CN106116199A

CN106116199A - 碱渣制工程土及其制备方法

Info

Publication number: CN106116199A
Application number: CN201610478553.7A
Authority: CN
Inventors: 王建国; 何福渤; 代必银; 左大伟; 陈强; 刘玉民; 刘羽丰; 萧白; 黄凯; 单凤安; 陈国强; 路明月; 赵雨来; 李文; 杨立红
Original assignee: Tianjin port construction Co; Tianjin Port & Channel Engineering Co Ltd
Current assignee: Tianjin port construction Co; Tianjin Port & Channel Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2016-11-16

Abstract

本发明涉及一种碱渣制工程土,其特征是：主要包括如下组成的碱渣制工程土，按质量百分比计碱渣40％‑65％、粉煤灰15％‑40％、消石灰5％‑20％、表面活性剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的1％‑5％及减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.1％‑1％。碱渣制工程土制备方法，采用烘干机对碱渣进行15min‑45min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为300℃‑800℃；通过称重传感器按称重；机械拌合均匀。有益效果：本发明利用碱渣废料代替大量的道路路基或堆场基础填料，大大提高了碱渣制工程土的无侧限抗压强度与承载比等力学性能，可直接用于沿海滩涂道路路基或堆场地基填筑。

Description

碱渣制工程土及其制备方法

技术领域

本发明属于工业废弃物综合利用领域，尤其涉及一种碱渣制工程土及其制备方法。

背景技术

道路的路基或堆场基础填筑需要使用大量的填料，且要求其合理含水率空间较大，容易压实，具有足够的强度、稳定性等特点，而沿海滩涂地区土质多为软土，土中含有大量腐殖质，无法满足工程填筑用土的需求，因此,沿海滩涂道路工程和堆场工程中工程用土常处于供需紧张的局面，往往需要占用大量的耕地资源，严重破坏生态环境，同时，运输费用也导致生产成本的增加。目前，人们不断寻求和开发以废料为基础的新型道路路基或堆场基础填料。

我国的大型碱厂都在沿海地区，在氨碱法生产纯碱的过程中产生大量的碱渣废料，这些碱渣的堆放不仅占用大量的土地，逐渐形成“碱渣山”，影响和阻碍地区的开发、建设和发展，而且严重污染当地的生态环境，造成巨大的环保压力。由于碱渣具有极高的含水率，导致其承载力很低，不能直接作为道路路基或堆场基础填料使用。但是，根据双电层理论，围绕碱渣颗粒的双电层的ζ-电位很低，因此，当碱渣的含水率保持在一定范围内时，碱渣颗粒能够紧密连接，从而形成较强的骨架，在外荷作用下产生较小的变形，其黏聚力和内摩擦角都具备了工程用土的要求。因此，利用碱渣开发新型道路路基或堆场基础填料具有巨大的经济、社会和环境效益。

