CN117430400B - 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117430400B
CN117430400B CN202311769235.2A CN202311769235A CN117430400B CN 117430400 B CN117430400 B CN 117430400B CN 202311769235 A CN202311769235 A CN 202311769235A CN 117430400 B CN117430400 B CN 117430400B
Authority
CN
China
Prior art keywords
stirring rod
stirring
parts
curing agent
alkali
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202311769235.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN117430400A (zh
Inventor
邓淞尹
胡启军
吴启红
何刘骋昊
刘海龙
黄琛
张稳进
袁小力
倪章
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Chengdu University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Chengdu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University, Chengdu University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN202311769235.2A priority Critical patent/CN117430400B/zh
Publication of CN117430400A publication Critical patent/CN117430400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN117430400B publication Critical patent/CN117430400B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/06Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/08Flue dust, i.e. fly ash
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/12Waste materials; Refuse from quarries, mining or the like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141Slags
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00732Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/0075Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for road construction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/50Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法,涉及红层泥岩领域,包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥10‑15份、油基岩屑35‑45份、矿渣15‑20份、粉煤灰10‑15份、碱激发材料3‑9份、缓凝剂2‑4份。本发明采用多种工业废渣(油基岩屑、粉煤灰、矿渣)制备的碱激发凝胶材料作为固化剂,将改良后的红层泥岩作为路基填料,改变弃土换填等传统做法,从而达到降低工程造价、简化施工步骤、增加资源利用率等目标。

