CN113185246A - 一种固废土壤固化剂及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体的说是一种固废土壤固化剂及其制备工艺，包括以下步骤：S1：将普通硅酸盐水泥、钢渣粉、减水剂、速凝剂投入到振动搅拌釜中，充分混合后得到混合粉；S2：在S1步骤的基础上，将加固体投入到混合粉中，在振动条件下充分进行搅拌、混合，搅拌时间为20‑30min；S3：在S2步骤的基础上，将剩余的原料投入到搅拌釜中，充分搅拌、混合后，得到成品的土壤固化剂；所述搅拌时间为15‑20min；本发明制备的固化剂对于土壤的固化效果好，固化后的土壤强度高，生产成本低，使用方便。

Description

一种固废土壤固化剂及其制备工艺

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体的说是一种固废土壤固化剂及其制备工艺。

背景技术

土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于改善和提高土壤工程技术性能的复合材料。其具有固化速度快、早期强度高、固结时间长、后期强度高、用量少、就地取材、节省施工时间以及降低工程造价等优点，在公路、铁路、地铁、水利、房屋等工程建设中具有广阔的应用前景。

现有的土壤固化剂种类繁多，但按固化剂的发展过程可分为石灰水泥类固化剂、矿渣硅酸盐类固化剂、高聚物类固化剂和电离子溶液类固化剂。其中，高聚物类固化剂还包括多种树脂、纤维、表面活性剂等类固化剂。高聚物类固化剂，是一种利用表面活性剂改变土粒表面亲水性质，或者利用聚合物交联形成立体结构包裹和胶结土粒，在土壤压实的基础上，可以得到较好的抗压强度的土壤固化剂。其具有掺量少、成本低、施工方便、土壤早期强度和后期稳定强度均可以满足要求等的优点；但其也存在抗水性能比较差，遇水强度急剧降低等的缺点。

现有技术中也存在一些关于土壤固化剂的技术方案，如申请号为CN201710368639.9的中国专利公开了一种利用乳化沥青复合固化粉质土的方法，该方法以乳化沥青、水泥和粉质土为原料，虽然能够实现一种可用的路面材料，但在大面积施工时，需要乳化沥青喷洒车、旋耕机等多个设备，同时还存在乳化沥青加工工艺复杂、生产成本高、施工工艺复杂、施工设备要求高等弊端。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，提高固化剂对于土壤的固化效果，提升土壤固化后的强度降低生产成本，本发明提出一种固废土壤固化剂及其制备工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，包括以下质量百分比的原料组成：

普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)18-20％、废弃磷石膏18-20％、生石灰12-15％、钢渣粉10-15％、粉煤灰8-10％、减水剂0.08-0.1％、速凝剂0.09-0.1％、吸附剂1.3-3％、碳酸钠2.5-3％、加固体10-13.8％；

所述钢渣粉的细度为400-500目；所述废弃磷石膏经过高温煅烧后，研磨至细度为40-450目；所述生石灰经过研磨后，细度为400-450目；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述吸附剂为经过研磨得到的粉状沸石；所述加固体为短切棉纤维，长度为3-5mm；所述加固体由经过处理的脱脂棉纤维制备得到；

