CN102634343B - 一种基于矿渣的土壤固化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于矿渣的土壤固化剂及其制备方法和应用。本发明提供的土壤固化剂，包括如下重量份的原料：石灰20～40份，矿渣50～65份和石膏10～15份。本发明与现有技术相比，具有增加土壤密实度、提高抗压强度、节省材料费用、减少环境污染等优点；并且利用工业废料矿渣，废物利用，节约资源；固化剂组成成份为工程常用材料，其成本较低，可产生直接的经济效益。

Description

一种基于矿渣的土壤固化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种化工材料，具体地，涉及一种土壤固化剂，以及它的制备方法和应用。
背景技术
土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的，用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。其特点是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、工期缩短。采用新型的土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石或砾石等传统筑路材料，节省资源、能源，节约土地，保护植被，大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量，有利于生态环境保护，经济、环境效益均十分明显，是公路工程可持续发展的创新型产品和技术。
目前应用比较广泛的土壤固化剂有水泥、粉煤灰、石灰等。这些材料的组合往往存在这样那样的缺点。比如用水泥来固化土壤成本较高，而且对环境产生污染；石灰和粉煤灰这种组合固化剂的不足主要表现在早期强度不高和水稳定性较差。
专利申请CN95112495.1公开了一种石灰类土壤固化剂，其特征是将生石灰、硬石膏、硫酸钠以及硫酸铝混合粉磨至比表面积250～900m2/kg，最佳范围在300～500m2/kg。
专利申请CN200410088657.4公开了一种土壤稳定固化剂，它包含有如下重量份配比的原料：水泥熟料：20-80；矿渣：10-70；石膏：1-20；石灰：1-50；上述原料经混合粉磨后制备成所述固化剂。它以水泥熟料为主体，掺入特殊的激发元素后所得。
专利申请CN200610083424.4公开了一种淤泥固化剂及其应用，属于土壤处理用化学品技术领域。其特征在于它包括如下重量份数配比的粉剂和液剂原料组成，所述粉剂包括水泥熟料30～60，炉渣或矿渣30～60，石灰3～8，石膏1～7，其它硫酸盐1～7；所述液剂聚丙烯酰胺5～30，聚合氯化铝0～20，甘露醇0～30，木质素磺酸盐20～80，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物0～30，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2，丹宁酸0～10，腐殖酸盐0～10，α-烯烃磺酸盐0.2～2.5。
以上公开的技术使用到了水泥熟料或其他的用料，成本高，对环境造成污染。即现有的固化剂均存在着某些方面的不足，这影响土壤固化剂的发展和推广。
发明内容
本发明为了解决现有技术的问题，提供一种基于矿渣的土壤固化剂。
本发明的另一目的在于提供所述基于矿渣的土壤固化剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述基于矿渣的土壤固化剂在道路工程领域的应用。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂，由如下重量份的原料组成：石灰20～40份，矿渣50～65份和石膏10～15份。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂，优选地，由如下重量份的原料组成：石灰30～37份，矿渣52～57份和石膏11～13份。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂，优选地，由如下重量份的原料组成：石灰32～37份，矿渣52～54份和石膏11～12份。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂，更优选地，由如下重量份的原料组成：石灰34份，矿渣54份和石膏12份。
其中，所述矿渣为研磨至比表面积500～600m2/kg的细粉。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂的制备方法，是将各原料研磨后，按比例进行混合，搅拌均匀，即得。
上述制备方法中：
为了搅拌均匀，将各原料(石灰、矿渣和石膏)在混合前均研磨50～80分钟。优选1小时。
所述原料研磨的细度分别为：石灰450～550m2/kg，石膏450～600m2/kg和矿渣500～600m2/kg。
所述混合后的原料搅拌的时间为25～35s。优选30s。
所述对混合后的原料进行搅拌时，需要用到搅拌机，其转速为250～350r/min。优选300r/min。
本发明提供的基于矿渣的土壤固化剂可以应用于道路工程领域。具体应用于道路工程路基土壤固化。
本发明提供的土壤固化剂以6％掺入量加入土壤中时，固结土试块7d水养无侧限抗压强度的实验室数据可达5.89～6.42MPa，工程数据可达2.945～3.210MPa，满足国家有关路基固化的标准。