Description

一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及油基岩屑领域,具体涉及一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法。
背景技术
红层软弱岩土体工程性能差,遇水易软化、膨胀、崩解,从而导致工程结构失稳,产生不可逆的破坏。由于红层软弱的工程性能,在施工过程中不得不废弃,但合理利用红层可以节约巨大的经济和环境成本,因此有不少学者提出了针对红层的改良方法。现有改良方法,主要集中在水泥、石灰、粉煤灰、聚合物等外加剂。但大量外加剂的添加不仅仅会增加现在施工过程的复杂性,还会产生大量CO2的排放,影响环境。
碱激发材料固化剂属于无机固化剂的一种,其主要固化机理为与水接触后发生一系列水化反应,生成大量具有胶结性的水化凝胶,可以填充在土颗粒之间的缝隙内,使土体内部形成一个完整的骨架结构。目前,碱激发固体铝硅酸盐胶凝材料是领域内先进的无机非金属材料,该方法就地取材,以工业固体废弃物(粉煤灰、矿渣、钢渣、煤矸石及各种尾矿等)为原料,与碱性激发剂溶液反应制备成为碱激发铝硅酸盐胶凝材料。
油基岩屑碱激发固化剂改良工艺操作方便、原理简单,还将本为固体废物的油基岩屑进行无害化处理并加以利用,解决了废弃物导致的环境污染问题,对环境十分友好,具有碳排放低、经济性高等优点,是一类蕴藏巨大发展潜力的先进绿色工艺。
在页岩气开采过程中,会产生清水岩屑、水基岩屑、油基岩屑三种钻井岩屑,其中油基岩屑成分复杂、难处理,包含多种有害物质,对环境的危害极大,因此油基岩屑的清洁处置及资源化利用是困扰石油及天然气开采行业的难题。尽管近年来学者们对油基岩屑的资源化利用已开展了一定的研究,但主要集中于混凝土、沥青中作为掺合料方面。尽管近年来学者们对油基岩屑的资源化利用已开展了一定的研究,但主要集中于混凝土、沥青中作为掺合料方面,油基岩屑碱激发固化剂在改良软弱岩土体方面尚未见到相关研究报到。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于处理红层泥岩的固化剂,通过多种工业废渣(油基岩屑、粉煤灰、矿渣)制备的碱激发凝胶材料作为固化剂,将改良后的红层软岩作为路基填料,改变弃土换填等传统做法,达到降低工程造价、简化施工步骤、增加资源利用率的效果。
第一个发明目的,包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥10-15份、油基岩屑35-45份、矿渣15-20份、粉煤灰10-15份、碱激发材料3-9份、缓凝剂2-4份。其中,碱激发材料包括水玻璃和NaOH。水玻璃的模数为0.4-1,NaOH的浓度为3-5mol/L。水玻璃与NaOH的重量份数比为2:1-3 :1。缓凝剂为氯化钡。粉煤灰为一级粉煤灰。
其中,水玻璃俗称泡花碱,其分子式为Na2O·mSiO2,其中,m为水玻璃的模数,是一种可溶性的硅酸盐,由不同比例的氧化硅和碱金属组成。工业中为了制备模数较高的水玻璃多采用石英粉与纯碱在1300-1400℃的高温下煅烧,再在高温高压水中溶解制取水玻璃。水玻璃模数值越大,粘度越高,在水中的溶解能力越低。当模数大于3.0时,只能溶于热水中,给使用带来麻烦;模数为2.6-2.8的水玻璃溶于水又有较高的强度,在建筑中用于制造快干水泥、速凝防水剂、耐酸混凝土、耐热胶凝等;而模数2.0左右的水玻璃在反应过程中易于控制,在化学生产中用于制造白炭黑、沸石分子筛、洗衣粉、肥皂、助染剂、漂白剂等。
本发明以油基岩屑岩屑为基础,整合利用多种工业废渣实现二次资源综合利用的目的,研制一种高效、相对环保的固化剂,达到提高红层泥岩强度的效果。基于火山灰效应,油基岩屑、矿渣、粉煤灰等因含有硅基或铝基料,其颗粒或粉末状矿物在碱性溶液环境下,可与氢氧化钙、水玻璃反应生成胶凝水化产物,进而具有胶凝特性。
红层泥岩填料颗粒粒径大部分处于1mm-10mm 之间,占比63.2%,而小于0.075mm的颗粒较少,仅仅为3.67%;研磨后的油基岩屑、矿渣的尺寸为300-500目。粉煤灰颗粒粒径处于0.075 mm-0.005 mm 之间的占80.8%,粒径小于0.005mm 的颗粒占11.9%。粉煤灰能够弥补红层泥岩填料中粉粒组(0.075 mm-0.005 mm)和黏粒组(<0.005 mm)含量的不足,有效提高了改良红层泥岩填料的压实度与力学性能。
油基岩屑、矿渣、粉煤灰以及水接触过程中发生反应,产生胶结物,使其中土颗粒间孔隙填充更加密实,孔隙的数量减少、连通性随之变差,其渗透性也一定幅度的下降。
