CN115974517A - 一种高液限土固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高液限土固化剂,包括如下成分:主料和辅料;主料包含大宗工业固废和建筑废弃物;辅料包含:熟料、石膏、激发剂的混合。一种高液限土固化剂的制备方法,包括如下步骤:称取主料,研磨至勃氏比表面积150~250m2/kg;称取辅料,研磨至勃氏比表面积400~500cm2/g;S3、将所得主料和所得辅料混拌均匀,即得到高液限土固化剂。有益效果是:解决高液限土水稳性差、强度低、材料成本的问题,提供了一种高液限黏土固化剂,可显著提升固化土水稳性及抗压强度,降低土体液限及塑性指数,以大量的大宗工业固废、建筑废弃物为原料,变废为宝,降低了材料成本。促进高液限黏土在工程建设中的安全应用。
Description
技术领域
本发明涉及高液限黏土固化技术领域,具体涉及一种高液限土固化剂及其制备方法。
背景技术
高液限黏土在我国长江、黄河中下游以及南部和西南地区分部广泛。其具有透水性较差;干硬时强度高,坚硬不易挖掘,不易压实;毛细现象明显,吸水后能长时间保持水分,故吸水后承载力小、稳定性差;具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性的特性。
《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006)中规定土的液限>50%、塑性指数>26、含水率不适宜直接压实的细粒土,不得直接作为路堤填料;需要使用时,必须采取技术措施进行处理,经检验满足设计要求后方可使用。高液限黏土是一种小于0.075mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%,塑性指数大于26的土壤,根据规范要求,不得直接应用与路基填筑。
随着我国资源化利用、可持续发展理念的不断深入,高液限土的资源化利用研究也在不断创新。目前,高液限土通过改良后可用于路基填筑,主要改良方式包括物理改性和化学固结两种,物理改性是通过添加碎石等集料改变高液限土颗粒级配,可以提高改性土的压实性能和抗压强度,但这种改性土水稳性差、强度提升不高;化学固结是向高液限土中加入石灰、水泥、固化剂,通过材料的胶凝性能固结土体,提高土体的抗压强度及水稳定性,但是石灰的生产能耗大,不环保,改良土体的水稳性差,易二次泥化;水泥改良土存在干缩开裂的问题;而固化剂处理高液限黏土的效果较好,但材料价格普遍较高,导致应用受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高液限土固化剂及其制备方法,以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种高液限土固化剂,包括如下成分:主料和辅料;
主料包含大宗工业固废和建筑废弃物;辅料包含:熟料、石膏、激发剂的混合。
在上述技术方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:高液限土固化剂中各成分的百分比为:主料:70%,辅料:30%。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:大宗工业固废包含:矿渣、碱渣、钢渣、赤泥中的多种的混合,建筑废弃物包含:废弃混凝土碎块和废弃砖渣。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:矿渣为高炉粒化矿渣;
碱渣为脱水碱渣,碱渣含水率<3%;
赤泥为烧结法赤泥。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:主料中各成分占高液限土固化剂总质量的百分比为:矿渣:20%~30%,碱渣:0~10%,钢渣:5%~15%,赤泥:3%~10%,废弃混凝土碎块:10%~20%,废弃砖渣5%~15%。
辅料中各成分占高液限土固化剂总质量的百分比为:熟料:15%,石膏:10%,激发剂:5%。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:熟料为硅酸盐水泥熟料。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:石膏包含:无水石膏、半水石膏、二水石膏的一种或多种混合。
基于上述技术方案,所进行的进一步改进,具体为:激发剂为硫酸钠、三乙醇胺、水玻璃、氯化钙、聚合氯化铝的一种或多种混合。
基于上述技术方案,本发明还提供一种高液限土固化剂的制备方法,包括如下步骤:
S1、称取主料,研磨至勃氏比表面积150m2/kg~250m2/kg;
S2、称取辅料,研磨至勃氏比表面积400cm2/g~500cm2/g;
S3、将S1所得主料和S2所得辅料混拌均匀,即得到高液限土固化剂本发明的有益效果是:
