一种高掺量乳化碱渣土体增强材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种高掺量乳化碱渣土体增强材料及其制备方法和应用，本发明专利技术的高掺量乳化碱渣土体增强材料由乳化碱渣与稳定剂混合制备而成，具体过程为：将碱渣与水混合，使其处于乳液状态，得到乳化碱渣，再加入稳定剂，搅拌充分形成的乳液材料即为高掺量乳化碱渣土体增强材料。首先本发明专利技术采用乳液状态的碱渣，在施工过程中不会出现结块翻拌不均等情况，对碱渣保存降低了成本，且可以广泛利用目前残留的碱渣；施工难度大大降低，不需要特殊的现场土

【技术实现步骤摘要】
一种高掺量乳化碱渣土体增强材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于建筑材料
，涉及一种碱渣土体增强材料，特别涉及一种高掺量乳化碱渣土体增强材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]碱渣是氨碱法制碱过程中排放的废渣。我国氨碱法制碱可达421万t/年。由于氨碱法纯碱生产工艺的特点，每生产1t纯碱要向外排放0.3t的碱渣，一个年产80万t纯碱的工厂，每年用于废渣排放的费用约需1000万元。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染。
[0003]目前，将碱渣尤其是高掺量碱渣作为工程用土用于填垫工程，是大规模处理碱渣的有效途径，但将碱渣大量运用于道路土体增强材料及底基层土体改良中时，大掺量的碱渣带来许多施工问题，包含开裂，体积稳定性差，承载力降低，固
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固混合不均匀造成工程质量难以保证等问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，该碱渣土体增强材料由乳化碱渣与稳定剂组成，解决了碱渣废弃物处理困难的问题，变废为宝，具有明显的社会效益和经济效益，前景广阔。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，由乳化碱渣与稳定剂组成，其中稳定剂包含粉剂与水剂。
[0006]进一步，所述乳化碱渣由碱渣与水搅拌混合而成。
[0007]进一步，所述粉剂由以下质量份的原料组成：木制或竹制纤维0.2份，预胶化淀粉0.3份，聚丙烯酰胺0.2份，高炉矿渣0.3份；所述水剂由以下质量份的原料组成：苯丙乳液0.05份，碱激发剂0.05份。
[0008]进一步，所述木制或竹制纤维为木、竹干燥后加热碾压、浸泡、再烘干所制；所述预胶化淀粉为改性淀粉，具体为将淀粉用化学法或机械法将淀粉颗粒部分或全部破裂而得；所述聚丙烯酰胺为分子量18万的阳离子型聚丙酰胺物质；所述高炉矿渣粉为炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣，经破碎后所得，级别为S105；所述碱激发剂为浓度为10mol/l的氢氧化钠溶液。
[0009]本专利技术的进一步改进方案为：一种高掺量乳化碱渣土体增强材料的制备方法，包括以下步骤：将碱渣与水混合，使其处于乳液状态，得到乳化碱渣，再加入粉剂，搅拌充分形成高掺量乳化碱渣乳液材料，水剂混匀另存。
[0010]进一步的，所述碱渣、水、粉剂以及水剂的重量比为8﹕10﹕0.1﹕0.01；所述稳定剂由以下质量份的原料组成：木制或竹制纤维0.2份，预胶化淀粉0.3份，聚丙烯酰胺0.2份，高炉
矿渣0.3份；所述水剂由以下质量份的原料组成：苯丙乳液0.05份，碱激发剂0.05份。
[0011]进一步的，所述木制或竹制纤维为木、竹干燥后加热碾压、浸泡、再烘干所制；所述预胶化淀粉为改性淀粉，具体为将淀粉用化学法或机械法将淀粉颗粒部分或全部破裂而得；所述聚丙烯酰胺为分子量18万的阳离子型聚丙酰胺物质；所述高炉矿渣粉为炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣，经破碎后所得，级别为S105；所述碱激发剂为浓度为10mol/l的氢氧化钠溶液。
[0012]本专利技术的更进一步改进方案为：一种高掺量乳化碱渣土体增强材料在改良工程土中的应用。
[0013]进一步的，高掺量乳化碱渣土体增强材料在改良工程土中应用具体包括以下步骤：（1）将乳液状态的高掺量乳化碱渣土体增强材料均匀撒布至设计含水率并翻拌充分的路基或需改良的其他地基土表面或与工程土翻拌均匀，并实施第一次碾压；（2）将水剂撒布至初压土体表面，并立即开展第二次碾压后封膜养护；（3）24天后强度达到施工完成。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1.本专利技术采用碱渣与水混合，使其处于乳液状态，得到乳化碱渣，乳液状态的碱渣主要为强电解质饱和溶液与不溶性弱电解质，相比较于碱渣固体，其一，施工过程中不会出现结块翻拌不均等情况，对碱渣保存降低了成本，且可以广泛利用目前残留的碱渣；其二，施工难度大大降低，不需要特殊的现场土
