CN116573900A - 一种土壤稳定剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种土壤稳定剂及其制备方法和应用 Download PDF

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成铭钊
郦怡
任天斌
朱伟豪
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Shanghai Haigu New Material Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种土壤稳定剂及其制备方法和应用，涉及的是工程材料技术领域。本发明中通过采用多种物质复配，以固结剂、胶凝剂、早强剂、激发剂、填充剂、减水剂、保护剂的相互作用下，获得强度高、渗透深度大、抗压强度大，且耐水性能好的土壤固化剂。其能够降低物料含水率便于路基制品压制，同时促进制品进一步发生水化反应，保证了路基制品的强度及稳定性，推动大宗淤泥质固废处理处置问题，得到具有高强度、高性价比的资源化产品，降低路基制品的成本，优化了淤泥质固废道路利用的工业生产，为淤泥质固废制备路基制品提供了有效可行的解决途径。

Description

一种土壤稳定剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及的是工程材料技术领域，C04B28/08，尤其涉及一种土壤稳定剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着国家经济的发展，各类工程项目的落地，对石材、胶凝材料、砂石骨料等材料需求日益增长。其中道路应用中以固化土代替石料作为路基使用，不仅能缓解石材、砂石骨料等材料逐渐稀缺的压力，同时也能进一步减少道路项目产生的废弃物，起到保护环境的作用。但在研究中发现石灰加固路基制品早期强度高但后续强度发展缓慢，水泥加固则会出现收缩较大，导致路面开裂。
中国专利申请CN103896541A中提出了一种土壤固化剂，其主要以工业废弃物为原料，将其粉磨后加入一定的激发剂可以一定程度上提升制品强度并增强其耐水性。中国专利申请CN106278101A中则提出了一种土壤固化剂及其制备方法，主要利用各组分的粒径差异，填补孔隙从而提升制品强度。上述工艺虽能一定程度上固化土壤并提升强度，但其对高含水率固废则无法进行利用，无法进一步降低固废的含水率导致应用场景受限；鉴于现有的土壤固化剂固化性能较差且无法处理高含水率固废，存在制品强度低、抗裂性差、抗冻性差、成本较高等缺点。因此，亟需一种性能更优且可处理高含水率固废的土壤稳定剂，从而保证路基填料、垫层、基层的强度及稳定性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种土壤稳定剂，包括如下重量份的各组分：固结剂4～15份、胶凝剂4～15份、早强剂4～8份、激发剂1～10份、填充剂30～60份、减水剂1～5份、保护剂3～7份。
进一步地，所述固结剂选自高铝水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣、钢渣水泥、铝酸钙水泥其中的一种或一种以上；优选为硅酸盐水泥和矿渣。
进一步地，所述固结剂是重量比为1：(0.5～1.2)硅酸盐水泥和矿渣；优选为1：1。
进一步地，所述硅酸盐水泥选自普通硅酸盐水泥、纯熟料硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥中的一种或一种以上；优选为普通硅酸盐水泥；进一步优选地，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5R。
进一步地，所述矿渣的粒度为80～400目；优选为100-325目。
进一步地，所述胶凝剂选自生石灰、石灰石、镁砂、方解石、电石渣、贝壳类、漂白粉渣、石英其中一种或一种以上；优选为生石灰和电石渣。
进一步地，所述胶凝剂是重量比为1：(1～2)的生石灰和电石渣；优选为1：1.5。
进一步地，所述生石灰的粒度为80～400目；优选为200-325目。
进一步地，所述电石渣中氢氧化钙的含量为75～85wt％，颗粒度为80～325目，水分为0.1～0.4wt％；优选地，氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为100-200目，水分为0.3wt％。