1)本发明中的高液限黏土固化剂大量使用具备潜在活性的大宗工业固废,降低了材料成本,实现了大宗工业固废、建筑废弃物变废为宝的资源化利用;
2)本发明通过选取大宗工业固废、建筑废弃物制成的粉末,掺入高液限黏土中补充土体的粉粒、砂粒级配,以物理改性方式降低了土体的液限及塑性指数;
3)本发明制备的高液限黏土固化剂,其辅料可有效激发主料和土体的潜在活性物质,使固化土体形成不可逆的骨架结构,大大提高了高液限黏土的水稳性和抗压强度,土体经过改性固化后可安全应用于道路、水利等地基工程;
4)本发明所述的熟料的作用是保证本发明材料制备的固化土的前期稳定性;本发明所述的石膏的作用是延长本发明材料制备的固化土的硬化时间;本发明所述的激发剂的作用是激发主料活性,提高固化土强度、水稳定性及抗冻性能;
5)本发明制备的高液限黏土固化剂解决了在工程建设中高液限黏土弃运问题,降低了工程造价。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
实施例1
一种高液限土固化剂,具有以下组分及含量:主料70%、辅料30%;
具体到实施例中:
主料为矿渣:15%、碱渣:7%、赤泥:5%、钢渣:8%、废弃混凝土碎块20%、废弃砖渣:15%;
辅料为熟料15%、石膏10%、激发剂5%;
而辅料中熟料为硅酸盐水泥熟料,石膏则包含无水石膏、半水石膏、二水石膏的一种或多种混合,其中,以无水石膏、半水石膏、二水石膏作为石膏效果均相同,激发剂则包含硫酸钠3份、三乙醇胺1份、水玻璃2份、氯化钙1份、聚合氯化铝1份的混合;
上述高液限土固化剂的制备方法,具体步骤如下:
S1、按照设定的材料配比,称取矿渣、碱渣、赤泥、钢渣、废弃混凝土碎块和废弃砖渣,通过球磨机研磨至勃氏比表面积150m2/kg~250m2/kg,此为主料;
S2、按照设定的材料配比,称取熟料、石膏、激发剂,通过球磨机研磨至勃氏比表面积400cm2/g~500cm2/g,此为辅料;
S3、将主料、辅料混拌均匀,得到高液限黏土固化剂。
应用例1
1、将固化剂与高液限黏土按1:10的比例混拌均匀,得到高液限黏土固化土;
2、依据《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)中液塑限检测方法,得知高液限黏土原土液限为52.3%、塑限为31.7%、塑性指数为20.6;固化土液限47.7%、塑限31.3%、塑性指数16.4;
3、依据《公路无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中七天无侧限抗压强度试验方法,得知该固化土1.13MPa;
4、依据《土壤固化剂应用技术标准》(CJJ/T 286-2018)中试验方法,得知该固化土水稳系数81.3%。
实施例2
一种高液限土固化剂,具有以下组分及含量:主料70%、辅料30%;
具体到实施例中:
主料为矿渣:25%、赤泥:10%、钢渣:10%、废弃混凝土碎块20%、废弃砖渣5%;
辅料为熟料15%、石膏10%、激发剂5%;
而辅料中熟料为硅酸盐水泥熟料,石膏则包含无水石膏、半水石膏、二水石膏的一种或多种混合,其中,以无水石膏、半水石膏、二水石膏作为石膏效果均相同,激发剂则包含硫酸钠3份、三乙醇胺1份、水玻璃2份、氯化钙1份、聚合氯化铝1份的混合;
上述高液限土固化剂的制备方法,具体步骤如下:
S1、按照设定的材料配比,称取矿渣、赤泥、钢渣、废弃混凝土碎块和废弃砖渣,通过球磨机研磨至勃氏比表面积150m2/kg~250m2/kg,此为主料;
S2、按照设定的材料配比,称取熟料、石膏、激发剂,通过球磨机研磨至勃氏比表面积400cm2/g~500cm2/g,此为辅料;
S3、将主料、辅料混拌均匀,得到高液限黏土固化剂。
应用例2
1、将固化剂与高液限黏土按1:10的比例混拌均匀,得到高液限黏土固化土;
2、依据《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)中液塑限检测方法,得知高液限黏土原土液限为52.3%、塑限为31.7%、塑性指数为20.6;
固化土液限46.3%、塑限30.7%、塑性指数15.6;
3、依据《公路无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中七天无侧限抗压强度试验方法,得知该固化土1.37MPa;
4、依据《土壤固化剂应用技术标准》(CJJ/T 286-2018)中试验方法,得知该固化土水稳系数83.3%。
实施例3
一种高液限土固化剂,具有以下组分及含量:主料70%、辅料30%;
具体到实施例中:
主料为矿渣:20%、碱渣:5%、赤泥:3%、钢渣:10%、废弃混凝土碎块20%、废弃砖渣12%;
辅料为熟料15%、石膏10%、激发剂5%;
而辅料中熟料为硅酸盐水泥熟料,石膏则包含无水石膏、半水石膏、二水石膏的一种或多种混合,其中,以无水石膏、半水石膏、二水石膏作为石膏效果均相同,激发剂则包含硫酸钠3份、三乙醇胺1份、水玻璃2份、氯化钙1份、聚合氯化铝1份的混合;