因此,本发明的油基岩屑碱激发固化剂可将改良红层软岩作为路基填料,突破软弱岩土工程问题低碳处理难题,为行业技术变革提供突破点。油基岩屑碱激发固化剂改良工艺操作方便、原理简单,将本为固体废物的油基岩屑进行无害化处理并加以利用,解决了废弃物导致的环境污染问题,对环境十分友好,具有碳排放低、经济性高等优点,是一类蕴藏巨大发展潜力的先进绿色工艺,可推动红层软岩处理技术向高效、经济、低碳、绿色的方向发展。
本发明的另一个目的在于提供一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,通过包括以下步骤:
研磨油基岩屑、矿渣;研磨后的油基岩屑、矿渣的尺寸为300-500目。
将油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰均匀混合,得到混合粉剂,混合粉剂密封保存;
将混合粉剂、碱激发材料、缓凝剂均匀混合,得到固化剂;
将红层泥岩与固化剂加水搅拌均匀混合。
其中,红层泥岩与固化剂混合前,将混合粉剂与水混合,进行闷料,然后将闷料后的混合粉剂与碱激发材料、缓凝剂均匀混合,得到固化剂。闷料后,在混合粉剂成型前1h将闷料后的混合粉剂与碱激发材料、缓凝剂均匀混合。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
本发明一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法,采用多种工业废渣(油基岩屑、粉煤灰、矿渣)制备的碱激发凝胶材料作为固化剂,将改良后的红层泥岩作为路基填料,改变弃土换填等传统做法,从而达到降低工程造价、简化施工步骤、增加资源利用率等目标。同时,本发明的固化剂固化速度快、可大幅提升红层泥岩的抗压性能、水稳性等工程性能。
将油基岩屑应用在路面底基层中,形成一套技术可行、经济合理的废弃物处理技术,实现清洁钻井,促进油气勘探开发主营业务与环境保护协调发展,对整个石油行业的发展和公路建设行业具有非常重要的意义。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1实施例八中搅拌装置结构示意图;
图2实施例八中第二搅拌杆的连接层和进料层结构示意图;
图3实施例八中支座结构示意图;
图4实施例八作用件的侧面展开结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-第一搅拌杆,2-搅拌片,3-旋转头,4-第二搅拌杆,5-搅拌杆,6-支座,7-第二作用块,8-作用件,81-第一作用块。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
实施例一
本发明包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥12份、油基岩屑40份、矿渣18份、粉煤灰12份、碱激发材料5份、缓凝剂3份。
其中,碱激发材料包括水玻璃和NaOH。水玻璃的模数为0.8,NaOH的浓度为4mol/L。水玻璃与NaOH的重量份数比为2:1。
缓凝剂为氯化钡。粉煤灰为一级粉煤灰。
一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,包括以下步骤:
研磨油基岩屑、矿渣,研磨后的油基岩屑、矿渣的尺寸为300-500目;
将油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰均匀混合,得到混合粉剂,混合粉剂密封保存;
将混合粉剂、碱激发材料、缓凝剂均匀混合,得到固化剂;
将红层泥岩与固化剂加水搅拌均匀混合。
红层泥岩与固化剂混合前,将混合粉剂与水混合,进行闷料,闷料后,在混合粉剂成型前1h将闷料后的混合粉剂与碱激发材料、缓凝剂均匀混合。
实施例二
在实施例一的基础上,本实施例中的碱激发材料包括水玻璃。水玻璃的模数为0.8。
实施例三
在实施例一的基础上,本实施例中的碱激发材料包括NaOH。NaOH的浓度为4mol/L。
实施例四
在实施例一的基础上,本实施例中的碱激发材料包括水玻璃和NaOH。水玻璃的模数为0.8,NaOH的浓度为4mol/L。水玻璃与NaOH的重量份数比为6:1。
实施例五
在实施例1的基础上,本实施例中包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥12份、矿渣18份、粉煤灰12份、碱激发材料5份、缓凝剂3份。
实施例六
在实施例1的基础上,本发明包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥20份、油基岩屑10份、矿渣18份、粉煤灰30份、碱激发材料20份、缓凝剂10份。