所述制备工艺包括以下步骤：

S1：将普通硅酸盐水泥、钢渣粉、减水剂、速凝剂投入到振动搅拌釜中，充分混合后得到混合粉；

S2：在S1步骤的基础上，将加固体投入到混合粉中，在振动条件下充分进行搅拌、混合，搅拌时间为20-30min；

S3：在S2步骤的基础上，将剩余的原料投入到搅拌釜中，充分搅拌、混合后，得到成品的土壤固化剂；所述搅拌时间为15-20min；

工作时，使用废弃的磷石膏充当固化剂的主要材料之一，能够减少固化剂中的水泥的使用量，降低固化剂的生产成本，同时，在使用过程中，添加到固化剂中的钢渣粉与石膏、碳酸钠共同发生反应，使钢渣中存在的f-CaO被活化，之后在和水泥的共同反应过程中产生C-S-H水化物，填充到土壤颗粒的空隙中，封堵土壤颗粒之间的微型水流通道，提高对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，通过生石灰与水反应生成的氢氧化钙与土壤中的重金属生成稳定的沉淀物，之后，生成的C-S-H水化物具有良好的吸附性，对土壤中存在的重金属进行吸附，降低土壤中的重金属溶出，同时，在使用过程中，添加的水泥和加固体能够在使用的前期对土壤进行加固，加快土壤固化成型，防止在混入固化剂后土壤的固化速度过慢，同时，通过加固体的作用，在混入到土壤中之后，在土壤内部组成网格形态的结构，进一步提升土壤固化的效果，同时，通过加固体的作用，在土壤中阻止土壤颗粒的流动，降低土壤的流动性，便于固化剂发挥效果，同时，在将固化剂混入到土壤中之后，通过水泥完成对土壤的初期固化，保证土壤具有确定的形体后，在经过一端时间后，通过钢渣粉和磷石膏的渗出的游离钙与水反应生成氢氧化钙，在提高碱性的同时，促进固化剂二次水化，进一步加固土壤的强度，持续提升固化后的土壤强度，提升固化剂的使用效果，同时，通过在固化剂中添加粉煤灰，在使用过程中，通过粉煤灰吸收土壤中的水分，降低土壤中的水分含量，保证待固化的土壤中的水固比合理，保证固化剂能够正常使用，避免土壤中的水分含量过高，影响到固化剂的固化效果以及延长固化剂的固化时间，导致在土壤中出现部分固化剂沉降或聚集，使土壤中固化剂分布不均，影响到固化剂的固化效果。

优选的，所述S2步骤中，加固体与混合粉充分搅拌后，将加固体与混合粉分离，得到混合纤维；所述混合纤维分离后，采用机械方式对其进行压缩，缩小其体积，得到压缩纤维；所述压缩纤维的外形呈球形，直径为1-1.5mm；

工作时，在加固体与混合粉通过充分搅拌混合之后，使用机械方式对加固体进行压缩，能够有效的减小加固体的体积，缩小其占据的空间，方便固化剂的使用，同时，将加固体压缩成为球形后，能够防止固化剂在使用过程中，相对蓬松的加固体在混入土壤时，出现团聚或漂浮在土壤表面，使固化剂分布不均，影响到固化剂的正常使用和作用发挥，导致土壤的固化效果不佳，同时，在使用过程中，通过对加固体进行压缩，得到压缩纤维后，能够加固体与混合粉进行搅拌过程中附着到加固体上的混合粉稳定存在于加固体中，避免在保存和使用过程中，加固体上附着的混合粉脱离，影响到固化剂的使用效果，同时，在使用过程中，通过搅拌混合，附着到加固体上的混合粉，与土壤中的水分反应，以加固体为骨架在土壤中形成“骨架”结构，进一步提升土壤固化后的强度，避免单独使用加固体后，加固体与土壤颗粒之间的结合力不足，不能够对土壤颗粒形成足够的固定作用力，使固化后的土壤在受到外力作用后，土壤颗粒与加固体之间相互分离，降低加固体的作用效果，进而影响到固化剂对土壤的固化效果。

优选的，所述加固体在投入到混合粉中进行混合之前，进行前处理；所述前处理步骤中，将加固体夹在两块网孔板之间，之后通过风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体；所述加固体从网孔板之间取下后，加固体的质量增加20-30％；所述加固体从网孔板之间取下后，将加固体投入到剩余的混合粉中，进行搅拌、混合，得到混合纤维；

工作时，在制备过程中，通过将加固体夹入到两块网孔板之间，并使用风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体，能够通过风机的风力作用，使混合粉充分进入到加固体内部的空隙中，提高加固体对混合粉的吸附效果，增加加固体上吸附的混合粉的数量，从而在固化剂混入到土壤中之后，提升加固体吸水膨胀后，通过混合粉中的普通硅酸盐水泥与土壤颗粒之间的结合强度，并提升加固体自身的强度，从而提高固化剂对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，通过使用风力将混合粉混入到加固体中，能够避免通过搅拌方式将混合粉混入到加固体中，大部分混合粉均附着在加固体的表面，受到外力冲击和振动后，加固体表面的附着的混合粉脱落，影响到加固体的作用效果。