石灰易在土中发生水化、分解和结晶的作用，使得土壤混合材料可以产生强度并板结成整体，进而增加材料的强度，同时一定程度上降低固废的含水率。但是生石灰具有明显的温缩特性，当温度变化时，会发生明显的收缩，也会出现起泡现象，严重影响路基压实度及表观质量。本申请人发现，在体系中加入电石渣能够改善材料的温缩性能和起泡情况。推测可能是因为，电石渣与生石灰的组成相似，能够很好地混合，而且在其他助剂的协同作用下，促进电石渣的反应活性，降低体系中生石灰的用量，从而抑制了石灰体积的膨胀，进而能够避免水分蒸发后的干缩裂缝、起皮等问题。此外，电石渣溶于水后，会与原料表面的金属离子进行离子交换，使得水分膜变薄，促进材料颗粒的凝聚力，同时其也会反应形成一定的晶体和保护膜，进而增加了材料的强度，同时降低了成本。
进一步地，所述早强剂选自脱硫石膏、工业石膏、天然石膏、硫酸铁、硫酸铝、氯化钠、三乙醇胺、三异丙醇胺、硫代硫酸钙其中一种或一种以上；优选为脱硫石膏和硫酸铝。
进一步地，所述早强剂是重量比为1：(1～2)的脱硫石膏和硫酸铝；优选为1：1.2。
进一步地，所述脱硫石膏的细度为100～400目，抗折强度为7～10MPa；优选地，细度为150-250目，抗折强度为8.2MPa。
进一步地，所述硫酸铝中氧化铝的含量≥15wt％，粒度为50-200目；优选地，氧化铝的含量≥17wt％，粒度为100目。
进一步地，所述减水剂为聚羧酸、萘系、密胺类、氨基磺酸盐其中的一种或一种以上；优选为聚羧酸。
进一步地，所述保护剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇丙二醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、木质素磺酸盐、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐其中的一种或一种以上；优选为聚丙烯酸钠和木质素磺酸盐。
进一步地，所述保护剂是重量比为1：(1.2～3)的聚丙烯酸钠和木质素磺酸盐；优选为1：1.7。
进一步地，所述激发剂为水玻璃、铝酸钠、氯化钙、氢氧化钠、氢氧化钙、氯化钙、氯化镁其中的一种或一种以上；优选为水玻璃、氢氧化钙和氯化镁。
进一步地，所述激发剂是重量比为1：(0.8～1.7)的水玻璃和氯化镁；优选为1：1.4。
进一步地，所述填充剂为粉煤灰、矿渣、煤矸石、再生骨料、滑石粉、混凝土粉末、纸浆渣、火山灰土、稻壳灰、炭黑中的一种或一种以上；优选为粉煤灰、再生骨料和炭黑的混合物。
进一步地，所述填充剂是重量比为1：(1.5～2.5)：(3～5)的粉煤灰、再生骨料和炭黑；优选为1：2：4。
所述粉煤灰中三氧化铝的含量为35～45wt％，二氧化硅含量为40～55w％，粒度为200～500目；优选地，三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目。
所述再生骨料选自A型、B型、LC5.0型、LC7.5型中的一种或一种以上；优选为A型；进一步优选地，所述A型再生骨料的干表面密度≤650kg/m3，抗压强度≥0.5MPa；优选地，干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa。
所述炭黑的粒度为100～500目；优选为200-400目。
在上述体系中加入电石渣能够显著降低材料的含水率，并对强度有良好的提升作用，但由于电石渣自身的含水量较高，限制了其加入量。而本申请人意外发现，将粉煤灰、再生骨料与炭黑混合加入上述体系，不仅能够与生石灰协同作用，更进一步降低由于水泥干缩而引起的开裂，而且添加的炭黑能够促进土壤稳定性提升制品内部对于太阳光的吸收作用，进而降低土壤稳定剂内外温度差，加快水分的吸收和蒸发作用，特别是当粉煤灰、再生骨料和炭黑的重量比为1：(1.5～2.5)：(3～5)时，还能更好地提高土壤稳定剂的强度、抗裂性、抗冻性。
进一步地，所述S2中粉磨后的混合物的平均粒径粒径小于0.15mm；优选为小于0.075mm。
本发明第二方面一种土壤稳定剂的制备方法，包括如下步骤：
S1、将固结剂、胶凝剂、早强剂、激发剂、填充剂、减水剂和保护剂进行混合，搅拌，得到混合物；
S2、将S1得到的混合物进行粉磨，即得。
进一步地，所述粉磨获得的土壤稳定剂的粒径为0.15mm以下，优选0.075mm以下。
本发明第三方面一种土壤稳定剂在路基制品中的应用。
进一步地，所述土壤稳定剂在路基制品中的重量百分数为0.5-5％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过采用固结剂、胶凝剂、早强剂、激发剂、填充剂、减水剂、保护剂复配获得土壤稳定剂，其能够降低物料含水率便于路基制品压制，同时促进制品进一步发生水化反应，保证了路基制品的强度及稳定性，解决淤泥质固废处理处置问题，得到具有高强度、高性价比的资源化产品，降低路基制品的成本，优化了淤泥质固废道路利用的工业生产，为淤泥质固废制备路基制品提供了有效可行的解决途径。
