OH)2中的一种或二种与粒化高炉矿渣、三氧化二铝：Al2O3、碳酸钙：CaCO3、氧化钙：CaO、尿素：NH2-CO-NH2中的一种或二种与十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O或电石渣或石灰或石膏中的一种或二种与表面活性剂三乙醇胺或木质素磺酸钙或木质素磺酸钠中的一种或二种，按各自属性组成多种最佳复合配方，经优化复配精制而成。
3、本发明适用范围广泛且固化土质效果显著
一种环保型土质固化剂为0.0045mm-0.5mm的固体颗粒状，其具有固化土质的属性。它主要适用于渠道防渗处理及固化土预制块生产；提防和岸坡加固；路基加固及路面硬化和软土地基处理。
三、发明内容
1、发明“一种环保型土质固化剂”的目的
为解决目前在建筑工程和市政基础设施建设中，所使用的土质固化剂普遍呈强碱性。由于自然界多种因素的影响，诸如雨水的冲刷等。这种强碱性的土质固化剂会使周边的土质盐碱化，并污染地表水和地下水，严重影响生态环境。并解决其在使用时功能单一，抗渗性能和强度低，固土效果和耐久性较差。本发明提供了一种环保型土质固化剂。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案
本发明一种环保型土质固化剂，它是由粉煤灰、硫酸铝：Al2(SO4)3、硫酸钙：CaSO4、硫酸钠：Na2SO4、氢氧化钙：K(OH)2中的一种或二种与粒化高炉矿渣、三氧化二铝：Al2O3、碳酸钙：CaCO3、氧化钙：CaO、尿素：NH2-CO-NH2中的一种或二种与十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O或电石渣或石灰或石膏中的一种或二种与表面活性剂三乙醇胺或木质素磺酸钙或木质素磺酸钠中的一种或二种组成，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粉煤灰：           1～50        硫酸铝：Al2(SO4)3  1～30
硫酸钙：CaSO4      0.1～10      硫酸钠：Na2SO4     0.1～10
氢氧化钙：K(OH)2   0.1～30      粒化高炉矿渣：     1～80
三氧化二铝：Al2O3  0.1～10      碳酸钙：CaCO3      1～60
氧化钙：CaO        0.1～10      尿素：NH2-CO-NH2   0.1～20
电石渣或石灰：     1～50        石膏：             1～30
十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O   0.1～10    三乙醇胺：0.01～1
木质素磺酸钙：0.01～1           木质素磺酸钠：0.01～1
本发明一种环保型土质固化剂为勃氏比表面积300～600m2/kg的固体颗粒状，使用时土质与土质固化剂的技术配比是按重量份组分100∶4～16，适合于大规模机械化施工作业。
3.、一种环保型土质固化剂与背景技术相比的有益效果
本发明一种环保型土质固化剂，环保性能好。其利用天然土质进行固化，就地取材，降低工程造价。防渗效果好，固化层可承受一定的压力，具有一定的耐久性，经水浸泡不发生泥化。其利用了大量的工业废弃物，即节约了原材料，减少沙石用量，又解决了大量的工业废弃物排放和环境污染问题，对生态环境的保护具有积极作用。其用量少，环保效果好，其主要原材料均为无机物，无毒、无害、无污染，对动物和植物都是安全的，同时具有除臭去味、杀菌消毒、净化水质等多项功能。其成本低廉，原料供应充足且易于采购，生产工艺简便易行。它主要适用于渠道防渗处理及固化土预制块生产；提防和岸坡加固；路基加固及路基或路面硬化和软土地基处理，特别是在风口固沙效果显著，适合于大规模机械化施工作业。
四、具体实施方式
当环保型土质固化剂为勃氏比表面积300～600m2/kg的固体颗粒状时：
首先，按照环保型土质固化剂的最佳组合配方，对所需的各种化工原料进行检验。经检验，确定为符合质量标准后，将各物料置放在粉碎机中进行粉碎筛选；而后，将粉碎后的各物料置放在球磨机中进行粉磨，使其达到勃氏比表面积300～600m2/kg固体颗粒状的质量标准；其次，再将其置放到搅拌机中进行充分搅拌使其均匀；再次，采集成品的环保型土质固化剂样品进行测试检验；最后，将经测试检验合格的成品装袋、仓储备用，仓储时注意防潮。
实施例一：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粉煤灰：3              氢氧化钙：15