优选的，所述加固体通过机械方式压缩变成压缩纤维后，将压缩纤维投入到振动筛上，在振动条件下，使用液态的石蜡对其进行喷洒；所述压缩纤维使用液态石蜡喷洒后，压缩纤维表面包裹有一层石蜡层，得到包壳球；

工作时，由于加固体通过机械方式压缩形成压缩纤维，在吸水的情况下将迅速恢复原状，因此，通过在压缩纤维的表面包裹一层石蜡，能够临时隔绝压缩纤维与外界水分的接触，避免在固化剂混入到土壤中，但未充分混合前，固化剂中的压缩纤维已经吸水膨胀，导致固化剂在与土壤的混合过程中，固化剂混合不均匀，以及固化剂中的加固体出现团聚，极大的影响固化剂对土壤的固化效果，导致土壤固化后的强度不合格，同时，通过使用石蜡进行包裹，在固化剂均匀混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水发生反应，产生热量，对压缩纤维表面包裹的石蜡进行融化，使压缩纤维接触到水分，从而开始膨胀，并恢复原状，同时，在压缩纤维开始吸水膨胀的过程中，吸附在压缩纤维中的混合粉同步接触到水分，开始反应，保证压缩纤维在恢复原状后，能够通过混合粉的作用保证一定的形态，并提升恢复原状后的加固体纤维具有良好的强度，提升对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，由于混合粉中存在水泥，混合粉在与水接触并反应的过程中，放出一定的热量，进一步加快石蜡的融化，避免固化剂混入到土壤中之后，部分压缩纤维附近生石灰数量较少，生石灰与水反应产生的热量不能完全融化石蜡，从而使压缩纤维完全与土壤中的水分接触，延长压缩纤维恢复原状需要的时间，影响到加固体的作用效果。

优选的，所述生石灰研磨成为粉状后，对生石灰粉末表面进行改性处理，得到改性粉末；所述粉末经过表面改性处理后，粉末表面包覆有一层疏水剂；所述生石灰粉末完成表面改性后，生石灰粉末与水接触速度受到控制，生石灰与水接触后反应速度相对降低；

工作时，由于生石灰自身的特性，在生石灰与水直接接触后，迅速反应并发出大量的热量，因此，在研磨得到的生石灰粉末表面包裹一层疏水剂，通过疏水剂对生石灰粉末进行表面改性，控制固化剂混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水的反应速度，从而延缓生石灰与水反应释放热量的速度，保证混入固化剂后的土壤的温度相对稳定并保持在合适的程度，防止温度升高过快以及土壤温度过高，造成土壤中有益微生物大量死亡或者对施工人员产生安全威胁，同时，通过控制生石灰与水反应速度，从而控制热量释放速度，能够保证在较长时间内混入固化剂的土壤温度高于环境温度，有利于土壤中的水分蒸发，加快土壤中的水分含量减低，提高混入固化剂后土壤的固化速度与固化效果。

优选的，所述包壳球投入到振动筛中，将改性粉末加热后使用风力均匀布撒到包壳球上；所述改性粉末布撒到包壳球上之后，包壳球的质量增加10-15％；所述改性粉末在布撒到包壳球上之后，剩余的部分收集起来后，均匀混入到土壤固化剂中；