实施例七
本发明包括以下重量份数的组分:硅酸盐水泥12份、油基岩屑40份、矿渣18份、粉煤灰12份、碱激发材料5份、缓凝剂3份。
其中,碱激发材料包括水玻璃和NaOH。水玻璃的模数为0.8,NaOH的浓度为4mol/L。水玻璃与NaOH的重量份数比为2:1。缓凝剂为氯化钡。粉煤灰为一级粉煤灰。
一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,包括以下步骤:
研磨油基岩屑、矿渣,研磨后的油基岩屑、矿渣的尺寸为300-500目;
将油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰、碱激发材料、缓凝剂均匀混合,得到固化剂;将红层泥岩与固化剂加水搅拌均匀混合。
实验例一
将实施例一至七中7组固化红层泥岩试样和1 组未固化红层泥岩试样进行试验,将试样分别进行无侧限抗压强度试验。其中试验仪器所采用的是意大利产WF 非饱和土三轴仪。得出无侧限抗压强度试验结果,如表1所示。
表1
由表1可知,实施例一中的试样的强度最高,具有较好的力学性能。实施例二至四与实施例一相比,实施例二至四中的碱激发材料仅有一个或碱激发材料的配比在本发明的配比外,实施例二至四的试样强度也较好,但是依然差于实施例一中的试样,由此可见,碱激发材料的配比和组分尤为重要,在本发明的配比组分范围内,才能达到较好的力学效果。
实施例五中缺少油基岩屑,实施例五试样强度优于未固化红层泥岩试样,但差于实施例一的试样强度。实施例六固化剂的组分在本发明的范围外,不能达到较好的固化效果,进而试样强度较差。
实施例七的试样强度优于未固化红层泥岩试样,但差于实施例一的试样强度。实施例七与实施例一相比,固化剂的制备方法不同,在实施例一的制备方法下能够达到更好强度效果。
本发明中的组分的配比基于红层软岩的物理化学参数分析,以油基岩屑为原料,外掺粉煤灰、矿渣等工业废渣,基于水土灰比及火山灰效应,考虑同等油基岩屑下,工业废渣各组分所占火山灰系数,分析固化剂各组分对固化土性能的贡献,得到的相对高效环保的固化剂配方。基于火山灰效应,油基岩屑、矿渣、粉煤灰等因含有硅基或铝基料,其颗粒或粉末状矿物在碱性溶液环境下,可与氢氧化钙、水玻璃反应生成胶凝水化产物,进而具有一定的胶凝特性。在本发明的组分配比下,油基岩屑、矿渣、粉煤灰与氢氧化钙、水玻璃达到最好的反应效果,产生的胶结物,使其中土颗粒间孔隙填充更加密实,孔隙的数量减少、连通性随之变差,其渗透性也一定幅度的下降,进而达到更好的强度和防渗透效果。
因此,在硅酸盐水泥、油基岩屑、矿渣、粉煤灰、碱激发材料、缓凝剂的相互作用下,能够极大程度的提高红层泥岩的强度。同时,基于本发明的组分和制备工艺,能够进一步的增强红层泥岩的强度,提高使用性能。
实施例八
在上述实施例的基础上,在制备固化剂时,本发明人提供了一种搅拌装置,该搅拌装置能够进一步的提高固化剂的搅拌混合质量,具体的,如图1所示,搅拌装置包括第一搅拌杆1,第一搅拌杆1上设置有若干搅拌片2,搅拌片2、第一搅拌杆1内部均为连通的空腔,第一搅拌杆1上套装有第二搅拌杆4。如图2所示,第二搅拌杆4从内到外依次包括用于连接第一搅拌杆1的连接层和用于进料的进料层。第二搅拌杆4的下端对应有支座6,支座6如图3所示,为圆盘结构,支座6与第二搅拌杆4的侧面之间设置有六个内部为空腔的搅拌杆5,搅拌杆5为U型,搅拌杆5的两端分别与支座6和第二搅拌杆4连接。搅拌杆5的内部与第二搅拌杆4的进料层连通,搅拌杆5、第一搅拌杆1的侧面和搅拌片2上均设置有若干出料口。第一搅拌杆1和第二搅拌杆4反向旋转,物料分别通入第二搅拌杆4的进料层和第一搅拌杆1内,并通过搅拌杆5、第一搅拌杆1的侧面和搅拌片2上均设置的若干出料口排出,并在第一搅拌杆1和第二搅拌杆4反向旋转作用下对物料进行搅拌。
在本实施例中,支座6上设置有作用件8,作用件上设置有第一作用块81,第一搅拌杆1的下端设置有旋转头3,旋转头3的下端设置有第二作用块7,第二作用块7为凹槽,第二搅拌杆4旋转时,带动支座6、搅拌杆5一起旋转,第一搅拌杆1旋转时带动旋转头3、搅拌片2一起旋转,作用件为空心圆柱结构,作用件的侧面结构如图4所示,旋转搅拌过程中作用件8的上端始终与旋转头3的下端相接触,当第一作用块81旋转到第二作用块7处,则第一搅拌杆1在第二搅拌杆4上向下移动,当第一作用块81旋转到与第二作用块7分离时,第一作用块81将旋转头3向上顶起,使第一搅拌杆1在第二搅拌杆4上向上移动。
一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,包括:
将研磨油基岩屑、矿渣,将研磨后的油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰均匀混合,得到混合粉剂,红层泥岩与固化剂混合前,将混合粉剂与水混合,进行闷料。将闷料后的混合粉剂放入第二搅拌杆4的进料层中,将碱激发材料、缓凝剂从第一搅拌杆1的上端放入第一搅拌杆1的空腔内。第二搅拌杆4和第一搅拌杆1反向旋转,旋转的过程中,混合粉剂通过搅拌杆5上的出料口排出,碱激发材料、缓凝剂从第一搅拌杆1、搅拌片2上的出料口排出,旋转过程中,碱激发材料、缓凝剂、混合粉剂不断的排出,并且在排出过程中进行混合。
与现有的搅拌装置相比,现有的搅拌装置通常直接将所有的混合粉剂加入搅拌腔中,并且在搅拌的过程中不断的从上端加入碱激发材料、缓凝剂。由于混合粉剂本身加入了水进行闷料,因此搅拌难度较大,碱激发材料、缓凝剂从上到下加入大量的混合粉剂中,进一步的增加了搅拌混合的难度。需要较长时间进行搅拌,搅拌时间过长,会影响固化剂的效果。同时,在长时间搅拌下,也不能快速达到均匀搅拌的效果。
本实施例中的搅拌装置,将物料分成两部分,不断的加入搅拌腔中,并且在加入的过程中不断进行搅拌,在两部分物料加入的过程中进行快速搅拌,有利于提高混合质量,并且有效地降低了搅拌的时间,降低搅拌难度,提高固化剂的质量。
并且,在旋转搅拌的过程中,第一搅拌杆1在第二搅拌杆4上上下移动,上下移动的过程中,第一搅拌杆上下晃动,避免物料堵塞第二搅拌杆4、搅拌片2上的出料口,提高搅拌效率。进一步的, 本实施例中的第二作用块7还可以为凸块,在旋转过程中,第二作用块与第一作用块相接触时,第一搅拌杆向上被顶起,当第二作用块与第一作用块相分离时,第一搅拌杆在重力作用下向下移动。第二作用块7为凹槽时,在旋转过程中,第二作用块与第一作用块相接触时,第一搅拌杆向下移动,当第二作用块与第一作用块相分离时,第一搅拌杆向上被顶起。当第二作用块为凹槽时,且凹槽内填充有物料时,当第一作用块旋转进入第二作用块内时,第一作用块将第二作用块中的物料带出。
固化剂制备完毕后,将固化剂通入第二搅拌杆4的进料层以及第一搅拌杆1的空腔内中,将支座6插入红层泥岩中,在旋转的过程中,将固化剂加入红层泥岩的内部,并进行均匀搅拌,提高搅拌的效率。
将实施例一中的固化剂按照本实施例的搅拌装置进行制备,得到实施例八固化红层泥岩试样。实施例一中的固化剂按照现有的搅拌装置进行搅拌,得到实施例一固化红层泥岩试样。将实施例一固化红层泥岩试样和实施例八固化红层泥岩试样进行试验,将试样分别进行无侧限抗压强度试验。其中试验仪器所采用的是意大利产WF 非饱和土三轴仪。得出无侧限抗压强度试验结果,如表2所示。
表2
由表2可知,实施例一固化红层泥岩试样和实施例八固化红层泥岩试样的强度差别不大,但实施例八固化红层泥岩试样的强度更好,由此可知,在本实施例的搅拌装置下,固化剂得到了更好的混合,在对红层泥岩进行固化时,有利于油基岩屑、矿渣、粉煤灰在碱性溶液环境下与氢氧化钙、水玻璃快速反应生成胶凝水化产物,进一步的提高固化效果。
实施例九
在上述实施例的基础上,一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,包括以下步骤:
步骤1,红层泥岩预处理:将红层泥岩风干至含水率为15-18%,碾碎并将红层泥岩过1.5mm的方孔筛进行备料;
步骤2,制备固化剂:
步骤2.1,将油基岩屑、矿渣研磨至300-500目;将油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰均匀混合,得到混合粉剂,混合粉剂密封保存;
步骤2.2,将混合粉剂与水混合,第一次加入水,进行闷料2-4h,闷料完成后,第二次加入水,搅拌均匀,得到闷料后的混合粉剂。
步骤2.3,将闷料后的混合粉剂与碱激发材料、缓凝剂均匀混合,得到固化剂。
步骤3,基层铺设:将步骤1的处理后的红层泥岩均匀的摊铺路面上;
步骤4,固化处理:将固化剂加入红层泥岩中进行均匀搅拌混合。混合的过程中通过洒水车洒水始终保持表面潮湿状态;
混合后,在上方铺设草袋,草袋覆盖在处理后的红层泥岩上,洒水进行养护。
实施例十
在实施例九的基础上,对处理后的红层泥岩做压实处理,得到第一层,填充厚度约30cm;在处理后的红层泥岩上覆盖一层复合土工膜;
在复合土工膜上填充普通未改性的红层泥岩得到第二层,填充厚度可按实际工需进行设置,填充后做压实处理;
在第二层上再次填充一层处理后的红层泥岩得到第三层,填充厚度约20cm;在第三层的红层泥岩上覆盖一层复合土工膜。
本结构能够防止水渗入第二层,引起红层软岩填料崩解,同时能够对大部分红层泥岩进行使用,提高使用效益,降低成本,并且能达到较好的效果。