粒化高炉矿渣：80       木质素磺酸钙：0.5
十二水硫酸铝钾：0.5    硫酸钠：1
用球磨机将粒化高炉矿渣及粉煤灰磨成勃氏比表面积430m2/kg的超细粉，将80吨粒化高炉矿渣与15吨氢氧化钙与3吨粉煤灰混合搅拌，使其均匀，而后添加0.5吨的木质素磺酸钙及0.5吨的十二水硫酸铝钾和1吨的硫酸钠并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例二：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粒化高炉矿渣：80         石膏：15
石灰：5                  硫酸钙：1
木质素磺酸钙：0.5        木质素磺酸钠：0.5
用球磨机将粒化高炉矿渣和石膏磨成勃氏比表面积430m2/kg的超细粉，将石灰用2mm的筛子过筛。将80吨粒化高炉矿渣与15吨石膏与5吨石灰混合搅拌，使其均匀，而后添加1吨无水硫酸钙和各0.5吨的木质素磺酸钠及木质素磺酸钙并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例三：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
硫酸铝：10   粒化高炉矿渣：64
碳酸钙：20   石灰：5
三乙醇胺：1
用球磨机将粒化高炉矿渣磨成勃氏比表面积430m2/kg的超细粉，将石灰用2mm的筛子过筛。将64吨粒化高炉矿渣与5吨石灰混合搅拌，使其均匀，而后添加10吨硫酸铝和20吨碳酸钙及1吨的三乙醇胺并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例四：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粉煤灰：5             氢氧化钙：25
碳酸钙：3             硫酸钠：5
粒化高炉矿渣：60      十二水硫酸铝钾：1
木质素磺酸钙：1
用球磨机将粒化高炉矿渣和粉煤灰磨成勃氏比表面积430m2/kg的超细粉。将60吨粒化高炉矿渣与5吨粉煤灰混合搅拌，使其均匀，而后添加5吨硫酸钠和3吨碳酸钙及1吨的十二水硫酸铝钾和1吨的木质素磺酸钙并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例五：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
硫酸铝：30                   碳酸钙：60
十二水硫酸铝钾：2            木质素磺酸钠：2
硫酸钠：6
将30吨硫酸铝与60吨碳酸钙与2吨十二水硫酸铝钾与2吨的木质素磺酸钠与6吨硫酸钠混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例六：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
硫酸铝：      25            碳酸钙：        60
尿素：        10            十二水硫酸铝钾：3
木质素磺酸钙：1             木质素磺酸钠：  1
将25吨硫酸铝与60吨碳酸钙与10吨尿素与3吨十二水硫酸铝钾与1吨的木质素磺酸钠与1吨的木质素磺酸钙混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例七：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粒化高炉矿渣：60      氢氧化钙：33
硫酸钠：5             十二水硫酸铝钾：1
木质素磺酸钙：0.5     木质素磺酸钠：0.5
用球磨机将粒化高炉矿渣磨成勃氏比表面积600m2/kg的超细粉。将60吨粒化高炉矿渣与33吨氢氧化钙混合搅拌，使其均匀，而后添加5吨硫酸钠及1吨十二水硫酸铝钾和各0.5吨的木质素磺酸钙与木质素磺酸钠并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例八：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
硫酸钙：5            粒化高炉矿渣：69
粉煤灰：10           电石渣：15
十二水硫酸铝钾：0.5  木质素磺酸钠：0.5