目前，国内外对碱渣的综合利用进行了大量的研究工作，取得了许多成功。如乌克兰研制成功了碱渣混凝土，波兰将碱渣用作土壤改良剂，日本利用碱渣填海造陆等。但是上述方法由于碱渣处理量少、工艺复杂、技术难度大或成本高等原因，难以推广应用。国内的研究主要是利用碱渣制备工程土。专利文献CN 1047371C公开了一种碱渣制工程土的方法，该方法采用自然干燥，因此，需要较长的时间与大面积的场地，且受天气的制约严重，无法在潮湿多雨的天气下施工；专利文献CN 1844011A公开了一种利用碱渣磷矿砂制造成城市工业回填土的方法，但是由于碱渣长期堆积后呈膏状体，其含水率高达180％-200％，利用碱渣制备的工程用土仍具有很高的含水率，搅拌车等重型机械短时间内无法进入现场施工作业，导致机械设备怠工现象严重，实际操作性较差；这就使得上述发明专利的推广应用受到极大的限制。到目前为止，碱渣的综合利用研究虽取得了一些成果，但并没有达到理想的效果，其中，用于沿海滩涂道路路基或堆场基础填筑的碱渣制工程土研究还未见诸报道。专利文献CN 95101964.3公开了一种碱渣制工程土的方法,属于氨碱法纯碱废渣综合利用领域。本方法是将50～100wt％的堆积碱渣或新排放废渣液初步沉积后经压滤工序(如板框压滤机)压滤后的碱渣粗粉碎后进入搅拌工序搅拌,得到膏状体,此膏状体在常温常压下经24～48小时自然干燥脱水固化即成,在进入搅拌工序前还可添加选择成分粉煤灰、水泥、返砂返石、消石灰、黄土等物料,可选用其中一种、二种或两种以上组合使用。该方法存在的问题是工艺复杂，生产效率低，生产成本较高。由于碱渣流动性较差，用泵将碱渣打入压滤机压滤时，容易造成泵机堵塞，可操作性较差，不能连续机械化生产。专利文献CN1140151公开了一种碱渣制工程用土及其制造方法与设备,该工程用土包括碱渣、辅料,辅料包括粉煤灰、水泥、黄土、泥沙、海沙、液态渣、煤矸石、氧化钙、硫酸钙,返砂中的一种、二种或多种,碱渣与辅料配比是碱渣60—100％,辅料每种占0—40％。碱渣制工程用土可代替黄土做工程回填土,建筑地基用土和道路路基用土、堤坝用土等,也可作滨海新区绿化的填土。这种方法虽然能够消耗大量的碱渣，但由于碱渣含水率极高，呈膏状，往往难以拌合均匀，因此，碱渣制工程土的承载力等性能较低，不能满足工程应用要求。此外，碱渣与辅料拌合后需要较长时间的自然晾晒、干燥，需要占用大量的施工场地，而且实施过程中受天气影响较大，不易于推广。专利文献CN1139025公开了一种干燥法处理碱渣制工程土的方法，它是将堆积碱渣或直接排放废渣液经沉积、压滤后的碱渣作为原料，本发明特征在于将上述碱渣粗粉碎后，干燥至含水率为20-30％的成品即可。该方法存在的主要问题是采用压滤的方式对碱渣进行脱水预处理，效率极低，且效果较差，而生产成本却很高，不能大规模工业生产，因此，也难以推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种碱渣制工程土及其制备方法，利用碱渣废料代替大量的路基或堆场基础填料，大大提高了碱渣制工程土的无侧限抗压强度与承载比等力学性能，可直接用于沿海滩涂道路的路基或堆场基础填筑。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：主要包括如下组成的碱渣制工程土，按质量百分比计

碱渣 40％-65％

粉煤灰 15％-40％

消石灰 5％-20％

表面活性剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的1％-5％

减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.1％-1％。

所述碱渣制工程土方法，其特征是：具体制备步骤如下：

1)采用烘干机对碱渣进行15min-45min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为300℃-800℃；

2)通过称重传感器按质量百分比计分别对碱渣40％-65％、粉煤灰15％-40％与消石灰5％-20％称重；

3)利用输运机输送到拌合设备，将占碱渣+粉煤灰+消石灰总量1％-5％的表面活性剂与占碱渣+粉煤灰+消石灰总量0.1％-1％的减水剂计量后也加入到拌和设备中，机械拌合均匀后即得碱渣制工程土。

所述表面活性剂为硫酸钠、硫酸钙或硫酸铝中的一种。

所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的一种。

所述粉煤灰满足：SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃总含量＞70％，烧失量≤20％，0.3mm方孔筛通过率≥90％，0.075mm方孔筛通过率≥70％。

所述消石灰不低于Ⅱ级技术要求。

有益效果：与现有技术相比，本发明不仅利用大量的碱渣废料，变废为宝，具有显著地社会和环境效益，而且可代替大量的道路路基或堆场基础填料，降低工程成本，缓解用土紧张局面，具有良好的经济效益；经过精确计量控制各原材料的质量，能够均匀拌合，大大提高了碱渣制工程土的无侧限抗压强度与承载比等力学性能，可直接用于沿海滩涂道路路基或堆场基础填筑；可连续机械化生产，受天气制约小，大大缩短了碱渣的脱水干燥时间，极大地提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1

详见附图，

一种碱渣制工程土及其制备方法，主要包括如下组成的碱渣制工程土，按重量g计

碱渣 40g

粉煤灰 15g

消石灰 5g

硫酸钠表面活性剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.6g

聚羧酸系减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.06g

碱渣制工程土制备方法，具体制备步骤如下：

1)采用烘干机对碱渣进行15min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为800℃；

2)通过称重传感器按上述重量分别对碱渣、粉煤灰与消石灰称重；

3)大量生产时利用输运机输送到拌合设备，将占碱渣+粉煤灰+消石灰总量1％的硫酸钠表面活性剂与占碱渣+粉煤灰+消石灰总量0.1％的聚羧酸系减水剂计量后也加入到拌和设备中，机械拌合均匀后即得碱渣制工程土。

碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验和承载比试验结果如下：

本实施例的碱渣制工程土具有较高的无侧限抗压强度，且具有显著的龄期效益，与7天龄期的试件相比，28天龄期试件的无侧限抗压强度具有较明显的增长。表1列出了本实施例的一种用于沿海滩涂道路路基或堆场基础填筑的碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验与承载比试验结果，试验结果显示，该碱渣制工程土能够满足道路路基或堆场基础填筑的技术要求。

