CN115073087A - 一种可再生轻集料固化土 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可再生轻集料固化土，包括陶粒、土、河沙、水泥、外加剂以及水，其中：陶粒的质量分数为10‑25％；土的质量分数为10‑50％；河沙的质量分数为25‑50％；水泥的质量分数为10‑20％；水的质量分数为10‑15％。该轻集料水泥土以固化材料、淤泥、建筑渣土为主要固化材料，催化剂和固化剂为次要材料，以硅酸盐水泥、粉煤灰、磷石膏、锂矿渣、硅粉等为辅助胶凝材料，并加入一定比例的水，形成具有流动性、自密实性且固化后具备一定强度和抗渗性的拌合物，能够广泛应用于肥槽回填、地基加固、道路路基、矿山采空区、市政管廊回填及墙体装饰。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种可再生轻集料固化土。
背景技术
随着我国城市化建设的进程加快，各类工程建设的数量日益增多，在工程建设飞速发展的同时，产生了大量的建筑垃圾、工程开挖的泥土、渣土及河道治理产生的淤泥等废弃物，传统的做法是堆置、抛弃或填埋，没有被有效的回收和利用，因此造成大量的土地资源和泥土资源的浪费，也对周围的环境造成了二次污染。
另一方面，在各类工程建设施工过程中，经常遇到改良、加固土体等方面的需求，比如地基处理、路基加固等，也常遇到沟槽、矿山回填方面的作业。针对这些施工需求，常用的做法在成本或施工上均存在一定的局限性。例如地基处理上，常采用原位深层搅拌法，在土体中加入硅酸盐水泥等固化材料，原位搅拌使土体和固化材料结合以提高强度，由于这种方法缺乏流动和操作空间、机械设备拌合不均匀等问题，导致处理后的地基达不到预期强度，易出现沉降等问题；对于肥槽、矿洞等狭窄位置的回填，采用二八灰土、三七灰土或尾矿进行回填处理，常常由于空间狭窄，机械设备施工不便，导致回填效果达不到设计要求，产生质量问题。或采用混凝土等材料直接回填，但工程造价过高，经济效益较差。
因此，如何有效利用这些固废资源，使固废资源能够广泛的应用于上述复杂的施工当中，并且能够提高施工质量、简化施工工序、提高施工效率、缩短施工工期、降低成本，是目前环境、建筑行业面临的一大难题。
发明内容
本发明提供一种可再生轻集料固化土，能够广泛应用于肥槽回填、地基加固、道路路基、矿山采空区、市政管廊回填及墙体装饰等工程,实现了建筑固废资源的回收利用。
本发明的技术方案如下：一种可再生轻集料固化土，包括陶粒、土、河沙、水泥、固化剂、减水剂以及水，其中：
陶粒的质量分数为10-25％；
土的质量分数为10-50％；
河沙的质量分数为25-50％；
水泥的质量分数为10-20％；
固化剂的质量分数为0.05-0.1％；
减水剂的质量分数为0.5-1％；
水的质量分数为10-15％。
进一步：所述土包括工程岩土、工程渣土、建筑垃圾再生料、尾矿以及石屑其中一中或组合混合加工而成的土体颗粒；所述土体颗粒的粒径小于10mm，土体颗粒中有机质含量不超过5％，土体颗粒的含水率不超过20％。
进一步：所述水泥为PO42.5硅酸盐水泥。
进一步：所述陶粒的粒径为10-30mm。
进一步：所述固化剂为土壤固化剂。
本方案的有益效果：
1.节约资源，绿色环保。本专利采用天然土体、建筑渣土、矿渣等废弃物，通过加入一定的固化剂、催化剂、辅助胶凝材料和水，拌合均匀后，形成具有较大流动性，且凝固后能达到一定强度的硬化材料。能够减少土方外运，就地处理废弃渣土，减少土方堆场占地。实现固废资源化再利用。
2.节约成本，对固废资源再利用。本专利就地取用传统建筑渣土、工业肥料、尾矿渣等固废作为回填土生产原料，可有效减少固废外运倒弃对土地的占用，减少对自然环境与水环境的污染。
3.施工效果好。本专利产品通过改变土壤内部空间结构，土壤颗粒孔隙减小，提升土壤颗粒的分散性、匀质性，提升固化材料自密实性能，从而提升抗渗性能，渗透系数可比天然土壤降低2～3个数量级，对提升坑槽回填质量有较大帮助，有助于打造精品工程。
4.施工灵活。本专利产品生产流程简单，搅拌设备简单，便于拆卸转运，无需建厂建站，可现场就近生产，并通过溜槽、泵送、罐车转运等方式浇筑使用。
5.产品性能好。本专利产品通过加入催化剂、固化剂，改善土壤性能，使固化材料具有较好的流动性、自密实性、抗渗性且固化后有一定强度，便于施工浇筑，无需振捣，固化时间快，能节省大量工期，且施工质量优于传统施工方式。
