寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂制造技术

本发明专利技术公布了寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥16

【技术实现步骤摘要】
寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂


[0001]本专利技术涉及土壤固化剂，特别是涉及寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂。

技术介绍

[0002]±
壤固化剂在很多国家已被当作一种成熟的地基加固材料来应用。我国在20世纪90年代初引进土壤固化剂，已大量应用于公路、铁路、水利、石油化工等地基处理工程中。土中的有机质是指土中各种动植物残体和微生物及由它们的生命活动所产生的物质的总和。有机质能进入土体结构的层间空隙中而导致土体膨胀，从而导致土的剪切强度和渗透性降低。
[0003]土壤有机质的含量与气候、地形地貌、植被、耕作方式和成土母质等因素有关。有机质最初聚集在表土中，但由于自然因素和人类活动等，使得成层分布的深层土中也可能富含有机质，如海相沉积土、泥炭土等。土壤有机质的主要成分是腐殖物质，腐殖物质是经微生物作用后，在土壤中新形成的一种特殊类型的高分子化合物，它不同于动植物残体组织和代谢产物中的一般有机化合物，其分子结构复杂，而有其共同的基本特征，性质比动植物残体中的酸类、蛋白质等稳定，较难为微生物所分解。土壤中的腐殖物质一般占土壤有机质总量的50.90％。土壤中的腐殖质主要包括富里酸、腐殖酸，在北方腐殖质主要以腐殖酸为主。腐殖酸会影响水泥的水化反应使水化产物降低，从而降低固化土的强度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，该土壤固化剂能够有效地改善固化土的强度、耐久性能，具有良好的经济及环境效益。
[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术采用的技术方案如下：寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥16
‑
18份、生石灰粉20
‑
22份、废玻璃粉35
‑
38份、粉煤灰8
‑
10份、激发剂6
‑
10份、离子替换剂2
‑
3份、腐殖酸降解剂0.9
‑
2份、减水剂1
‑
2份、助磨剂0.54
‑
1.1份、早强剂0.9
‑
1.9份、引气剂0.5
‑
1份。
[0006]进一步地，生石灰粉为钙质生石灰粉，氧化镁的含量≤4%。
[0007]进一步地，激发剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：水玻璃：氢氧化钠=2
‑
3：1。
[0008]进一步地，激发剂中水玻璃的模数为2.7
‑
2.9进一步地，离子替换剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：氯化铝：氯化钙=1:2
‑
3。
[0009]进一步地，腐殖酸降解剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：碳酸氢钠：高铁酸钾=2
‑
3:1。
[0010]进一步地，减水剂为萘系减水剂。
[0011]进一步地，助磨剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：滑石：糖蜜=8
‑
10:1。
[0012]进一步地，早强剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：氯化钠：亚硝酸钠：三乙醇胺=6
‑
8:8
‑
10:1。
[0013]进一步地，引气剂为木质素磺酸钠。
[0014]将硅酸盐水泥、生石灰粉、废玻璃粉、粉煤灰、激发剂、离子替换剂、腐殖酸降解剂、减水剂、助磨剂、早强剂和引气剂分别送入球磨机中进行研磨，研磨过80μm的方孔筛，然后混合均匀，即可。
[0015]本专利技术所具有的优点和有益效果是：本专利技术固化剂主要解决北方高腐殖酸黏土土壤中腐殖酸对土壤固化中所带来不利影响，能有效地改善固化土的强度、耐久性能等。且此固化剂利用了固废来替代部分硅酸盐水泥，以实现废物利用。其中硅酸盐水泥中硅酸三钙(3CaO
·
SiO2)、硅酸二钙(2CaO
·
Al3O2)水化时会生成Ca(OH)2，腐殖酸与二价或高价盐基离子形成的盐类溶解度相当低会发生沉淀，腐殖酸羧基和酚基与Ca
2+
，腐殖酸很快与水泥水化产物Ca(OH)2产生反应，从而大大减弱固化土体系中的火山灰反应，使之不能生成大量的C
‑
S
‑
H和C
‑
A
‑
H，阻碍了固化土强度的发展。腐殖酸降解剂中碳酸氢钠的适当掺入，可中和有机质中羧基、酚羟基等酸性基团，提高固化淤泥的pH值，改善水泥水化的反应环境。高铁酸钾作为一种强氧化剂可充分将有机质转化为单体分子进一步将苯酚类、羧酸类物质完全氧化为 CO
2 和H2O。反应式如下：R
‑
C6H4OH+FeO
42
‑
→
Fe(OH)3↓
+OH
‑
+H2OR
‑
COOH+ FeO
42
‑
→
Fe(OH)3↓
+OH
‑
+H2O引入离子替换剂中引入高价阳离子（Al
3+
、Ca
2+
），与黏土矿物表面低价阳离子（K
+
、Na
+
）进行交换吸附，减小吸附水膜厚度，引起土颗粒的絮凝。同时腐殖酸降解剂中高铁酸钾被碳酸氢钠还原，Fe
4+
转化为 Fe
3+
，游离的Fe
3+
与黏土矿物表面低价阳离子交换吸附，也减薄了双电层厚度；在碱性环境下萘系减水剂有较高的减水效果，因空间位阻作用使水泥颗粒分开，水泥浆体中絮凝结构解体，使游离水被释放出来，水泥颗粒间流动性增强，增强水化反应；滑石、糖蜜所组成的助磨剂使在球磨机中研磨时消除细粉的粘附和聚集，加速物料的粉磨过程，提高粉磨效率，降低单位粉磨电耗，提高产量；废玻璃粉与粉煤灰可通过物理粉磨与碱性激发剂共同作用下使Si
‑
O、Al
‑
O键断裂，使Si
‑
O
‑
Al的网格聚合度降低，激发潜在的活性，与Ca(OH)2发生水化反应，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙凝胶，以减少水泥的用量，达到固废利用，节能环保。水玻璃提供碱性环境、加固土体除生成沉淀填塞孔隙、在土颗粒间的化学胶结作用增加土颗粒间的胶结力，同时水玻璃可加快水泥土结构的形成，固化土的强度，减小渗透性，具有强度高、耐水性强、吸水保水性好，且成本低廉的优点。氯化钠、亚硝酸钠、三乙醇胺组成的早强剂能加速铝酸三钙的溶解和水化产物的晶体析出，提高早期强度，延长水泥的凝结时间。
具体实施方式
[0016]为了进一步说明本专利技术，下面结合实施例对本专利技术进行详细地描述，但不能将它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0017]实施例1：本实施例寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥17kg、生石灰粉21kg、废玻璃粉36kg、粉煤灰9kg、激发剂9kg、离子替换剂3kg、腐殖
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，其特征在于包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥16
‑
18份、生石灰粉20
‑
22份、废玻璃粉35
‑
38份、粉煤灰8
‑
10份、激发剂6
‑
10份、离子替换剂2
‑
3份、腐殖酸降解剂0.9
‑
2份、减水剂1
‑
2份、助磨剂0.54
‑
1.1份、早强剂0.9
‑
1.9份、引气剂0.5
‑
1份。2.根据权利要求1所述寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，其特征在于：所述生石灰粉为钙质生石灰粉，氧化镁的含量≤4%。3.根据权利要求1所述寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，其特征在于：所述激发剂是由以下组分按下述重量份数比组成的：水玻璃：氢氧化钠=2
‑
3：1。4.根据权利要求1所述寒冷地区高腐殖酸多固废耦合软土固化剂，其特征在于水玻璃的模数为2.7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兰兰，张延年，
申请(专利权)人：吉林建筑科技学院，
类型：发明
国别省市：