工作时，将改性粉末加热后布撒到包壳球的表面，由于改性粉末的温度相对较高，在接触到包壳球的表面后，改性粉末使接触点的石蜡发生融化，从而使改性粉末嵌入到包壳球表面的石蜡层中，同时，由于改性粉末颗粒相对较小，因此，改性粉末上携带的热量较少，在将包壳球表面的石蜡融化并使自身嵌入其中后，改性粉末携带的热量基本散逸完毕，之后，融化的石蜡重新固化，将改性粉末固定在包壳球上石蜡层的表面，保证在使用过程中，固化剂混入到土壤中之后，位于包壳球表面的改性粉末能够与水反应，放出热量，促使包壳球表面的石蜡层融化，便于包壳球内部的压缩纤维接触到水分，开始膨胀并恢复原状，避免在使用过程中，混入土壤内的部分包壳球附近存在的改性粉末数量不足，反应产生的热量不能使石蜡融化，导致包壳球中的压缩纤维不能接触水分并开始膨胀，从而使该包壳球失效，影响到固化剂的使用效果，同时，为发挥作用的包壳球混入到土壤中，由于其表面的石蜡层的作用，不能够与土壤颗粒之间产生结合力，影响到土壤颗粒的团聚与凝结，进而影响到土壤的固化效果。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，使用废弃的磷石膏作为固化剂的主要成分之一，能够重新利用废弃物，降低污染，并降低固化剂的生产成本，同时，在使用过程中，通过添加到固化剂中的加固体，能够在土壤中形成网格，提高固化剂对于土壤的固化效果，提升固化后的土壤强度，同时，通过加固体的作用，能够在土壤固化初期，迅速使土壤具备固定的形态，降低土壤中混入固化剂的初期，土壤强度不足时，土壤受到外力冲击或者振动时，土壤容易重新崩散，影响到土壤的固化效果。

2.本发明所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，在使用过程中将混合粉附着到加固体内部，之后，使用机械方式对加固体进行压缩，压缩完毕后，使用石蜡进行喷洒，制备得到包壳球，防止在使用时，加固体接触到水分后，迅速膨胀并恢复原状，导致固化剂在土壤中的分布不均，影响到固化剂的使用效果，同时，将改性粉末加热后布撒到包壳球的表面，使改性粉末在自身的温度作用下，嵌入到包壳球表面的石蜡层中，保证固化剂混入到土壤中之后，包壳球附近存在足够的生石灰，产生足够的热量，使包壳球中的压缩纤维接触到水分，开始膨胀并恢复原状，避免在使用过程中，混入土壤内的部分包壳球附近存在的改性粉末数量不足，反应产生的热量不能使石蜡融化，导致包壳球中的压缩纤维不能接触水分并开始膨胀，从而使该包壳球失效，影响到固化剂的使用效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的固化剂中的包壳球的结构示意图；

图2是本发明的制备工艺流程图；

图中：压缩纤维1、石蜡层2、改性粉末3、包壳球4。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1和图2所示，本发明所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，包括以下质量百分比的原料组成：

普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)18-20％、废弃磷石膏18-20％、生石灰12-15％、钢渣粉10-15％、粉煤灰8-10％、减水剂0.08-0.1％、速凝剂0.09-0.1％、吸附剂1.3-3％、碳酸钠2.5-3％、加固体10-13.8％；

所述钢渣粉的细度为400-500目；所述废弃磷石膏经过高温煅烧后，研磨至细度为40-450目；所述生石灰经过研磨后，细度为400-450目；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述吸附剂为经过研磨得到的粉状沸石；所述加固体为短切棉纤维，长度为3-5mm；所述加固体由经过处理的脱脂棉纤维制备得到；