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碱渣搅拌机械，简单撒布即可，液体自然流动使得材料混合更加均匀；其三，采用固体碱渣时，碱渣掺量难以突破10%，工程试验反映出的结果超过掺量的碱渣土不均匀膨胀吸水开裂现象严重，乳化碱渣可提高整体碱渣掺量；2.本专利技术采用的预胶化淀粉与聚丙烯酰胺改善了高掺量碱渣土最佳含水率调配难、含强电解质碱渣吸水率高导致土体增强材料含水率不稳定等问题。
[0015]3．本专利技术采用的纤维可提高由于高掺量碱渣土带来的体积不稳定问题，且可提高土体增强材料的韧性。
[0016]4．本专利技术采用的高炉矿渣粉与碱激发剂与多余的碱渣成分后期可在土中形成稳定强度的胶凝物质，提高土体承载力。
[0017]5. 区别于传统土体增强材料，本方法所得土体增强材料成本整体造价低廉，其中的稳定剂将粉剂与水剂分开，利于保存并大大提高了土体增强材料的工程性。
[0018]6. 细观上应用不同细度的纤维材料产生空间位阻效应，使得碱渣中的不溶物稳定的存在于乳液中，方便碱渣乳液施工保存过程中具有较长的时效性。
[0019]7.采用稳定剂的乳化碱渣施工得到的土体增强材料材料强度稳定且得到不同程度的提升，由于纤维作用其韧性抗弯性能均得到较大的提升。
[0020]8. 目前的碱渣利用掺量较低，而目前的碱渣废弃物产量巨大，本专利技术可使得碱渣掺量提高至15%以上，具体视工程现场土体含水率及土体特性确定。
具体实施方式
[0021]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细的介绍。注:本专利技术中实施例碱渣掺量均采用工程中的外掺法计算。
[0022]实施例1本实施例提供了一种高掺量乳化碱渣土体增强材料的制备方法及应用，具体包括以下步骤：（1）稳定剂备料：粉剂：.木（竹）制纤维0.2份；预胶化淀粉0.3份；聚丙烯酰胺0.2份；高炉矿渣0.3份；将预胶化淀粉，聚丙烯酰胺，高炉矿渣粉按比例混合均匀后继续加入纤维搅拌，形成纤维
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粉剂；水剂：碱激发剂0.05份；苯丙乳液0.05份；（2）将8份碱渣与10份水混合，使其处于乳液状态，得到乳化碱渣，后加入0.1份的粉剂，搅拌充分形成碱渣土体增强材料乳液材料；（3）与工程土翻拌均匀，形成碱渣含量5%的碱渣
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土复合物进行第一次压实；（4）紧接着将水剂0.01份撒布至初压土体表面，并压缩为5cm圆柱形标准试件，保鲜膜包裹养护；（5）充分养护24天后完成标准试件A1。
[0023]对比例为不掺外掺物质的素碱渣土，其碱渣含量为5%，材料试件为N1。
[0024]两组同时开展室内试验，碾压完成后，覆膜养护，并同步测试1
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72d内试件含水率，并进行同条件的压实度保持测定，并观察试件开裂情况及强度。
[0025]实验结果：材料试件N1与A1对比，对照组N1含水率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，其特征在于，由乳化碱渣与稳定剂组成，其中稳定剂包含粉剂与水剂。2.根据权利要求1所述的一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，其特征在于：所述乳化碱渣由碱渣与水搅拌混合而成。3.根据权利要求1所述的一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，其特征在于：所述粉剂由以下质量份的原料组成：木制或竹制纤维0.2份，预胶化淀粉0.3份，聚丙烯酰胺0.2份，高炉矿渣0.3份；所述水剂由以下质量份的原料组成：苯丙乳液0.05份，碱激发剂0.05份。4.根据权利要求3所述的一种高掺量乳化碱渣土体增强材料，其特征在于：所述木制或竹制纤维为木、竹干燥后加热碾压、浸泡、再烘干所制；所述预胶化淀粉为改性淀粉，具体为将淀粉用化学法或机械法将淀粉颗粒部分或全部破裂而得；所述聚丙烯酰胺为分子量18万的阳离子型聚丙酰胺物质；所述高炉矿渣粉为炼铁厂在高炉冶炼生铁时所得到的以硅铝酸钙为主要成分的熔融物，经水淬成粒后所得的工业固体废渣，经破碎后所得，级别为S105；所述碱激发剂为浓度为10mol/l的氢氧化钠溶液。5.如权利要求1所述的一种高掺量乳化碱渣土体增强材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将碱渣与水混合，使其处于乳液状态，得到乳化碱渣，再加入粉剂，搅拌充分形成高掺量乳化碱渣乳液材料，水剂混匀另存。6.根据权利要求5所述的一种高掺量乳化碱渣土体增强材料的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，朱胜雪，殷伟，曹明星，朱智凌，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：