(2)本发明通过各种物质复配获得的土壤稳定剂使体系迅速且高效的发生水化反应，同时碱性物质生成的氢氧化钙在溶液中的浓度很快达到饱和，呈六方晶体析出，体系内的固结剂水化产物C—A—H(水化铝酸钙)和硫酸根离子结合形成结晶物水化硫铝酸钙，吸附大量水分，降低产品的整体含水率。当体系内早强剂基本消耗时，转化为单硫型硫铝酸钙，一定程度上提升产品强度；同时固结剂中硅酸三钙和硅酸二钙水化生成的水化硅酸钙产物逐渐聚集，以胶体微粒的形式从体系中渗出，并逐渐凝聚形成凝胶体(C-S-H凝胶)，使路基制品形成良好强度。
(3)本发明通过胶凝剂、减水剂、保护剂的复配，极大的改善了物料的亲水性质，削弱土粒与水之间的作用力，利用化学吸附及物理分离的协同作用去除土壤中的水分，极大的提升了原材料的稳定性；同时采用的填充剂本身略有或没有水硬胶凝性能，但当以粉状加水存在时，能在常温，特别是在水化处理条件下，与氢氧化钙或其它碱土金属氢氧化物发生化学反应，生成具有水硬胶凝性能的化合物，成为一种增加强度和耐久性的材料，配合上述固结剂、早强剂，路基材料中活性物质可迅速发生水化反应，其中早强剂在吸收一定水分的同时发生硬化，提升路基制品的初期强度，并进一步减少体系水分的影响，而固结剂则与填充剂、路基材料的活性物质进一步发生水化反应迅速提升制品的强度，并提升制品的稳定性。激发剂则与胶凝材料相互作用进一步增强体系碱性，进一步激发固结剂与填充剂、路基材料的活性物质的水化反应，使制品强度迅速提升，提升制品的整体强度。
(4)本发明所用的土体稳定剂充分分散了固体废弃颗粒，释放了固体颗粒中的自由水分，降低物料含水率，有利于淤泥质固废进行水化反应，进一步提升制品强度。此外，还能够增强体系中的孔隙，降低水化产物成核能量，进一步降低了水化反应条件，降低工厂化运行成本，有利于淤泥质制备路基制品的工程化推广。
具体实施方式
实施例1
原料准备：
固结剂为重量比1：0.5的硅酸盐水泥和矿渣，其中，硅酸盐水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，矿渣的粒度为325目(石家庄马跃建材有限公司)；
胶凝剂为重量比1：2的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为200目(灵寿县茂卓建材有限公司)，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为200目，水分为0.3wt％(湖南耀博化工贸易有限公司)；
早强剂为重量比1：1的脱硫石膏和硫酸铝，其中，脱硫石膏的细度为250目，抗折强度为8.2MPa(浙江三狮集团特种水泥有限公司)，硫酸铝中氧化铝的含量≥17wt％，粒度为100目(山东蓝鼎新能源科技股份有限公司)；
激发剂为重量比1：0.8的水玻璃和氯化镁；
填充剂为重量比1：1.5：3的粉煤灰、再生骨料和炭黑，其中，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目(石家庄德泽矿产品有限公司)，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa(廊坊优丁节能科技有限公司)，炭黑的粒度为200目(灵寿县嘉源矿产品加工厂)；
减水剂为聚羧酸(VR-01)；
保护剂为重量比1：3的聚丙烯酸钠(CAS：9003-04-7)和木质素磺酸盐。
土壤稳定剂的制备：
S1.将4份固结剂、4份胶凝剂、4份早强剂、1份激发剂、30份填充剂、1份减水剂和3份保护剂进行混合，搅拌，得到混合物；
S2.将S1得到的混合物进行粉磨，粉磨至混合物的平均粒径达到0.075mm以下即得。
实施例2
原料准备：
固结剂为重量比1：1.2的硅酸盐水泥和矿渣，其中，硅酸盐水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，矿渣的粒度为325目(石家庄马跃建材有限公司)；
胶凝剂为重量比1：1的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为200目(灵寿县茂卓建材有限公司)，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为200目，水分为0.3wt％(湖南耀博化工贸易有限公司)；
早强剂为重量比1：2的脱硫石膏和硫酸铝，其中，脱硫石膏的细度为250目，抗折强度为8.2MPa(浙江三狮集团特种水泥有限公司)，硫酸铝中氧化铝的含量≥17wt％，粒度为100目(山东蓝鼎新能源科技股份有限公司)；
激发剂为重量比1：1.7的水玻璃和氯化镁；
填充剂为重量比1：2.5：5的粉煤灰、再生骨料和炭黑，其中，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目(石家庄德泽矿产品有限公司)，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa(廊坊优丁节能科技有限公司)，炭黑的粒度为200目(灵寿县嘉源矿产品加工厂)；