所述制备工艺包括以下步骤：

S1：将普通硅酸盐水泥、钢渣粉、减水剂、速凝剂投入到振动搅拌釜中，充分混合后得到混合粉；

S2：在S1步骤的基础上，将加固体投入到混合粉中，在振动条件下充分进行搅拌、混合，搅拌时间为20-30min；

S3：在S2步骤的基础上，将剩余的原料投入到搅拌釜中，充分搅拌、混合后，得到成品的土壤固化剂；所述搅拌时间为15-20min；

工作时，使用废弃的磷石膏充当固化剂的主要材料之一，能够减少固化剂中的水泥的使用量，降低固化剂的生产成本，同时，在使用过程中，添加到固化剂中的钢渣粉与石膏、碳酸钠共同发生反应，使钢渣中存在的f-CaO被活化，之后在和水泥的共同反应过程中产生C-S-H水化物，填充到土壤颗粒的空隙中，封堵土壤颗粒之间的微型水流通道，提高对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，通过生石灰与水反应生成的氢氧化钙与土壤中的重金属生成稳定的沉淀物，之后，生成的C-S-H水化物具有良好的吸附性，对土壤中存在的重金属进行吸附，降低土壤中的重金属溶出，同时，在使用过程中，添加的水泥和加固体能够在使用的前期对土壤进行加固，加快土壤固化成型，防止在混入固化剂后土壤的固化速度过慢，同时，通过加固体的作用，在混入到土壤中之后，在土壤内部组成网格形态的结构，进一步提升土壤固化的效果，同时，通过加固体的作用，在土壤中阻止土壤颗粒的流动，降低土壤的流动性，便于固化剂发挥效果，同时，在将固化剂混入到土壤中之后，通过水泥完成对土壤的初期固化，保证土壤具有确定的形体后，在经过一端时间后，通过钢渣粉和磷石膏的渗出的游离钙与水反应生成氢氧化钙，在提高碱性的同时，促进固化剂二次水化，进一步加固土壤的强度，持续提升固化后的土壤强度，提升固化剂的使用效果，同时，通过在固化剂中添加粉煤灰，在使用过程中，通过煤灰吸收土壤中的水分，降低土壤中的水分含量，保证待固化的土壤中的水固比合理，保证固化剂能够正常使用，避免土壤中的水分含量过高，影响到固化剂的固化效果以及延长固化剂的固化时间，导致在土壤中出现部分固化剂沉降或聚集，使土壤中固化剂分布不均，影响到固化剂的固化效果。

作为本发明一种实施方式，所述S2步骤中，加固体与混合粉充分搅拌后，将加固体与混合粉分离，得到混合纤维；所述混合纤维分离后，采用机械方式对其进行压缩，缩小其体积，得到压缩纤维1；所述压缩纤维1的外形呈球形，直径为1-1.5mm；

工作时，在加固体与混合粉通过充分搅拌混合之后，使用机械方式对加固体进行压缩，能够有效的减小加固体的体积，缩小其占据的空间，方便固化剂的使用，同时，将加固体压缩成为球形后，能够防止固化剂在使用过程中，相对蓬松的加固体在混入土壤时，出现团聚或漂浮在土壤表面，使固化剂分布不均，影响到固化剂的正常使用和作用发挥，导致土壤的固化效果不佳，同时，在使用过程中，通过对加固体进行压缩，得到压缩纤维1后，能够加固体与混合粉进行搅拌过程中附着到加固体上的混合粉稳定存在于加固体中，避免在保存和使用过程中，加固体上附着的混合粉脱离，影响到固化剂的使用效果，同时，在使用过程中，通过搅拌混合，附着到加固体上的混合粉，与土壤中的水分反应，以加固体为骨架在土壤中形成“骨架”结构，进一步提升土壤固化后的强度，避免单独使用加固体后，加固体与土壤颗粒之间的结合力不足，不能够对土壤颗粒形成足够的固定作用力，使固化后的土壤在受到外力作用后，土壤颗粒与加固体之间相互分离，降低加固体的作用效果，进而影响到固化剂对土壤的固化效果。

作为本发明一种实施方式，所述加固体在投入到混合粉中进行混合之前，进行前处理；所述前处理步骤中，将加固体夹在两块网孔板之间，之后通过风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体；所述加固体从网孔板之间取下后，加固体的质量增加20-30％；所述加固体从网孔板之间取下后，将加固体投入到剩余的混合粉中，进行搅拌、混合，得到混合纤维；