以上所述仅为本发明的一些具体实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,其特征在于,固化剂包括硅酸盐水泥10-15份、油基岩屑35-45份、矿渣15-20份、粉煤灰10-15份、碱激发材料3-9份、缓凝剂2-4份;碱激发材料包括水玻璃和NaOH;水玻璃的模数为0.4-1,NaOH的浓度为3-5mol/L;水玻璃与NaOH的重量份数比为2:1-3:1,
制备方法中使用如下搅拌装置,搅拌装置包括第一搅拌杆(1),第一搅拌杆(1)上设置有若干搅拌片(2),搅拌片(2)、第一搅拌杆(1)内部均为连通的空腔,第一搅拌杆(1)上套装有第二搅拌杆(4),第二搅拌杆(4)从内到外依次包括用于连接第一搅拌杆(1)的连接层和用于进料的进料层;第二搅拌杆(4)的下端对应有支座(6),支座(6)为圆盘结构,支座(6)与第二搅拌杆(4)的侧面之间设置有六个内部为空腔的搅拌杆(5),搅拌杆(5)为U型,搅拌杆(5)的两端分别与支座(6)和第二搅拌杆(4)连接;搅拌杆(5)的内部与第二搅拌杆(4)的进料层连通,搅拌杆(5)、第一搅拌杆(1)的侧面和搅拌片(2)上均设置有若干出料口;第一搅拌杆(1)和第二搅拌杆(4)反向旋转,物料分别通入第二搅拌杆(4)的进料层和第一搅拌杆(1)内,并通过搅拌杆(5)、第一搅拌杆(1)的侧面和搅拌片(2)上均设置的若干出料口排出,并在第一搅拌杆(1)和第二搅拌杆(4)反向旋转作用下对物料进行搅拌;支座(6)上设置有作用件(8),作用件上设置有第一作用块(81),第一搅拌杆(1)的下端设置有旋转头(3),旋转头(3)的下端设置有第二作用块(7),第二作用块(7)为凹槽,第二搅拌杆(4)旋转时,带动支座(6)、搅拌杆(5)一起旋转,第一搅拌杆(1)旋转时带动旋转头(3)、搅拌片(2)一起旋转,作用件为空心圆柱结构,旋转搅拌过程中作用件(8)的上端始终与旋转头(3)的下端相接触,当第一作用块(81)旋转到第二作用块(7)处,则第一搅拌杆(1)在第二搅拌杆(4)上向下移动,当第一作用块(81)旋转到与第二作用块(7)分离时,第一作用块(81)将旋转头(3)向上顶起,使第一搅拌杆(1)在第二搅拌杆(4)上向上移动;
制备方法包括以下步骤:
研磨油基岩屑、矿渣;
将油基岩屑、硅酸盐水泥、矿渣、粉煤灰均匀混合,得到混合粉剂,混合粉剂密封保存;
将混合粉剂与水混合,进行闷料;
将闷料后的混合粉剂放入第二搅拌杆(4)的进料层中,将碱激发材料、缓凝剂从第一搅拌杆(1)的上端放入第一搅拌杆(1)的空腔内;第二搅拌杆(4)和第一搅拌杆(1)反向旋转,旋转的过程中,混合粉剂通过搅拌杆(5)上的出料口排出,碱激发材料、缓凝剂从第一搅拌杆(1)、搅拌片(2)上的出料口排出,旋转过程中,碱激发材料、缓凝剂、混合粉剂不断的排出,并且在排出过程中进行混合,得到固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,其特征在于,研磨后的油基岩屑、矿渣的尺寸为300-500目。
3.根据权利要求1所述的一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,其特征在于,闷料后,在混合粉剂成型前1h将闷料后的混合粉剂与碱激发材料、缓凝剂均匀混合。
4.根据权利要求1所述的一种用于处理红层泥岩的固化剂的制备方法,其特征在于,缓凝剂为氯化钡。
5.根据权利要求1所述的一种用于处理红层泥岩的固化剂制备方法,其特征在于,粉煤灰为一级粉煤灰。
6.根据权利要求1-5任意项所述的用于处理红层泥岩的固化剂制备方法制备得到的固化剂。
CN202311769235.2A 2023-12-21 2023-12-21 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法 Active CN117430400B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311769235.2A CN117430400B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311769235.2A CN117430400B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN117430400A CN117430400A (zh) 2024-01-23
CN117430400B true CN117430400B (zh) 2024-04-05