减水剂为聚羧酸(VR-01)；
保护剂为重量比1：1.2的聚丙烯酸钠(CAS：9003-04-7)和木质素磺酸盐。
土壤稳定剂的制备：
S1.将15份固结剂、15份胶凝剂、8份早强剂、10份激发剂、60份填充剂、5份减水剂和7份保护剂进行混合，搅拌，得到混合物；
S2.将S1得到的混合物进行粉磨，粉磨至混合物的平均粒径达到0.075mm以下即得。
实施例3
原料准备：
固结剂为重量比1：1的硅酸盐水泥和矿渣，其中，硅酸盐水泥为强度等级42.5R的普通硅酸盐水泥，矿渣的粒度为325目(石家庄马跃建材有限公司)；
胶凝剂为重量比1：1.5的生石灰和电石渣，其中，生石灰的粒度为200目(灵寿县茂卓建材有限公司)，电石渣中氢氧化钙的含量为80wt％，颗粒度为200目，水分为0.3wt％(湖南耀博化工贸易有限公司)；
早强剂为重量比1：1.2的脱硫石膏和硫酸铝，其中，脱硫石膏的细度为250目，抗折强度为8.2MPa(浙江三狮集团特种水泥有限公司)，硫酸铝中氧化铝的含量≥17wt％，粒度为100目(山东蓝鼎新能源科技股份有限公司)；
激发剂为重量比1：1.4的水玻璃和氯化镁；
填充剂为重量比1：2：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑，其中，粉煤灰中三氧化铝的含量为40.2wt％，二氧化硅含量为50w％，粒度为325目(石家庄德泽矿产品有限公司)，再生骨料为A型，A型再生骨料的干表面密度≤600kg/m3，抗压强度≥1.5MPa(廊坊优丁节能科技有限公司)，炭黑的粒度为200目(灵寿县嘉源矿产品加工厂)；
减水剂为聚羧酸(VR-01)；
保护剂为重量比1：1.7的聚丙烯酸钠(CAS：9003-04-7)和木质素磺酸盐。
土壤稳定剂的制备：
S1.将9份固结剂、8份胶凝剂、6份早强剂、5份激发剂、45份填充剂、3份减水剂和5份保护剂进行混合，搅拌，得到混合物；
S2.将S1得到的混合物进行粉磨，粉磨至混合物的平均粒径达到0.075mm以下即得。
实施例4
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中所用胶凝剂为重量比1：0.5的生石灰和电石渣。
实施例5
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中所用胶凝剂为重量比1：3的生石灰和电石渣。
实施例6
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中所用填充剂为重量比1：2：2的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
实施例7
本实施例与实施例3基本相同，不同之处在于，本实施例中所用填充剂为重量比1：2：6的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
对比例1
本对比例与实施例3基本相同，不同之处在于，本对比例中所用凝胶剂全部为生石灰。
对比例2
本对比例与实施例3基本相同，不同之处在于，本对比例中所用凝胶剂全部为电石渣。
对比例3
本对比例与实施例3基本相同，不同之处在于，本对比例中所用填充剂为重量比1：2：0的粉煤灰、再生骨料和炭黑，即未添加炭黑。
对比例4
本对比例与实施例3基本相同，不同之处在于，本对比例中所用填充剂为重量比1：0：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑，即未添加再生骨料。
对比例5
本对比例与实施例3基本相同，不同之处在于，本对比例中所用填充剂为重量比0：2：4的粉煤灰、再生骨料和炭黑，即未添加粉煤灰。
性能测试
按照JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行七天抗压强度测试，试验步骤：
1、将安徽某地的渣土与各实施例或对比例所制备的土壤稳定剂按照重量百分比10:1混合均匀，加入适当的水分至最佳含水率14％，将混合料取200g灌入至50*150的圆柱磨具中，将整个试件模具放置于压机上，直至压头压入模具后，放入恒温恒湿箱中养护6天，养护温度为20℃，养护湿度为95％，养护完成候放入水中养护1天，水面需要高于试件顶部2.5cm。
2、将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软布吸去试件表面的水分。
3、用游标卡尺测量试件的直径D,精确至0.1mm。
4、将试件放在路面材料强度试验仪上，并在升降台上先放一扁球座，进行抗压试验。试验过程中，应保持加载速率为1mm/min。记录试件破坏时的最大压力P(N)。