上述高液限土固化剂的制备方法,具体步骤如下:
S1、按照设定的材料配比,称取矿渣、碱渣、赤泥、钢渣、废弃混凝土碎块和废弃砖渣,通过球磨机研磨至勃氏比表面积150m2/kg~250m2/kg,此为主料;
S2、按照设定的材料配比,称取熟料、石膏、激发剂,通过球磨机研磨至勃氏比表面积400cm2/g~500cm2/g,此为辅料;
S3、将主料、辅料混拌均匀,得到高液限黏土固化剂。
应用例3
1、将固化剂与高液限黏土按1:10的比例混拌均匀,得到高液限黏土固化土;
2、依据《土工试验方法标准》(GB/T 50123-2019)中液塑限检测方法,得知高液限黏土原土液限为52.3%、塑限为31.7%、塑性指数为20.6;
固化土液限为45.4%、塑限为30.4%、塑性指数为15.0;
3、依据《公路无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)中七天无侧限抗压强度试验方法,得知该固化土1.54MPa;
4、依据《土壤固化剂应用技术标准》(CJJ/T 286-2018)中试验方法,得知该固化土水稳系数84.8%。
上述试验数据证明,实施例1-3降低了高液限黏土液限及塑限指数,解决了高液限黏土浸水崩解的问题,显著提高了高液限黏土水稳性和抗压强度。证明了本发明对高液限黏土的改性固化效果。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种高液限土固化剂,其特征在于,包括如下成分:主料和辅料;
所述主料包含大宗工业固废和建筑废弃物;所述辅料包含:熟料、石膏、激发剂的混合。
2.根据权利要求1所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:所述高液限土固化剂中各成分的百分比为:主料:70%~85%,辅料:15%~30%。
3.根据权利要求2所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:所述大宗工业固废包含:矿渣、碱渣、钢渣、赤泥中的多种的混合,所述建筑废弃物包含:废弃混凝土碎块和废弃砖渣。
4.根据权利要求3所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:
所述矿渣为高炉粒化矿渣;
所述碱渣为脱水碱渣,碱渣含水率<3%;
所述赤泥为烧结法赤泥。
5.根据权利要求2或3所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:
所述主料中各成分占高液限土固化剂总质量的百分比为:矿渣:20%~30%,碱渣:5%~10%,钢渣:0~15%,赤泥:3%~10%,废弃混凝土碎块:10%~20%,废弃砖渣5%~15%。
所述辅料中各成分占高液限土固化剂总质量的百分比为:熟料:5%~15%,石膏:8%~12%,激发剂:4%~8%。
6.根据权利要求1所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:所述熟料为硅酸盐水泥熟料。
7.根据权利要求1所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:所述石膏包含:无水石膏、半水石膏、二水石膏的一种或多种混合。
8.根据权利要求1所述的一种高液限土固化剂,其特征在于:所述激发剂为硫酸钠、三乙醇胺、水玻璃、氯化钙、聚合氯化铝的一种或多种混合。
9.一种如权利要求1~8任一项所述高液限土固化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、称取主料,研磨至勃氏比表面积150m2/kg~250m2/kg;
S2、称取辅料,研磨至勃氏比表面积400cm2/g~500cm2/g;
S3、将S1所得主料和S2所得辅料混拌均匀,即得到高液限土固化剂。
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CN101428956A (zh) * | 2008-12-09 | 2009-05-13 | 武汉科技学院 | 一种淤泥固化剂 |
CN105236908A (zh) * | 2015-10-22 | 2016-01-13 | 浙江大学宁波理工学院 | 利用工业废渣制备的软土固化剂 |
CN113582644A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 王晶晶 | 一种复合大宗工业固废制备土壤固化剂的方法与应用 |
-
2022
- 2022-12-26 CN CN202211677208.8A patent/CN115974517A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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