Family

ID=89555719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311769235.2A Active CN117430400B (zh) 2023-12-21 2023-12-21 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117430400B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118515459B (zh) * 2024-07-22 2024-10-11 湖南人健宝固高新科技发展有限公司 一种红层软岩制备高稳定性填料的方法

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684038A (zh) * 2008-09-28 2010-03-31 要明伦 一种软弱土固化剂及其施工方法
CN106045456A (zh) * 2016-05-31 2016-10-26 中国地质科学院探矿工艺研究所 一种红层土体固化剂及其使用方法
CN108246550A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 重庆市长寿区分素装饰工程有限责任公司 一种油漆混合装置
CN109626883A (zh) * 2019-01-23 2019-04-16 长江大学 一种油基岩屑水泥浆及其制备方法
CN109853312A (zh) * 2018-12-18 2019-06-07 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种处理后的油基岩屑用于无机稳定道路基层的应用方法
CN110357463A (zh) * 2019-06-25 2019-10-22 成都华寰环保科技有限公司 一种钻井油基泥浆岩屑湿法处理方法
CN210159557U (zh) * 2018-08-21 2020-03-20 青海民族大学 一种搅拌装置
CN212218850U (zh) * 2019-12-27 2020-12-25 南京弥盛陶瓷制品有限公司 具有自洁功能的陶瓷用石膏搅拌机
CN112452279A (zh) * 2020-12-04 2021-03-09 吴凡 基于不同反应参数的药物合成装置
CN213078150U (zh) * 2020-06-23 2021-04-30 广西美展新材料科技有限公司 粉末涂料混合机
CN214973297U (zh) * 2021-03-05 2021-12-03 日照鲁碧新材料科技有限公司 一种矿渣微粉加工的原料搅拌装置
CN113816707A (zh) * 2021-09-18 2021-12-21 四川省建筑科学研究院有限公司 固化剂及其制备方法和应用、风化泥质粉砂岩改良材料及其应用
CN114804748A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 陕西正诚路桥工程研究院有限公司 高钙粉煤灰/水泥复合胶凝材料固化的黏土及制备方法
CN115400641A (zh) * 2022-07-22 2022-11-29 中国建筑第二工程局有限公司 一种建筑施工搅拌装置
CN115434341A (zh) * 2022-09-27 2022-12-06 山东省公路桥梁建设集团有限公司 崩解性红层软岩顺层边坡加固工艺
CN116425461A (zh) * 2023-03-14 2023-07-14 东南大学 一种改良淤泥软土性能的韧性地聚物固化材料及制备方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101684038A (zh) * 2008-09-28 2010-03-31 要明伦 一种软弱土固化剂及其施工方法
CN106045456A (zh) * 2016-05-31 2016-10-26 中国地质科学院探矿工艺研究所 一种红层土体固化剂及其使用方法
CN108246550A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 重庆市长寿区分素装饰工程有限责任公司 一种油漆混合装置
CN210159557U (zh) * 2018-08-21 2020-03-20 青海民族大学 一种搅拌装置
CN109853312A (zh) * 2018-12-18 2019-06-07 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 一种处理后的油基岩屑用于无机稳定道路基层的应用方法
CN109626883A (zh) * 2019-01-23 2019-04-16 长江大学 一种油基岩屑水泥浆及其制备方法
CN110357463A (zh) * 2019-06-25 2019-10-22 成都华寰环保科技有限公司 一种钻井油基泥浆岩屑湿法处理方法
CN212218850U (zh) * 2019-12-27 2020-12-25 南京弥盛陶瓷制品有限公司 具有自洁功能的陶瓷用石膏搅拌机
CN213078150U (zh) * 2020-06-23 2021-04-30 广西美展新材料科技有限公司 粉末涂料混合机
CN112452279A (zh) * 2020-12-04 2021-03-09 吴凡 基于不同反应参数的药物合成装置
CN214973297U (zh) * 2021-03-05 2021-12-03 日照鲁碧新材料科技有限公司 一种矿渣微粉加工的原料搅拌装置
CN113816707A (zh) * 2021-09-18 2021-12-21 四川省建筑科学研究院有限公司 固化剂及其制备方法和应用、风化泥质粉砂岩改良材料及其应用
CN114804748A (zh) * 2022-04-24 2022-07-29 陕西正诚路桥工程研究院有限公司 高钙粉煤灰/水泥复合胶凝材料固化的黏土及制备方法
CN115400641A (zh) * 2022-07-22 2022-11-29 中国建筑第二工程局有限公司 一种建筑施工搅拌装置
CN115434341A (zh) * 2022-09-27 2022-12-06 山东省公路桥梁建设集团有限公司 崩解性红层软岩顺层边坡加固工艺
CN116425461A (zh) * 2023-03-14 2023-07-14 东南大学 一种改良淤泥软土性能的韧性地聚物固化材料及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"红层泥岩改良土填料物理力学特性的试验研究";张中云等;《四川建筑》;20080228;第102页"3 结束语" *