用球磨机将粒化高炉矿渣及粉煤灰磨成勃氏比表面积430m2/kg的超细粉，将电石渣干燥后，用2mm的筛子过筛。将69吨粒化高炉矿渣与10吨粉煤灰与15吨电石渣混合搅拌，使其均匀，而后添加5吨无水硫酸钙后，再添加各0.5吨的木质素磺酸钠及0.5吨十二水硫酸铝钾并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例九：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粒化高炉矿渣：50        粉煤灰：16
氢氧化钙：25            氧化钙：5
十二水硫酸铝钾：0.5     三氧化二铝：3
木质素磺酸钙：0.3       木质素磺酸钠：0.2
用球磨机将粒化高炉矿渣及粉煤灰磨成勃氏比表面积600m2/kg的超细粉，将粒化高炉矿渣：50吨与粉煤灰：16吨与氢氧化钙：25吨氧化钙：5吨与十二水硫酸铝钾：0.5吨与三氧化二铝：3吨混合搅拌，使其均匀，而后添加各0.5吨的木质素磺酸钠及木质素磺酸钙并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。
实施例十一：
生产160吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粒化高炉矿渣：80    石膏：15
石灰：25            粉煤灰：38
硫酸钠：1           木质素磺酸钙：0.5
十二水硫酸铝钾：0.5
用球磨机将粒化高炉矿渣及粉煤灰磨成勃氏比表面积450m2/kg的超细粉，将石灰干燥后，用2mm的筛子过筛。将80吨粒化高炉矿渣与15吨石膏与38吨粉煤灰与25吨石灰混合搅拌，使其均匀，而后添加1吨无水硫酸钠和各0.5吨的木质素磺酸钙及十二水硫酸铝钾并再次混合搅拌，使其均匀，即制成160吨环保型土质固化剂。
实施例十二：
生产100吨环保型土质固化剂，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粒化高炉矿渣：55       电石渣：25
石灰：5                粉煤灰：13
硫酸钙：1              木质素磺酸钙：0.5
十二水硫酸铝钾：0.5
用球磨机将粒化高炉矿渣及粉煤灰磨成勃氏比表面积450m2/kg的超细粉，将电石渣和石灰干燥后，用2mm的筛子过筛。将55吨粒化高炉矿渣与25吨电石渣与5吨石灰与13吨粉煤灰混合搅拌，使其均匀，而后添加1吨无水硫酸钙和各0.5吨的木质素磺酸钙及十二水硫酸铝钾并再次混合搅拌，使其均匀，即制成100吨环保型土质固化剂。

Claims (2)

1.一种环保型土质固化剂，其特征是：它是由粉煤灰、硫酸铝：Al2(SO4)3、硫酸钙：CaSO4、硫酸钠：Na2SO4、氢氧化钙：K(OH)2中的一种或二种与粒化高炉矿渣、三氧化二铝：Al2O3、碳酸钙：CaCO3、氧化钙：CaO、尿素：NH2-CO-NH2中的一种或二种与十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O或电石渣或石灰或石膏中的一种或二种与表面活性剂三乙醇胺或木质素磺酸钙或木质素磺酸钠中的一种或二种组成，其技术配方中各组分的重量份组分为：
粉煤灰：             1～50      硫酸铝：Al2(SO4)3     1～30
硫酸钙：CaSO4        0.1～10    硫酸钠：Na2SO4        0.1～10
氢氧化钙：K(OH)2     0.1～30    粒化高炉矿渣：        1～80
三氧化二铝：Al2O3    0.1～10    碳酸钙：CaCO3         1～60
氧化钙：CaO          0.1～10    尿素：NH2-CO-NH2      0.1～20
电石渣或石灰：       1～50      石膏：                1～30
十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O 0.1～10 三乙醇胺：   0.01～1
木质素磺酸钙：       0.01～1    木质素磺酸钠：        0.01～1。
2.根据权利要求1所述的一种环保型土质固化剂，为勃氏比表面积300～600m2/kg的固体颗粒状，使用时土质与土质固化剂的技术配比是按重量份组分100∶4～16；其适用于渠道防渗处理及固化土预制块生产；提防和岸坡加固；路基加固及路基或路面硬化和软土地基处理，在风口固沙效果显著，适合于大规模机械化施工作业。
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