试件的无侧限抗压强度按下式计算。
式中：Rc—试件的无侧限抗压强度(MPa)；
P-试件破坏时的最大压力(N)；
A-试件的截面积(mm2)；
D-试件的直径(mm)。
按照JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行材料冻融实验测试：
试验步骤：
1、将安徽某地的渣土与各实施例与对比例所制备的土壤稳定剂按照重量百分比10:1混合均匀，加入适当的水分至最佳含水率14％，将混合料取200g灌入至50*150的圆柱磨具中，将整个试件模具放置于压机上，直至压头压入模具后，放入恒温恒湿箱中养护27天，养护温度为20℃，养护湿度为95％，养护完成候放入水中养护1天，水面需要高于试件顶部2.5cm。
2、浸水完毕后，取出试件，用湿布擦除表面的水分，称质量；用游标卡尺测量试件的高度,精确至0.lmm。
3、取其中一组试件按照JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》测定非冻融条件下的无侧限抗压强度。
4、取其中冻融的一组试件,按编号置入低温箱开始冻融试验。低温箱的温度为-18％：，冻结时间为16h,保证试件周围至少留有20mm空隙，以利于冷空气流通。冻结试验结束后，取出试件，量高、称质量，然后立即放入20℃的水槽中进行融化,融化时间为8h。槽中水面应至少高出试件表面20mm,融化完毕，取出试件擦干后量高、称质量，该次冻融循环即结束。然后放入低温箱进行第二次冻融循环。
5、如试件的平均损失率超过5％,即可停止其冻融循环试验。
6、试件达到规定的冻融循环次数后，按照JTGE51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》进行抗压强度试验。
7、计算
式中：BDR——经n次冻融循环后试件的抗压强度损失(％)；
Rdc——n次冻融循环后试件的抗压强度(MPa)；
Rc——对比试件的抗压强度(MPa)。
具体测试结果见表1。
表1实施例及对比例性能测试结果
七天无侧限抗压强度/MPa BDR/％
实施例1 4.2 81.3
实施例2 4.1 80.1
实施例3 4.8 85.3
实施例4 3.9 78.1
实施例5 3.7 76.2
实施例6 2.8 72.1
实施例7 2.4 70.9
对比例1 2.3 70.1
对比例2 2.4 64.6
对比例3 1.9 70.3
对比例4 2.5 71.5
对比例5 1.7 72.3
实施例1-3中随着药剂比例的变化，制品的抗压强度以及冻融循环后试件的抗压强度损失(BDR)有所不同，但七天无侧限抗压强度和BDR均较高，可以很好地满足道路应用要求。
与实施例3相比，实施例4中所用的凝胶剂为重量比1：0.5的生石灰和电石渣，实施例5中所用的凝胶剂为重量比1：3的生石灰和电石渣，实施例4和实施例5的制品抗压强度均降低，BDR也都减小。实施例4中二者都下降可能是由于电石渣的比例较低，过低的电石渣掺比无法使生石灰与电石渣发挥良好的胶凝性，无法与生石灰形成良好的协同作用，使水化反应活性受到抑制，一方面较差的胶凝性无法使试块紧密贴合，导致试块孔隙中的水分较高，冻融后强度损失明显下降；BDR降低则是由于体系胶凝性的问题尽管体系具有良好的水化活性但由于结构过于松散，水化后制品强度也明显下降。实施例5中二者都下降可能是由于电石渣的比例则过高，生石灰无法发挥吸水效果，使得颗粒间水分较多，水分在制品内部形成较多孔隙，从而使制品冻融实验后强度迅速下降。
与实施例3相比，实施例6、7中的七天无侧限抗压强度和BDR均下降明显。实施例6强度下降的原因为炭黑的比例较低，过低的炭黑掺比无法起到体系水分分散的作用，无法使体系水分均化，体系水化反应受到一定的限制导致强度有所下降；BDR损失率降低则是由于水分在部分位置过度堆积，冻融后更容易发生膨胀，从而导致冻融后产品的抗压强度较低。实施例7中强度下降的原因则是炭黑的比例过高，过高的炭黑掺比导致水分散失过快，体系内部水分的缺失使得本身需要水分进行参与的水化反应程度下降，从而使得水化产物较少，制品的抗压强度不高；BDR损失率下降则是由于水分的散失则使得体系内部的孔隙裸露，制品的密实度较差从而使得试块抗冻融能力较差，导致冻融实验后试块强度明显下降。
对比例1中制品的七天无侧限抗压强度和BDR抗压强度损失率均下降明显，这是由于胶凝剂全部使用生石灰，虽然生石灰对于水分的吸收较为明显，但过多的掺量导致制品膨胀明显，出现起泡现象从而导致强度下降，BDR损失率下降则是因为体系内部的膨胀使得孔隙率迅速提升，制品的抗冻融能力变弱，导致冻融后强度迅速下降。