Also Published As

Publication number Publication date
CN117430400A (zh) 2024-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104891888B (zh) 一种仿石材环保混凝土路面砖及其制造方法
CN115353336B (zh) 一种碱激发免烧废渣土砖用再生砂浆及其制备方法和应用
CN107162528B (zh) 一种余泥渣土免烧砖及其制备方法
CN1252781A (zh) 一种高料浆浓度、快凝和快硬的回填方法和材料
CN110028256A (zh) 一种赤泥基一步法地聚合物注浆材料及其制备方法
CN105541140B (zh) 一种地聚合物注浆材料及其制备方法与应用
CN105601135B (zh) 一种利用赤泥和粉煤灰制备地质聚合物材料的方法
CN106082926B (zh) 一种无机聚合物淤泥固化砂浆及其制备方法
CN102162241A (zh) 一种用废弃电石渣改良膨胀土路基填料的方法
CN104261730A (zh) 一种掺低品质再生微粉和低品质再生骨料的泵送混凝土
CN105060786A (zh) 一种长石废料混凝土及其制备方法
CN107434378A (zh) 一种海绵城市用低碳环保废旧沥青混合料复合透水砂浆及其制备方法
CN109081540A (zh) 一种新型淤泥固化剂的制备方法
CN108996971A (zh) 一种道路基层材料的制备方法
CN117430400B (zh) 一种用于处理红层泥岩的固化剂及其制备方法
CN104876477B (zh) 基于灰浆含量控制的石灰粉煤灰碎石基层回收料水泥稳定再生方法
CN106587675B (zh) 一种高活性镍渣基水泥混合材及其制备方法
CN108101450A (zh) 一种水泥稳定基层材料及其设计方法
CN102557536A (zh) 一种用于滨海相软土的固化剂
CN109293313A (zh) 一种淤泥砖及其制备工艺
CN116283022B (zh) 一种建筑垃圾微粉碳化再激活方法
CN117088627B (zh) 一种碱激发胶凝材料及其制备方法和应用
Jiang et al. Preparation and performance of a fast-hardening red mud based geopolymer repair mortar complexed with FGD
CN116023097B (zh) 采用花岗岩掘进洞渣作骨料的地下工程建设用混凝土及其制备方法
CN114735980B (zh) 一种塑性混凝土及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240313

Address after: 610500, Xindu Avenue, Xindu District, Sichuan, Chengdu, 8

Applicant after: SOUTHWEST PETROLEUM University

Country or region after: Zhong Guo

Applicant after: CHENGDU University

Address before: 610500, Xindu Avenue, Xindu District, Sichuan, Chengdu, 8

Applicant before: SOUTHWEST PETROLEUM University

Country or region before: Zhong Guo

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant