CN103896541B - 一种土壤固化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种土壤固化剂，该土壤固化剂以工业废弃物为主要原料，并添加激发剂及表面活性剂，均匀混合并粉磨至勃氏比表面积为300m2/kg～1000m2/kg的粉末，之后将粉末进行中速搅拌30s～40s即可，搅拌速度为300r/min～400r/min；其中，所述工业废弃物由钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉及硅灰粉组成，所述激发剂由硫酸钠、氯化钠、氯化镁及高锰酸钾组成，所述表面活性剂为十二烷基苯璜酸钠。本发明不仅制作成本低、解决了大量工业废弃物对环境的污染；而且能有利以增强土壤密实度、提高土壤抗压强度和耐水性能；此外，该土壤固化剂制作过程简单、使用起来简便，能够有效提高施工速度，可广泛应用。
Description
【技术领域】
本发明属于工程材料技术领域，尤其涉及一种土壤固化剂。
【背景技术】
目前我国正在进行大规模的工程建设，工程量达到了历史上的高峰。在工程建设中因自然资源有限，现有的砂石材料已经远远不能满足日益增长的工程建设需要，同时砂石的开采也造成严重的自然环境破坏，社会生存环境质量下降。在工程建设中如果能充分有效利用价格低廉、来源广泛的土壤作为工程材料，则可以在保证工程建设的同时，有效节省砂石用量，减低工程成本，减少自然资源的破坏，保护生态环境，提高社会生存质量。
土壤固化剂是一种可以快速并显著改变土壤物理化学性能、使土壤具有工程特性的一种工程材料。土壤固化剂加固土采用就地取材的土壤作为主要建筑材料，其开采和加工均较容易，且无需长途运输，采用土壤固化剂加固土壤在技术和经济上都有重要意义。近年来我国日益重视土壤固化剂的研究应用，相关专利越来越多，但大多数土壤固化剂成本较高，强度低，耐水性能差，适用范围有限，影响了土壤固化剂的推广使用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种制作与使用均简便的土壤固化剂，其不仅制作成本低、解决了大量工业废弃物对环境的污染；而且能有利以增强土壤密实度、提高土壤抗压强度和耐水性能。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种土壤固化剂，一种土壤固化剂，其特征在于：该土壤固化剂以工业废弃物为主要原料，并添加激发剂及表面活性剂，均匀混合并粉磨至勃氏比表面积为300m2/kg～1000m2/kg的粉末，之后将粉末进行中速搅拌30s～40s即可，搅拌速度为300r/min～400r/min；
其中，所述工业废弃物由钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉及硅灰粉组成，所述激发剂由硫酸钠、氯化钠、氯化镁及高锰酸钾组成，所述表面活性剂为十二烷基苯璜酸钠；具体地，该土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：
十二烷基苯璜酸钠0.1%～1.0%。
较佳地，所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉28%，粉煤灰22%，高炉矿渣粉30%，硅灰粉16%，硫酸钠0.8%，氯化钠1.2%，氯化镁0.7%，高锰酸钾0.5%，十二烷基苯璜酸钠0.8%。
较佳地，所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉25%，粉煤灰25%，高炉矿渣粉33%，硅灰粉14%，硫酸钠0.5%，氯化钠1.0%，氯化镁0.4%，高锰酸钾0.5%，十二烷基苯璜酸钠0.6%。
较佳地，所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉24%，粉煤灰24%，高炉矿渣粉28%，硅灰粉20%，硫酸钠1.2%，氯化钠1.1%，氯化镁0.6%，高锰酸钾0.4%，十二烷基苯璜酸钠0.7%。
本发明一种土壤固化剂的有益效果在于：通过采用工业废弃物（钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰粉）作为主要原料制备土壤固化剂，在降低土壤固化剂制作成本、节约资源的同时，解决了大量工业废弃物对环境的污染；且本发明土壤固化剂能有利以增强土壤密实度、提高土壤抗压强度和耐水性能；此外，该土壤固化剂不仅制作过程简单，而且使用起来简便，能够有效提高施工速度，可广泛应用。
【具体实施方式】
本发明一种土壤固化剂，其以工业废弃物为主要原料，并添加激发剂及表面活性剂，均匀混合并粉磨至勃氏比表面积为300m2/kg～1000m2/kg的粉末，之后将粉末进行中速搅拌30s～40s即可，搅拌速度为300r/min～400r/min；其中，所述工业废弃物由钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉及硅灰粉组成，所述激发剂由硫酸钠、氯化钠、氯化镁及高锰酸钾组成，所述表面活性剂为十二烷基苯璜酸钠；具体地，该土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：
十二烷基苯璜酸钠0.1%～1.0%。
