CN1338502A - 土壤稳定水泥 - Google Patents

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陈云波
徐培涛
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Abstract

土壤稳定水泥它是利用碱渣生产的一种土壤固化剂——土壤稳定水泥,以碱渣和钙质原料为主要原料,按一定的比例配成生料,然后在适宜的温度下煅烧,得到土壤稳定水泥熟料,加入适量的石膏共同磨细,或分别磨细再混合拌匀,得到土壤稳定水泥。特点是利用废物,节约资源和能源;该水泥可固化各种类型的土壤,它所固化的土壤强度比用425%矿渣水泥有较大幅度的提高。

Description

土壤稳定水泥
本发明属于建筑材料水泥类，特别涉及一种土壤稳定水泥。
目前为满足各种建筑物和道路的施工要求，建筑物的地基以及道路的基层和底基层中往往需要加入石类类或水泥类土壤固化剂以提高其强度。碱渣是制造纯碱(Na2CO3)或烧碱(NaOH)时排出的废渣，一般由三部分组成：蒸氨塔废液沉淀物、洗盐过程中排出的废弃物以及生产烧碱时排出的废弃物。碱渣外观呈白色，极易吸水，主要化学成分为CaCO3、SiO2、CaCl2、Mg(OH)2、Al2O3、Fe2O3、NaCl、KCl等等。迄今为止，还没有一种经济合理的碱渣利用方法。
本发明的目的是提供一种土壤稳定水泥，利用碱渣这种废渣生产一种土壤固化剂——土壤稳定水泥，解决现有技术的缺点和不足，经济合理的利用碱渣废渣。
本发明的目的是这样实现的：
它是利用碱渣这种废渣生产一种土壤固化剂——土壤稳定水泥，提出以碱渣和钙质原料作为主要原料，按一定的比例配成生料，然后在适宜的温度下煅烧，得到土壤稳定水泥熟料，加入适量的石膏共同磨细，或分别磨细再混合拌匀，即制造出一种土壤稳定水泥。
一种土壤稳定水泥，其特征为；它是以碱渣和钙质原料为主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，磨细，混合拌匀至比表面积200～1000m2/Kg，得到土壤稳定水泥生料，生料的饱和比KH＝0.6～4.0，即按计算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化学式表示其百分含量，KH＝0.6～4.0：在生料中加入生料的0～8％重量的石膏或萤石类矿化剂；然后在800～1600℃下煅烧，得到土壤稳定水泥熟料，在土壤稳定水泥熟料中加入熟料重量2～30％重量的石膏或硬石膏，再磨细，混合拌匀至比表面积200～1000m2/Kg，即为土壤稳定水泥。以碱渣和钙质原料为主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，可分别磨细再混合拌匀至比表面积其最佳为300～600m2/Kg，得到土壤稳定水泥生料。
生料的饱和比最佳为KH＝1.1～1.8。
生料中加入石膏或萤石类矿化剂的最佳量为生料重量的0.5～3％。
生料中也可加入氯化钙为生料重量的0～12％。
生料中也可加入氯化钙，最佳量为生料重量的2～6％。
生料煅烧，最佳温度为1100～1400℃。
土壤稳定水泥熟料的主要矿物组成为Ca10Mg0.8[(SiO4)3.4(AlO4)0.6O2Cl]阿利尼特ALINITE、C3S、C2S和CaO，按重量百分比计，熟料中阿利尼特占5～70％，C3S＋C2S占5～70％，CaO占2～60％，另外，还存在一些其它的矿物如C3A、C4AF、C2F。
在土壤稳定水泥熟料中加入石膏或硬石膏最佳量为熟料重量4～20％重量的石膏或硬石膏。共同磨细或分别磨细再混合拌匀至比表面积最佳为300～600m2/Kg，即为土壤稳定水泥。
在土壤稳定水泥中加入能延缓其凝结时间的缓凝剂，如木质素磺酸钙、酒石酸、柠檬酸等。
本发明的优点是：
利用碱渣生产出的这种新型水泥——土壤稳定水泥，利用了废物，节约资源和能源；该水泥可固化各种类型的土壤，它所固化的土壤强度比用425％矿渣水泥有较大幅度的提高，能取得较好的社会经济效益。
下面说明实施例：以碱渣和钙质原料为主要原料，按重量(100～20)∶(0～80)的比例共同磨细或分别磨细再混合拌匀至比表面积200～1000m2/Kg，最佳300～600m2/Kg，得到土壤稳定水泥生料，生料的饱和比[计算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化学式表示其百分含量]KH＝0.6～4.0，最佳1.1～1.8。生料中可以加入0～8％(重量)，最佳0.5～3％的石膏或萤石类矿化剂；也可加入0～12％(重量)，最佳2～6％的氯化钙。然后在800～1600℃下煅烧，最佳1100～1400℃得到土壤稳定水泥熟料，熟料的主要矿物组成为Ca10Mg0.8[(SiO4)3.4(AlO4)0.6O2Cl](阿利尼特ALINITE)、C3S、C2S和CaO，按重量百分比计，熟料中阿利尼特占5～70％，C3S＋C2S占5～70％，CaO占2～60％，另外，还存在一些其它的矿物如C3A、C4AF、C2F等等。在土壤稳定水泥熟料中加入2～30％(重量)，最佳4～20％的石膏或硬石膏，共同磨细或分别磨细再混合拌匀至比表面积200～～1000m2/Kg，最佳300～600m2/Kg，即可制造出土壤稳定水泥，可根据工程施工要求，在土壤稳定水泥中加入能延缓其凝结时间的缓凝剂，如木质素磺酸钙、酒石酸、柠檬酸等。
土壤稳定水泥与现有水泥不同之处在于土壤稳定水泥熟料中含有矿物阿利尼特以及最高含量可达60％的CaO。土壤稳定水泥稳定土的强度主要来源于两方面：土壤稳定水泥中的阿利尼特、C3S、C2S等矿物水化胶凝产物的胶结作用；土壤稳定水泥中的CaO与阿利尼特、C3S、C2S等矿物水化时产生的Ca(OH)与土壤之间的物理化学反应作用。这两种作用各有特点，相互补充，使稳定土能够获得较高的强度。实例1
所用原料的化学成分见表1。
                                                                                             表1
原料 LOSS SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O   SO3   Cl-
碱渣 29.46 15.02 3.02 1.79 40.04 6.67 0.42 1.78 1.18 7.31
石灰石 41.74 3.32 0.55 0.24 52.77 0.95 0.23 0.02 0.02 0.033
石膏 22.22 0.82 0.31 0.11 32.10 2.15 0.03 0.02 41.87 0.007
土壤 4.60 71.10 13.34 4.84 0.82 1.64 2.28 1.15 0.01 0.001
425#矿渣水泥 2.91 21.33 4.95 3.77 62.26 1.62 0.47 0.12 2.48 0.001
土壤的塑性指数为17.5，PH值为7.9。
本发明的土壤稳定水泥生料配比见表2。
                                                                                         表2
    技术     方案     碱渣 石灰石(钙质原料)     KH
    本发明     A1     70.7     29.3     1.20
    本发明     A2     57.0     43.0     1.48
按表2中方案，将碱渣与石灰石共同粉磨，得到比表面积400m2/Kg左右的生料，压制成φ5×5cm的生料饼，置于高温炉中于1200℃下煅烧90min，得到土壤稳定水泥熟料，按熟料∶石膏＝94∶6的比例配入石膏，共同粉磨得到比表面积400m2/Kg左右的土壤稳定水泥。把水泥掺入土壤中，根据中华人民共和国交通部颁标准JTJ057-94测定水泥稳定土7天和28天无侧限抗压强度。水泥掺量为干土重量的8％，水泥稳定土的最佳含水量为15.0％，最大干密度为1.95g/cm3。土壤中掺入425#矿渣水泥为方案A3。所得结果见表3。
                                                                                          表3
    技术     方案   7天强度(MPa)   28天强度(MPa)
    本发明     A1     4.0     6.1
    本发明     A2     4.5     6.3
    现有     A3     2.9     4.8