工作时，在制备过程中，通过将加固体夹入到两块网孔板之间，并使用风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体，能够通过风机的风力作用，使混合粉充分进入到加固体内部的空隙中，提高加固体对混合粉的吸附效果，增加加固体上吸附的混合粉的数量，从而在固化剂混入到土壤中之后，提升加固体吸水膨胀后，通过混合粉中的普通硅酸盐水泥与土壤颗粒之间的结合强度，并提升加固体自身的强度，从而提高固化剂对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，通过使用风力将混合粉混入到加固体中，能够避免通过搅拌方式将混合粉混入到加固体中，大部分混合粉均附着在加固体的表面，受到外力冲击和振动后，加固体表面的附着的混合粉脱落，影响到加固体的作用效果。

作为本发明一种实施方式，所述加固体通过机械方式压缩变成压缩纤维1后，将压缩纤维1投入到振动筛上，在振动条件下，使用液态的石蜡对其进行喷洒；所述压缩纤维1使用液态石蜡喷洒后，压缩纤维1表面包裹有一层石蜡层2，得到包壳球4；

工作时，由于加固体通过机械方式压缩形成压缩纤维1，在吸水的情况下将迅速恢复原状，因此，通过在压缩纤维1的表面包裹一层石蜡，能够临时隔绝压缩纤维1与外界水分的接触，避免在固化剂混入到土壤中，但未充分混合前，固化剂中的压缩纤维1已经吸水膨胀，导致固化剂在与土壤的混合过程中，固化剂混合不均匀，以及固化剂中的加固体出现团聚，极大的影响固化剂对土壤的固化效果，导致土壤固化后的强度不合格，同时，通过使用石蜡进行包裹，在固化剂均匀混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水发生反应，产生热量，对压缩纤维1表面包裹的石蜡进行融化，使压缩纤维1接触到水分，从而开始膨胀，并恢复原状，同时，在压缩纤维1开始吸水膨胀的过程中，吸附在压缩纤维1中的混合粉同步接触到水分，开始反应，保证压缩纤维1在恢复原状后，能够通过混合粉的作用保证一定的形态，并提升恢复原状后的加固体纤维具有良好的强度，提升对土壤的固化效果，同时，在使用过程中，由于混合粉中存在水泥，混合粉在与水接触并反应的过程中，放出一定的热量，进一步加快石蜡的融化，避免固化剂混入到土壤中之后，部分压缩纤维1附近生石灰数量较少，生石灰与水反应产生的热量不能完全融化石蜡，从而使压缩纤维1完全与土壤中的水分接触，延长压缩纤维1恢复原状需要的时间，影响到加固体的作用效果。

作为本发明一种实施方式，所述生石灰研磨成为粉状后，对生石灰粉末表面进行改性处理，得到改性粉末3；所述粉末经过表面改性处理后，粉末表面包覆有一层疏水剂；所述生石灰粉末完成表面改性后，生石灰粉末与水接触速度受到控制，生石灰与水接触后反应速度相对降低；

工作时，由于生石灰自身的特性，在生石灰与水直接接触后，迅速反应并发出大量的热量，因此，在研磨得到的生石灰粉末表面包裹一层疏水剂，通过疏水剂对生石灰粉末进行表面改性，控制固化剂混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水的反应速度，从而延缓生石灰与水反应释放热量的速度，保证混入固化剂后的土壤的温度相对稳定并保持在合适的程度，防止温度升高过快以及土壤温度过高，造成土壤中有益微生物大量死亡或者对施工人员产生安全威胁，同时，通过控制生石灰与水反应速度，从而控制热量释放速度，能够保证在较长时间内混入固化剂的土壤温度高于环境温度，有利于土壤中的水分蒸发，加快土壤中的水分含量减低，提高混入固化剂后土壤的固化速度与固化效果。

作为本发明一种实施方式，所述包壳球4投入到振动筛中，将改性粉末3加热后使用风力均匀布撒到包壳球4上；所述改性粉末3布撒到包壳球4上之后，包壳球4的质量增加10-15％；所述改性粉末3在布撒到包壳球4上之后，剩余的部分收集起来后，均匀混入到土壤固化剂中；

