一种用于建筑泥浆的固化剂及其应用方法技术

本发明专利技术公开了一种用于建筑泥浆的固化剂及其应用方法，包括以下质量分数的组分：水泥熟料10％～25％；陶瓷粉10％～30％；石膏15％～25％；矿粉40％～65％；表面活性剂1～3％；高吸水性树脂2～6％；各个组分的质量百分比之和为100％。本发明专利技术固化剂与建筑泥浆按比例搅拌混合均匀，经自然脱水、成型、养护即可，具有成本低、固结效果好的优点，并且能够就地填埋复耕或用作建筑材料；同时固化剂的各种原材料以固体废物为主，达到以废制废的目的，具有极大的经济和环保效益。的经济和环保效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于建筑泥浆的固化剂及其应用方法


[0001]本专利技术属于环保
，具体涉及一种用于建筑泥浆的固化剂及其应用方法。

技术介绍

[0002]建筑泥浆是在城市建设中由于打孔钻井而人为配置或由于施工产生的一种废弃物，主要是由粘土、污水、污油、钻屑和泥浆处理剂组成的悬浮液和胶体溶液的混合体，会给环境造成污染，给施工带来负面影响。具体表现为：工程施工产生的废泥浆在自然状态下难以降解，造成周边地区土壤板结，土地盐碱化，植被大量破坏；废泥浆长期累积渗透到地表下水层或随雨水外溢流入江河小溪，污染水源，直接或间接对动物、植物和人类健康产生危害，如当作杂土外运，会造成二次污染，通常是利用密封罐车外运到环保部门许可的地方遗弃。
[0003]随着城市化的快速建设，施工所产生的建筑泥浆正在大量增加，泥浆处理已成为社会关注的一个问题。传统方法有通过重力沉淀、物理筛分和化学絮凝等方法进行处理，将泥浆中的砂土和水分离后，将砂土外运处理，将水排放到城市管网中；或将建筑泥浆脱水减量压滤成建筑泥饼制备烧结砖等，并研发了多类成套的工艺技术与装置；但这类建筑泥浆处理技术存在以下不足：
①
泥浆处理费用较高，如一些沿海城市泥浆处理费在几十至两百元每方不等；
②
处理后的泥浆难以实现有效地利用，造成了泥土资源的浪费；
③
建筑泥浆制备烧结砖需要消耗大量能源、成本相对较高。现阶段对建筑泥浆的处理通常采用固化剂，对废泥浆进行固化处理的目的是使废泥浆不对周围环境造成污染，同时改变废泥浆的浆(或膏)状存放状态为固体态，使其转化成类似土壤的固体或胶结成强度较大的固体，就地填埋复耕或用作建筑材料。目前普遍采用水泥、石灰等作为固化剂，但由于普通水泥、石灰凝结硬化慢，他们在高水固化情况下将出现未凝结之前有部分沉降，且建筑泥浆中通常含有较多有机物质，这些有机物质会阻碍水泥的水化反应，造成水泥不能有效粘结粘性土，因此水泥浆的固化效果往往很差甚至无法进行。当使用石灰固化时，固化强度更低。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是在于提供一种用于建筑泥浆的固化剂，本专利技术提供的固化剂具有成本低、固结效果好的优点，并且能够就地填埋复耕或用作建筑材料。同时固化剂的各种原材料以固体废物为主，达到以废制废的目的，具有极大的经济和环保效益。
[0005]为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于建筑泥浆的固化剂，包括以下质量分数的组分：
[0007][0008]各个组分的质量百分比之和为100％。
[0009]优选的，所述的固化剂包括以下质量分数的组分：
[0010][0011]各个组分的质量百分比之和为100％。
[0012]优选的，所述的陶瓷粉为陶瓷次品或废弃陶瓷经破碎研磨而成，主要含有SiO2和Al2O3，其质量百分比含量大于85％。陶瓷粉可与固化剂中无机矿物材料结合，其以粉状及水存在时，SiO2和Al2O3在水化中受到废泥浆中Ca(OH)2的碱性激发，生成C-S-H凝胶和水化铝酸钙类物质，水化铝酸钙类物质又会受到钻井废泥浆中重晶石粉等硫酸盐的激发，生成单硫型的水化硫铝酸钙产物，进而提高废泥浆的胶凝组分和硬化质量。
[0013]优选的，所述石膏为发电厂脱硫废石膏，其中，所述硫废废石膏中三氧化硫＞42％，含水率＜10％。石膏能在常温、或水热处理或蒸汽养护条件下，结合固化剂中表面活性剂与矿粉、泥浆中其他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，可以成为一种增加强度和耐久性的材料。充分利用了工业废石膏，节能环保，使得制备得到的高分子泥浆固化剂不仅强度较高且延展性好，而且造价较低。
[0014]优选的，所述的矿粉是水淬高炉矿渣经干燥、粉磨工艺处理后得到的粉料，主要含有SiO2、Al2O3和CaO，其质量百分比含量大于30％。粉状形态与固化剂中的陶瓷粉联合将泥浆中部分自由水转化为结晶水，所生成的结晶水合物不破坏矿物胶凝物质，土壤颗粒通过CAH系和CSH系胶凝成结构骨架，还明显降低水泥熟料固化时的水泥水化热。
[0015]优选的，所述的表面活性剂为Na2CO3、Na2SiO3·
9H2O、NaOH、Na2SO4、NaNO3中的一种或多种的混合。表面活性剂有良好的乳化、润湿、分散、助溶的性能，结合固化剂中脱硫废石膏或泥浆其他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，可以成为一种增加强度和耐久性的材料。
[0016]优选的，所述的高吸水性树脂为高吸水性、高保水性的HS系列高吸水性树脂。高吸水性树脂结合固化剂中的粉末材料，粉末材料由于表面积更大，吸水速度快，吸水量大，吸
水后形成的固化材料还具有较高强度。
[0017]本专利技术还提供了上述固化剂的应用方法，包括以下步骤：
[0018](1)按设定配比，将水泥熟料、陶瓷粉、石膏、矿粉混合，球磨搅拌60-80min，得到混合物A；然后再将混合物A与表面活性剂、高吸水性树脂混合，球磨搅拌20-30min，即可得到固化剂；
[0019](2)按建筑泥浆与固化剂质量比为91～95：5～9的比例掺入固化剂，搅拌混合均匀，经自然脱水、成型、养护即可。
[0020]优选的，所述建筑泥浆的浓度在150～220g/L，含水率为155％-185％，砂石含量为5％-10％。
[0021]优选的，所述成型采用常温压制成型的方法，养护采用常温自然保湿养护的方法。
[0022]本专利技术的工作原理：
[0023]泥浆、土壤基本单元体之间的联结决定着天然土结构的强度和工程性质。在外力压实作用下，土体体积减小，土体颗粒被压缩，它们之间的孔隙减少，使得泥浆、土壤基本单元体之间的接触联结作用加强，就形成了素土的抗压强度。一般这种情况下泥浆基本单元体之间的空隙比较大，结构松散，土样抗压强度和抗变形能力较小。当加入矿渣、陶瓷粉和脱硫石膏等组分后，
[0024]首先，这些固体废弃物颗粒能够充填到泥浆单元体之间的空隙中，使淤泥质土进一步密实，从而提高土样的早期强度。
[0025]其次，泥浆中比较活跃的组分是土壤胶体，土壤胶体一般带负电，其外部由于电性吸引充斥着大量的K
+
，Na
+
等阳离子。当泥浆中加入水泥熟料和脱硫石膏时，在水的作用下，水泥熟料和脱硫石膏离解出大量的Ca
+
和OH-，阻止了泥浆土胶体表面阳离子的解析，减小了泥浆土胶体间的静电斥力，从而使泥浆土变得更易通过机械压实减小空隙率,提高结构强度和稳定性。
[0026]第三，脱硫石膏和表面活性剂离解出的大量Ca
+
水化后，可在高吸水性树脂配合下，与泥浆中、空气中的H2O、CO2发生反应生成CaCO3、CaCO，具有较高的强度和稳定性，使泥浆土样的结构强度得到进一步的提高。
[0027]本专利技术的有益效果为：
[0028]1、本专利技术的固结剂材料中主要成分包含了水泥熟料、脱硫废石膏、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于，包括以下质量分数的组分：各个组分的质量百分比之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于，所述的固化剂包括以下质量分数的组分：各个组分的质量百分比之和为100％。3.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于：所述的陶瓷粉为陶瓷次品或废弃陶瓷经破碎研磨而成，主要含有SiO2和Al2O3，其质量百分比含量大于85％。4.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于：所述石膏为发电厂脱硫废石膏，其中，所述硫废废石膏中三氧化硫＞42％，含水率＜10％。5.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于：所述的矿粉是水淬高炉矿渣经干燥、粉磨工艺处理后得到的粉料，主要含有SiO2、Al2O3、CaO，其质量百分比含量大于30％。6.根据权利要求1或2所述的一种用于建筑泥浆的固化剂，其特征在于：所述的表面活性剂为Na2CO3、Na2SiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯浩波，黄一洪，陈娜娜，游以文，
申请(专利权)人：肇庆市武大环境技术研究院，
类型：发明
国别省市：