本发明与现有技术相比，具有增加土壤密实度、提高抗压强度、节省材料费用、减少环境污染等优点；并且利用工业废料矿渣，废物利用，节约资源；固化剂组成成份为工程常用材料，其成本较低，可产生直接的经济效益。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的原料均为本领域的常规用料。石灰为一般工地上所用的普通石灰。矿渣的主要成分为：CaO、SiO2、Al2O3，它们的总量一般占90％左右，还含有少量MgO、Fe2O3和MnO等。
本发明的百分数“％”均指重量百分比。
实施例1
土壤固化剂：石灰34％，矿渣54％，石膏12％。
制备方法：将本实施例各原料均研磨1小时，研磨的细度分别为：石灰500m2/kg，石膏500m2/kg和矿渣550m2/kg，然后进行混合，用搅拌机(转速300r/min)搅拌30s，得到均匀的土壤固化剂，呈粉末状。
将上述土壤固化剂以6％掺入量加入到北京黄土中，固结土试块7d水养无侧限抗压强度可达6.42MPa，实验室强度数据符合工程标准强度值，折减系数一般为0.5左右，即工程数据可达3.21MPa，参照土壤固化剂抗压强度标准(见表1)，本土壤固化剂满足路基固化的标准，满足工程需要。
实施例2
土壤固化剂：石灰32％，矿渣56％，石膏12％。
制备方法：将本实施例各原料均研磨70min，研磨的细度为分别为：石灰450m2/kg，石膏550m2/kg和矿渣500m2/kg，然后进行混合，用搅拌机(转速350r/min)搅拌30s，得到均匀的土壤固化剂，呈粉末状。
将上述土壤固化剂以6％掺入量加入到北京黄土中，固结土试块7d水养无侧限抗压强度可达6.15MPa，实验室强度数据符合工程标准强度值，折减系数一般为0.5左右，即工程数据可达3.075MPa，土壤固化剂抗压强度标准(见表1)，本土壤固化剂满足路基固化的标准，满足工程需要。
实施例3
土壤固化剂：石灰37％，矿渣2％，石膏11％。
制备方法：将本实施例各原料均研磨1小时，研磨的细度分别为：石灰550m2/kg，石膏450m2/kg和矿渣550m2/kg，然后进行混合，用搅拌机(转速300r/min)搅拌28s，得到均匀的土壤固化剂，呈粉末状。
将上述土壤固化剂以6％掺入量加入到北京黄土中，固结土试块7d水养无侧限抗压强度可达6.04MPa，实验室强度数据符合工程标准强度值，折减系数一般为0.5左右，即工程数据可达3.02MPa，土壤固化剂抗压强度标准(见表1)，本土壤固化剂满足路基固化的标准，满足工程需要。
实施例4
土壤固化剂：石灰30％，矿渣57％，石膏13％。
制备方法：将本实施例各原料均研磨50min，研磨的细度分别为：石灰450m2/kg，石膏600m2/kg和矿渣600m2/kg，然后进行混合，用搅拌机(转速250r/min)搅拌35s，得到均匀的土壤固化剂，呈粉末状。
将上述土壤固化剂以6％掺入量加入到北京黄土中，固结土试块7d水养无侧限抗压强度可达5.89MPa，实验室强度数据符合工程标准强度值，折减系数一般为0.5左右，即工程数据可达2.945MPa，土壤固化剂抗压强度标准(见表1)，本土壤固化剂满足路基固化的标准，满足工程需要。
表1土壤固化剂抗压强度标准(MPa)
Figure BDA0000147458230000051
表1中的固化混合料强度标准节选自中华人民共和国建设部1998年6月30日颁布的《中华人民共和国城镇建设行业标准(CJ/T3073-1998)土壤固化剂》。其中，粉状固化剂为：由粉状无机盐、水泥、石灰和粉煤灰混合均匀掺入土壤中，能改善和提高土壤技术性能的混合材料。以此为判断标准。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于矿渣的土壤固化剂，其特征在于，由如下重量份的原料组成：石灰32～37份，矿渣52～56份和石膏11～12份。
2.根据权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于，由如下重量份的原料组成：石灰34份，矿渣54份和石膏12份。
3.权利要求1或2所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，是将各原料研磨后，按比例进行混合，搅拌均匀，即得。
4.根据权利要求3所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，将各原料在混合前均研磨50～80分钟。
5.根据权利要求4所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，所述原料研磨的细度分别为：石灰450～550m2/kg，石膏450～600m2/kg和矿渣500～600m2/kg。
6.根据权利要求3所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，原料搅拌的时间为25～35s。
7.根据权利要求3所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于，所述对混合后的原料进行搅拌时，用到搅拌机，其转速为250～350r/min。
8.权利要求1或2所述的土壤固化剂在道路工程领域的应用。
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王兢，等."几种工业固体废弃物对土壤的固化作用".《金属矿山》.2010,(第6期),第186页右栏第1.1节至第188页右栏第3行，第188页右栏第4节，以及表4.
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