表1.碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验与承载比试验结果

实施例2

碱渣 65g

粉煤灰 40g

消石灰 20g

表面活性剂硫酸钙占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的1％

萘系高效减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.1％。

所述碱渣制工程土方法，具体制备步骤如下：

1)采用烘干机对碱渣进行45min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为300℃；

2)通过称重传感器按重量计分别对碱渣65g、粉煤灰40g与消石灰20g称重；

3)大量生产时利用输运机输送到拌合设备，将占碱渣+粉煤灰+消石灰总量1％的表面活性剂与占碱渣+粉煤灰+消石灰总量0.1％的减水剂计量后也加入到拌和设备中，机械拌合均匀后即得碱渣制工程土。

本实施例的碱渣制工程土具有较高的无侧限抗压强度，且具有显著的龄期效益，与7天龄期的试件相比，28天龄期试件的无侧限抗压强度具有较明显的增长。

表2.碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验与承载比试验结果

实施例3

碱渣 45g

粉煤灰 25g

消石灰 15g

表面活性剂硫酸铝占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的2％

木质素磺酸盐减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.5％。

所述碱渣制工程土方法，具体制备步骤如下：

1)采用烘干机对碱渣进行30min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为500℃；

2)通过称重传感器按质量百分比计分别对碱渣45g、粉煤灰25g与消石灰15g称重；

3)大量生产时利用输运机输送到拌合设备，将占碱渣+粉煤灰+消石灰总量2％的表面活性剂与占碱渣+粉煤灰+消石灰总量0.5％的减水剂计量后也加入到拌和设备中，机械拌合均匀后即得碱渣制工程土。

表3.碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验与承载比试验结果

实施例4

碱渣 60g

粉煤灰 20g

消石灰 10g

表面活性剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的5％

减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的1％。

所述碱渣制工程土方法，具体制备步骤如下：

1)采用烘干机对碱渣进行45min的脱水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干机的进气温度为400℃；

2)通过称重传感器按质量百分比计分别对碱渣60g、粉煤灰20g与消石灰10g称重；

3)大量生产时利用输运机输送到拌合设备，将占碱渣+粉煤灰+消石灰总量5％的表面活性剂与占碱渣+粉煤灰+消石灰总量1％的减水剂计量后也加入到拌和设备中，机械拌合均匀后即得碱渣制工程土。

表4.碱渣制工程土的无侧限抗压强度试验与承载比试验结果

上述所述粉煤灰满足：SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃总含量＞70％，烧失量≤20％，0.3mm方孔筛通过率≥90％，0.075mm方孔筛通过率≥70％。消石灰不低于Ⅱ级技术要求。

采用上述碱渣制工程土填筑的沿海滩涂道路路基或堆场基础

利用运输车将碱渣制工程土运输到施工现场，摊铺后用压路机进行碾压，洒水养生达到设计强度要求后再摊铺上一层碱渣制工程土，碾压及养生后直接作为沿海滩涂道路路基或堆场基础。

上述参照实施例对该一种碱渣制工程土及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：主要包括如下组成的碱渣制工程土，按质量百分比计

碱渣 40％-65％

粉煤灰 15％-40％

消石灰 5％-20％

表面活性剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的1％-5％

减水剂占碱渣+粉煤灰+消石灰总量的0.1％-1％。

2.根据权利要求1所述的碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：所述表面活性剂为硫酸钠、硫酸钙或硫酸铝中的一种。

3.根据权利要求1所述的碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的一种。

4.根据权利要求1所述的碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：所述粉煤灰满足：SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃总含量＞70％，烧失量≤20％，0.3mm方孔筛通过率≥90％，0.075mm方孔筛通过率≥70％。

5.根据权利要求1所述的碱渣制工程土及其制备方法，其特征是：所述消石灰不低于Ⅱ级技术要求。

6.一种根据权利要求1所述的碱渣制工程土制备方法，其特征是：具体制备步骤如下：

7.根据权利要求6所述的碱渣制工程土制备方法，其特征是：所述表面活性剂为硫酸钠、硫酸钙或硫酸铝中的一种；所述减水剂为聚羧酸系减水剂、萘系减水剂或木质素磺酸盐减水剂中的一种；所述粉煤灰满足：SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃总含量＞70％，烧失量≤20％，0.3mm方孔筛通过率≥90％，0.075mm方孔筛通过率≥70％；所述消石灰不低于Ⅱ级技术要求。