需要说明的是：本发明中的钢渣粉满足标准《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》GB/T20491-2006技术要求；粉煤灰满足标准《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596-2005技术要求；高炉矿渣粉满足标准《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》技术要求；硅灰粉满足标准《高强高性能混凝土用矿物外加剂》GB18736-2002技术要求；硫酸钠、氯化钠、氯化镁、高锰酸钾及十二烷基苯璜酸钠均为普通市售原料。
为了更好的对本发明进行阐述说明，申请人例举了如下实施例。
实施例1
称取280kg钢渣粉、220kg粉煤灰、300kg高炉矿渣粉、160kg硅灰粉、8kg硫酸钠、12kg氯化钠、7kg氯化镁、5kg高锰酸钾、及8kg十二烷基苯璜酸钠，混合均匀后，经由球磨机将其粉磨至勃氏比表面积为300m2/kg的粉末，之后将粉末采用300r/min的搅拌速度进行中速搅拌30s即可获得本发明土壤固化剂。
实施例2
称取250kg钢渣粉、250kg粉煤灰、330kg高炉矿渣粉、140kg硅灰粉、5kg硫酸钠、10kg氯化钠、4kg氯化镁、5kg高锰酸钾、及6kg十二烷基苯璜酸钠，混合均匀后，经由球磨机将其粉磨至勃氏比表面积为650m2/kg的粉末，之后将粉末采用350r/min的搅拌速度进行中速搅拌35s即可获得本发明土壤固化剂。
实施例3
称取240kg钢渣粉、240kg粉煤灰、280kg高炉矿渣粉、200kg硅灰粉、12kg硫酸钠、11kg氯化钠、6kg氯化镁、4kg高锰酸钾、及7kg十二烷基苯璜酸钠，混合均匀后，经由球磨机将其粉磨至勃氏比表面积为1000m2/kg的粉末，之后将粉末采用400r/min的搅拌速度进行中速搅拌40s即可获得本发明土壤固化剂。
另外，为了说明本发明土壤固化剂的功效，申请人进行了如下性能测试：
采用砂性土作为基本土样，使用前过2.36mm圆孔筛采用PO42.5硅酸盐水泥作为胶凝材料，按JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》和JTGE40-2007《公路土工试验规程》进行配合比设计最终获得配合比1，在此基础上，将上述实施例1～3获得的土壤固化剂均按占水泥质量8%的比例掺入配合比1中以分别获得配合比2、配合比3及配合比4，之后分别测定四个配合比的最大干密度、28d无侧限抗压强度及28天浸水吸水率，配合比及性能检测结果见表1。
表1配料比及相应性能试验结果
由表 1可知，配合比2、配合比3、配合比4相较于配合比1而言，它们的最大干密度和28d无侧限抗压强度均有所提高，28d浸水吸水率均有所降低，即掺有本发明制备的土壤固化剂其固化土相比较于未掺土壤固化剂的固化土其最大干密度和28d无侧限抗压强度均有所提高，28d浸水吸水率均有所降低，从而表明本发明土壤固化剂能有利以增强土壤密实度、提高土壤抗压强度和耐水性能。
综上，本发明采用工业废弃物（钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉、硅灰粉）作为主要原料制备土壤固化剂，在降低土壤固化剂制作成本、节约资源的同时，解决了大量工业废弃物对环境的污染；所采用的激发剂能有效激发工业废弃物及土壤的活性，充分发挥水化反应和离子交换作用，增加土壤颗粒的团聚作用，且表面活性剂能有效降低水的表面张力，由于土壤颗粒较细微，具有大的比表面能和吸附能力，表面活性剂可吸附在土壤颗粒上润湿土粒表面及毛细管，同时置换出土壤中的固有阳离子，即在激发剂和表面活性剂的共同作用下能使土壤板结效果更强、压实度更大、提高土壤抗压强度和耐水性能等；此外，该土壤固化剂不仅制作过程简单，而且使用起来简便，能够有效提高施工速度，可广泛应用。
Claims (4)
1.一种土壤固化剂，其特征在于：该土壤固化剂以工业废弃物为主要原料，并添加激发剂及表面活性剂，均匀混合并粉磨至勃氏比表面积为300m2/kg～1000m2/kg的粉末，之后将粉末进行中速搅拌30s～40s即可，搅拌速度为300r/min～400r/min；
其中，所述工业废弃物由钢渣粉、粉煤灰、高炉矿渣粉及硅灰粉组成，所述激发剂由硫酸钠、氯化钠、氯化镁及高锰酸钾组成，所述表面活性剂为十二烷基苯璜酸钠；具体地，该土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：
十二烷基苯璜酸钠0.1%～1.0%。
2.根据权利要求1所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉28%，粉煤灰22%，高炉矿渣粉30%，硅灰粉16%，硫酸钠0.8%，氯化钠1.2%，氯化镁0.7%，高锰酸钾0.5%，十二烷基苯璜酸钠0.8%。
3.根据权利要求1所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉25%，粉煤灰25%，高炉矿渣粉33%，硅灰粉14%，硫酸钠0.5%，氯化钠1.0%，氯化镁0.4%，高锰酸钾0.5%，十二烷基苯璜酸钠0.6%。
4.根据权利要求1所述的一种土壤固化剂，其特征在于：所述土壤固化剂由以下质量百分比的组分组成：钢渣粉24%，粉煤灰24%，高炉矿渣粉28%，硅灰粉20%，硫酸钠1.2%，氯化钠1.1%，氯化镁0.6%，高锰酸钾0.4%，十二烷基苯璜酸钠0.7%。
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