6.适用范围广。本专利可用于基坑肥槽回填、地基加固、道路路基、矿山采空区、市政管廊回填及墙体装饰等工程，应用场景广阔，有着较好的市场前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的可再生轻集料固化土予以进一步说明：
首先，将工程岩土、工程渣土、建筑垃圾再生料、尾矿以及石屑其中一中或组合混合加工而成土体颗粒。土体颗粒的粒径控制在10mm以内，以确保实验更加精确。土体颗粒中的有机质含量不超过5％，含水率不超过20％。水泥选用P042.5硅酸盐水泥。陶粒的粒径选取10mm-30mm。并在每一项实验中选取固定比例的固化剂和外加剂，以确保实验数据准确。在后续的各实施例中，均按照固定比例固定加入土壤固化剂和减水剂，需要说明的是：固化剂的具体产品种类较多，本方案优选了土壤固化剂作为实验基础原料。
按照下列质量比进行分项实验：
每一个组别的实验中，均按照固定参量加入土壤固化剂和减水剂，其中土壤固化剂的质量分数为0.05-0.1％；减水剂的质量分数为0.5-1％。
抗压强度试验：在最佳含水率是采用静压试验，压实度为96％，标准养生。实测塌落度和7天龄期时无侧限抗压强度平均值如上表所示。
通过上述分析可知：随着土体颗粒加入的质量分数逐步提高，可再生轻集料固化土的强度也是逐步提高的，并且在组别为B2时开始达到了临界点。
本方案中的轻集料水泥土与目前的陶粒混凝土具有明显的区别：首先是应用范围不同，本方案中的轻集料水泥土用户基坑回填、作业面摊铺保护，对于强度要求不同于普通混凝土或陶粒混凝土；其次是轻集料水泥土根据实验结果看，塌落度明显具有自流的效应。在一些能够具备自流的施工场地，可不使用泵送或借助其它设备，可对基坑等进行自流灌注。
理论分析：采用了土体颗粒替代了部分河沙并非是单纯的物理替换。首先土体颗粒满足了对建渣等废弃物的二次重复利用要求。其次是土体颗粒作为河沙替代时：
从物理层面来说：加入适量的土改变了整体的级配，陶粒由土烧制，因此陶粒与土的和易性好，提升了材料的和易性和密实度。同时土的加入使材料具有了黏性，提高了材料的抗剪能力。
从化学层面来说：土的主要矿物成分是二氧化硅，因此，土是“以二氧化硅为主要成分的材料。在一定条件下，能与氢氧化钙反应生成以水化硅酸钙为主的胶结料。”因此土应为硅质材料。
由上所述，土颗粒表面带有负电荷，因此，会吸附介质中的阳离子以平衡过剩的电价。又由于阳离子的价数越高，则其与土之间的吸力越强(H+除外)，因此，土表面被吸附的低价数的K+、Na+等，就会与水泥水化产生价数高的Ca2+ 发生交换吸附作用，如下所示：Ca2++2Na+(K+)-黏土→Ca2+-黏土+2Na+(K+) 土的交换吸附作用，其他的硅质材料，如粉煤灰、尾矿、砂等等，均不存在。
因此，采用土体颗粒作为河沙的替代品，并结合陶粒作为骨料，与水泥通过一定的配比形成可再生轻集料固化土，不但满足了基坑、基槽回填的强度要求，同时具有自流的特性。土体颗粒的来源广泛，相比河沙价格低更具有易得的优势，尤其是目前减少天然河砂开采的情况下，针对建筑行业土体颗粒具有非常明显的经济和环保优势。
Claims (5)
1.一种可再生轻集料固化土，其特征在于：包括陶粒、土、河沙、水泥、固化剂、减水剂以及水，其中：
陶粒的质量分数为10-25％；
土的质量分数为10-50％；
河沙的质量分数为25-50％；
水泥的质量分数为10-20％；
固化剂的质量分数为0.05-0.1％；
减水剂的质量分数为0.5-1％；
水的质量分数为10-15％。
2.根据权利要求1所述的一种可再生轻集料固化土，其特征在于：所述土包括工程岩土、工程渣土、建筑垃圾再生料、尾矿以及石屑其中一中或组合混合加工而成的土体颗粒；所述土体颗粒的粒径小于10mm，土体颗粒中有机质含量不超过5％，土体颗粒的含水率不超过20％。
3.根据权利要求1所述的一种可再生轻集料固化土，其特征在于：所述水泥为PO42.5硅酸盐水泥。
4.根据权利要求1所述的一种可再生轻集料固化土，其特征在于：所述陶粒的粒径为10-30mm。
5.根据权利要求1所述的一种可再生轻集料固化土，其特征在于：所述固化剂为土壤固化剂。
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