工作时，将改性粉末3加热后布撒到包壳球4的表面，由于改性粉末3的温度相对较高，在接触到包壳球4的表面后，改性粉末3使接触点的石蜡发生融化，从而使改性粉末3嵌入到包壳球4表面的石蜡层2中，同时，由于改性粉末3颗粒相对较小，因此，改性粉末3上携带的热量较少，在将包壳球4表面的石蜡融化并使自身嵌入其中后，改性粉末3携带的热量基本散逸完毕，之后，融化的石蜡重新固化，将改性粉末3固定在包壳球4上石蜡层2的表面，保证在使用过程中，固化剂混入到土壤中之后，位于包壳球4表面的改性粉末3能够与水反应，放出热量，促使包壳球4表面的石蜡层2融化，便于包壳球4内部的压缩纤维1接触到水分，开始膨胀并恢复原状，避免在使用过程中，混入土壤内的部分包壳球4附近存在的改性粉末3数量不足，反应产生的热量不能使石蜡融化，导致包壳球4中的压缩纤维1不能接触水分并开始膨胀，从而使该包壳球4失效，影响到固化剂的使用效果，同时，为发挥作用的包壳球4混入到土壤中，由于其表面的石蜡层2的作用，不能够与土壤颗粒之间产生结合力，影响到土壤颗粒的团聚与凝结，进而影响到土壤的固化效果。

具体工作流程如下：

工作时，使用废弃的磷石膏充当固化剂的主要材料之一，减少固化剂中的水泥的使用量，同时，在使用过程中，添加到固化剂中的钢渣粉与石膏、碳酸钠共同发生反应，使钢渣中存在的f-CaO被活化，之后在和水泥的共同反应过程中产生C-S-H水化物，填充到土壤颗粒的空隙中，封堵土壤颗粒之间的微型水流通道，同时，在使用过程中，通过生石灰与水反应生成的氢氧化钙与土壤中的重金属生成稳定的沉淀物，之后，生成的C-S-H水化物具有良好的吸附性，对土壤中存在的重金属进行吸附，同时，通过加固体的作用，在混入到土壤中之后，在土壤内部组成网格形态的结构，同时，通过在固化剂中添加粉煤灰，在使用过程中，通过粉煤灰吸收土壤中的水分；在加固体与混合粉通过充分搅拌混合之后，使用机械方式对加固体进行压缩，将加固体压缩成为球形；在制备过程中，通过将加固体夹入到两块网孔板之间，并使用风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体，通过风机的风力作用，使混合粉充分进入到加固体内部的空隙中；由于加固体通过机械方式压缩形成压缩纤维1，在吸水的情况下将迅速恢复原状，因此，通过在压缩纤维1的表面包裹一层石蜡，能够临时隔绝压缩纤维1与外界水分的接触，同时，通过使用石蜡进行包裹，在固化剂均匀混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水发生反应，产生热量，对压缩纤维1表面包裹的石蜡进行融化，使压缩纤维1接触到水分，从而开始膨胀，并恢复原状；在研磨得到的生石灰粉末表面包裹一层疏水剂，通过疏水剂对生石灰粉末进行表面改性，控制固化剂混入到土壤中之后，固化剂中的生石灰与水的反应速度，从而延缓生石灰与水反应释放热量的速度，保证混入固化剂后的土壤的温度相对稳定并保持在合适的程度；将改性粉末3加热后布撒到包壳球4的表面，由于改性粉末3的温度相对较高，在接触到包壳球4的表面后，改性粉末3使接触点的石蜡发生融化，从而使改性粉末3嵌入到包壳球4表面的石蜡层2中，同时，由于改性粉末3颗粒相对较小，因此，改性粉末3上携带的热量较少，在将包壳球4表面的石蜡融化并使自身嵌入其中后，改性粉末3携带的热量基本散逸完毕，之后，融化的石蜡重新固化，将改性粉末3固定在包壳球4上石蜡层2的表面。