Claims (10)

1、一种土壤稳定水泥，其特征为：它是利用碱渣生产的一种土壤固化剂——土壤稳定水泥，以碱渣和钙质原料作为原料，配成生料，然后在水泥煅烧的高温下煅烧，得到土壤稳定水泥熟料，加入石膏，磨细，混合拌匀，即得到土壤稳定水泥。
2、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：它是以碱渣和钙质原料为主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，磨细，混合拌匀至比表面积200～1000m2/Kg，得到土壤稳定水泥生料，生料的饱和比KH＝0.6～4.0，即按计算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化学式表示其百分含量，KH＝0.6～4.0；在生料中加入生料的0～8％重量的石膏或萤石类矿化剂；然后在800～1600℃下煅烧，得到土壤稳定水泥熟料，在土壤稳定水泥熟料中加入熟料重量2～30％重量的石膏或硬石膏，再磨细，混合拌匀至比表面积200～1000m2/Kg，即为土壤稳定水泥。
3、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：以碱渣和钙质原料为主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，可分别磨细再混合拌匀至比表面积其最佳为300～600m2/Kg，得到土壤稳定水泥生料。
4、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：生料的饱和比最佳为KH＝1.1～1.8。
5、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：生料中加入石膏或萤石类矿化剂的最佳量为生料重量的0.5～3％。
6、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：生料中也可加入氯化钙为生料重量的0～12％。
7、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：生料中也可加入氯化钙，最佳量为生料重量的2～6％。
8、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：生料煅烧，最佳温度为1100～1400℃。
9、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为：在土壤稳定水泥
熟料中加入石膏或硬石膏最佳量为熟料重量4～20％重量的石膏或硬
石膏，共同磨细或分别磨细再混合拌匀至比表面积最佳为300～
600m2/Kg，即为土壤稳定水泥。
10、根据权利要求1所述的土壤稳定水泥，其特征为；在土壤稳定水泥
中加入能延缓其凝结时间的缓凝剂，如木质素磺酸钙、酒石酸、柠
檬酸等。
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