一种碱渣轻质土及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种碱渣轻质土及其制备方法与应用。所述碱渣轻质土，其特征在于：包括碱渣、水泥、矿渣、发泡剂和水，水固比为0.55～0.75，湿密度为500～900 kg/m3；所述碱渣为氨碱法生产纯碱产生的工业废弃物；所述水固比为水与固体的质量比，其中固体包括水泥、碱渣和矿渣。本发明专利技术要求保护的碱渣轻质土既能有效使用工业废料碱渣，又能节约水泥，从而大幅度降低轻质土的成本，且能避免碱渣对环境的污染。碱渣轻质土的制备流程简单，生产效率高，能大量应用于道路路基工程，是一种高性能、造价低、环保的新型材料，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种碱渣轻质土及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及土木建筑材料及环保领域，具体涉及一种碱渣轻质土及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]碱渣(Soda Residue,SR)是盐化工业氨碱法生产纯碱(Na2CO3)过程中产生的固体废弃物，又称白泥。据统计，中国纯碱年产量已达1000万吨以上，由此产生的碱渣每年达300万吨。碱渣的堆放占用了本就稀缺的土地资源，而且造成土壤盐渍化、空气粉尘污染和地下水污染，严重影响环境。此外，我国碱渣的综合利用率低，仅有3％～4％。
[0003]此外，我国道路工程迅速发展，将意味着对路基填料、地基处理换填土等土石料的需求量增加。随着近年来各地区对绿色生态的逐步重视，相关单位已经禁止在当地开采传统碎石土填料，造成当地填筑材料缺乏。道路建设单位只能从外地购买填料，路途较长，运费昂贵，造成填料成本过高。
[0004]如能结合各地区高速公路建设，大量消纳当地碱渣固体废弃物，利用碱渣作为原材料制备碱渣轻质土，应用于道路路基工程；不仅能解决土源填料缺乏的问题，还能大量消化吸纳固体工业废弃物(碱渣)，改善环境、置换开发固废堆积场地，具有重大经济社会与环境效益。

技术实现思路

[0005]为了实现碱渣的再利用，本专利技术提供了一种碱渣轻质土及其制备方法与应用。本专利技术以工业废弃料
‑
碱渣为原材料，制备方法简单，且具有绿色环保的特点。
[0006]为解决现有技术问题，本专利技术采取的技术方案为：
[0007]一种碱渣轻质土，包括碱渣、水泥、矿渣、发泡剂和水，水固比为0.55～0.75，湿密度为500～900kg/m3；所述碱渣为氨碱法生产纯碱产生的工业废弃物；所述水固比为水与固体的质量比，其中固体包括水泥、碱渣和矿渣，且固体占比20
‑
40％。
[0008]上述碱渣为氨碱法生产纯碱(Na2CO3)过程中产生的固体废弃物，又称白泥；碱渣比重为2.61，液限为37.7％，塑限为26.2％，塑性指数为11.5，pH为9.2～10.2；按照土壤分类标准，碱渣属于低液限粉土。
[0009]作为改进的是，所述水泥为42.5级及以上的通用硅酸盐水泥，符合现行国家标准《通用硅酸盐水泥》(GB 175)的规定。
[0010]作为改进的是，所述矿渣为粒化高炉矿渣微粉。
[0011]作为改进的是，所述发泡剂为高分子复合发泡剂，由该发泡剂发泡得到的泡沫，具有均匀、稳泡性好等优点，沉陷距、泌水量、消泡试验符合规范要求。
[0012]进一步改进的时，当发泡剂的稀释倍数为40时，泡沫密度为50
±
2kg/m3。
[0013]上述碱渣轻质土的制备方法，包括以下步骤：
[0014](1)制备浆体
[0015]按预设配合比称取碱渣、水泥、矿渣，充分拌合均匀后加入水拌合均匀，得浆体；
[0016](2)制备泡沫并测定其基本指标
[0017]用水稀释发泡剂，充分拌合形成混合液，借助发泡机产生泡沫，所述泡沫的泡沫密度为50
±
2kg/m3，标准泡沫柱静置1h的沉降距不应大于5mm，泌水量不应大于25mL；
[0018](3)制备泡沫轻质土浆料
[0019]在浆体中加入步骤(2)制备的泡沫，拌合均匀后得泡沫轻质土浆料，测定湿密度和流值，所述湿密度为500～900kg/m3和流值为160～200mm，在加入泡沫后，由于泡沫密度较小，易漂浮于浆料表层，导致上层浆料的密度偏小，拌合过程中应采用上下层翻拌，使泡沫和浆料混合均匀，从而制得均质碱渣轻质土浆料；
[0020](4)制样养护
[0021]将步骤(3)中制备的泡沫轻质土浆料浇筑入模，手动震动模具，48h后脱模，达到预设龄期后(养护)测定碱渣轻质土的强度、密度等参数。浇筑入模后震动模具，其目的在于避免碱渣轻质土中形成大孔隙，避免大孔隙降低碱渣轻质土的强度；此外，需要注意的是震动过程不宜使用振动台，原因在于碱渣轻质土浆料在振动台的振动作用下，泡沫逐渐外逸至浆料表层，从而呈现严重的分层现象，即下层密度大、上层密度小。
[0022]其中，所述模具内壁需涂抹脱模剂或油脂类材料，便于后期成型脱模；模具底端小孔需用标签纸粘住，避免漏浆。
[0023]上述碱渣轻质土替代土体在填充路基上的应用。
[0024]有益效果：
[0025]与现有技术相比，本专利技术一种碱渣轻质土及其制备方法与应用，具有如下优势：
[0026](1)本专利技术实现碱渣的再利用，有效解决碱渣占用土地资源和污染环境的问题，具有显著的经济和社会效益。
[0027](2)减少水泥的用量，从而降低轻质土的成本。
[0028](3)水泥水化反应产生的碱性环境，加上碱渣中的Ca(OH)2，两者能有效激发矿渣的活性，不需额外添加激发剂。
[0029](4)碱渣轻质土具有造价低、密度可调节、强度高、水稳性好、保温隔热、环保等优势。
附图说明
[0030]图1为碱渣轻质土硬化机理示意图；
[0031]图2为本专利技术碱渣轻质土的制备流程；
[0032]图3为本专利技术实施例所用碱渣的制备流程图。
具体实施方式
[0033]为了更好的理解本专利技术专利，下文将结合具体的实施例阐述本专利技术专利的内容，但本专利并不局限于下面涉及的具体实施例。
[0034]应当进一步阐明的是，此处所描述的具体实施例的目的在于：(1)解释本专利技术专利；(2)阐明本专利技术专利所述轻质土具有制作简单、造价低、强度高等优良特征；实施例并不用于限定本申请。
[0035]以下实施例中所用矿渣为粒化高炉矿渣微粉，购买于河北省石家庄市灵寿县德航矿产品有限公司。
[0036]所用碱渣采用如图3所示的流程图，采用氨碱法进行制备。
[0037]再按照表1列出的配方，如图2所示的流程图进行制备，得到不同的碱渣轻质土。此处需要强调的是，实施例1～5中，水泥、碱渣、矿渣的质量占比分别为：20％、40％、40％，设计湿密度从500kg/m3增大至900kg/m3。实施例6～10中，水泥、碱渣、矿渣的质量占比分别为：30％、30％、40％，设计湿密度从500kg/m3增大至900kg/m3。实施例11～15中，水泥、碱渣、矿渣的质量占比分别为：30％、40％、30％，设计湿密度从500kg/m3增大至900kg/m3。实施例16～20中，水泥、碱渣、矿渣的质量占比分别为：40％、30％、30％，设计湿密度从500kg/m3增大至900kg/m3。
[0038]表1碱渣轻质土的配合比
[0039][0040]其中，参照图2的流程图进行制备，具体步骤如下：
[0041](1)准备材料，包括碱渣、矿渣、水泥、水、发泡剂、脱模剂；
[0042](2)原材料检验，检验水泥的强度等指标；检验矿渣的等级、活性等指标；碱渣为干化碱渣粉，检验碱渣的氯离子含量。若不符合规范要求，需更换材料后方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碱渣轻质土，其特征在于：包括碱渣、水泥、矿渣、发泡剂和水，水固比为0.55～0.75，湿密度为500～900 kg/m3；所述碱渣为氨碱法生产纯碱产生的工业废弃物；所述水固比为水与固体的质量比，其中固体包括水泥、碱渣和矿渣，且固体占比20
‑
40%。2.根据权利要求1所述的碱渣轻质土，其特征在于，所述水泥为42.5级及以上的通用硅酸盐水泥。3.根据权利要求1所述的碱渣轻质土，其特征在于，所述矿渣为粒化高炉矿渣微粉。4.根据权利要求1所述的碱渣轻质土，其特征在于，所述发泡剂为高分子复合发泡剂。5.根据权利要求4所述的碱渣轻质土，其特征在于，当发泡剂的稀释倍数为40时，泡沫密度为50
±
2 kg/m3。6.基于权利要求1所述的碱渣轻质土的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松玉，王正成，汪建斌，黄蕾，丁思尹，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：