为验证本发明中制备的土壤固化剂对土壤的实际固化效果，现作出以下实验。

实验一：选取等量的市售的固化剂、本发明固化剂、本发明固化剂(加固体未压缩)、本发明固化剂(加固体未包裹石蜡)、本发明固化剂(石蜡层无改性粉末上)，将两种固化剂分别均匀混入到等量的相同地点取得的土壤中，对固化后的土壤进行气硬性检测。所述试验进行三次，对三次结果计算平均值后，进行记录，检测结果如表1和表2所示：

表1

表2

由实验结果可知：本发明的固化剂对土壤的固化效果比市售的普通固化剂对土壤的固化效果更佳，同时，本发明的固化剂中完整添加所有原料并对原料进行相应处理后制备得到的固化剂对于土壤的固化效果最好；因此，本发明制备的土壤固化剂具有明显的优点，具有推广使用的价值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：包括以下质量百分比的原料组成：

普通硅酸盐水泥(P.O 42.5)18-20％、废弃磷石膏18-20％、生石灰12-15％、钢渣粉10-15％、粉煤灰8-10％、减水剂0.08-0.1％、速凝剂0.09-0.1％、吸附剂1.3-3％、碳酸钠2.5-3％、加固体10-13.8％；

所述钢渣粉的细度为400-500目；所述废弃磷石膏经过高温煅烧后，研磨至细度为40-450目；所述生石灰经过研磨后，细度为400-450目；所述减水剂为聚羧酸减水剂；所述吸附剂为经过研磨得到的粉状沸石；所述加固体为短切棉纤维，长度为3-5mm；所述加固体由经过处理的脱脂棉纤维制备得到；

所述制备工艺包括以下步骤：

S1：将普通硅酸盐水泥、钢渣粉、减水剂、速凝剂投入到振动搅拌釜中，充分混合后得到混合粉；

S2：在S1步骤的基础上，将加固体投入到混合粉中，在振动条件下充分进行搅拌、混合，搅拌时间为20-30min；

S3：在S2步骤的基础上，将剩余的原料投入到搅拌釜中，充分搅拌、混合后，得到成品的土壤固化剂；所述搅拌时间为15-20min。

2.根据权利要求1所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：所述S2步骤中，加固体与混合粉充分搅拌后，将加固体与混合粉分离，得到混合纤维；所述混合纤维分离后，采用机械方式对其进行压缩，缩小其体积，得到压缩纤维(1)；所述压缩纤维(1)的外形呈球形，直径为1-1.5mm。

3.根据权利要求2所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：所述加固体在投入到混合粉中进行混合之前，进行前处理；所述前处理步骤中，将加固体夹在两块网孔板之间，之后通过风机将混合粉吹向夹在网孔板之间的加固体；所述加固体从网孔板之间取下后，加固体的质量增加20-30％；所述加固体从网孔板之间取下后，将加固体投入到剩余的混合粉中，进行搅拌、混合，得到混合纤维。

4.根据权利要求2所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：所述加固体通过机械方式压缩变成压缩纤维(1)后，将压缩纤维(1)投入到振动筛上，在振动条件下，使用液态的石蜡对其进行喷洒；所述压缩纤维(1)使用液态石蜡喷洒后，压缩纤维(1)表面包裹有一层石蜡层(2)，得到包壳球(4)。

5.根据权利要求1所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：所述生石灰研磨成为粉状后，对生石灰粉末表面进行改性处理，得到改性粉末(3)；所述粉末经过表面改性处理后，粉末表面包覆有一层疏水剂；所述生石灰粉末完成表面改性后，生石灰粉末与水接触速度受到控制，生石灰与水接触后反应速度相对降低。

6.根据权利要求5所述一种固废土壤固化剂及其制备工艺，其特征在于：所述包壳球(4)投入到振动筛中，将改性粉末(3)加热后使用风力均匀布撒到包壳球(4)上；所述改性粉末(3)布撒到包壳球(4)上之后，包壳球(4)的质量增加10-15％；所述改性粉末(3)在布撒到包壳球(4)上之后，剩余的部分收集起来后，均匀混入到土壤固化剂中。

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