对比例2中制品的七天无侧限抗压强度和BDR抗压强度损失率也都下降明显，这是由于胶凝剂全部使用电石渣，电石渣的主要成分为氢氧化钙，本身并不具有降低体系含水率的效果，对于水分的吸收效果较差，导致体系水分过高，过多的水分一方面抑制水化活性的同时，同时制件压实度也相对较低；最终导致制品的抗压强度降低，制品冻融后强度迅速下降。
对比例3制品的七天无侧限抗压强度和BDR抗压强度损失率也都下降明显，这是由于填充剂未使用炭黑，炭黑的主要作用为分散体系水分，达到水分均化的效果，未添加炭黑则导致体系水分分布不均而水化反应本身需要水分的参与，不均匀的水分导致形成的产物分布不均无法紧密贴合从而固结形成强度的效果使得制品抗压强度迅速下降；同时由于水分分布不均匀，导致冻融时试块应力分布不均匀，导致制品冻融后强度迅速下降。
对比例4制品的七天无侧限抗压强度下降，BDR抗压强度损失率降低，这是由于填充剂未使用再生骨料，而再生骨料的主要作用为搭建良好的骨架结构，不添加骨料使得制品的初始强度较低尽管体系发生良好的水化反应，但形成的产物无法依附于骨架结构之上，无法进一步提升制品强度，从而导致制品的强度较低；并且骨料本身吸水性较差，添加一定的骨料可以降低制品吸水性从而保证制品的稳定性，未添加骨料则导致制品冻融后强度迅速下降。
对比例5制品的七天无侧限抗压强度显著下降，BDR抗压强度损失率降低，这是由于填充剂未使用粉煤灰，粉煤灰作为优质的水化活性物质，在一定程度上可进行水化反应进一步提升制品强度，同时粉煤灰具有良好的吸水性，具有一定胶凝材料的效果可使体系粘连；未添加粉煤灰使得制品水化程度下降从而导致制品的强度较低；且由于体系内部胶凝性的下降，孔隙被释放从而导致制品冻融后强度迅速下降。

Claims (10)

1.一种土壤稳定剂，其特征在于，包括如下重量份的各组分：固结剂4～15份、胶凝剂4～15份、早强剂4～8份、激发剂1～10份、填充剂30～60份、减水剂1～5份、保护剂3～7份。
2.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述固结剂选自高铝水泥、硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、矿渣、钢渣水泥、铝酸钙水泥其中的一种或一种以上。
3.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述胶凝剂选自生石灰、石灰石、镁砂、方解石、电石渣、贝壳类、漂白粉渣、石英其中一种或一种以上。
4.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述胶凝剂为生石灰和电石渣；所述生石灰和电石渣的重量比为1：(1～2)。
5.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述早强剂选自脱硫石膏、工业石膏、天然石膏、硫酸铁、硫酸铝、氯化钠、三乙醇胺、三异丙醇胺、硫代硫酸钙其中一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述保护剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇丙二醇、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、木质素磺酸盐、羟甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐其中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述填充剂为粉煤灰、矿渣、煤矸石、再生骨料、滑石粉、混凝土粉末、纸浆渣、火山灰土、稻壳灰、炭黑中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的土壤稳定剂，其特征在于，所述填充剂是重量比为1：(1.5～2.5)：(3～5)的粉煤灰、再生骨料和炭黑。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的土壤稳定剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将固结剂、胶凝剂、早强剂、激发剂、填充剂、减水剂和保护剂进行混合，搅拌，得到混合物；
S2、将S1得到的混合物进行粉磨，即得。
10.一种根据权利要求9所述的土壤稳定剂在路基填料、垫层、基层的生产中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117229016A (zh) * 2023-08-29 2023-12-15 国家能源集团浙江电力有限公司 一种将渣土固化成生态路基的新型土壤外加剂、制备方法及其用途

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