【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于绿色低碳建筑材料领域，具体涉及回收gfrp粉末制备地聚物快速固化黏土的制备方法，以及基于生命周期理论对地聚物土壤固化剂进行环境评估分析。
技术介绍
1、土壤固化剂是一种新型绿色建筑材料，可将其添加到土壤中与矿物发生化学反应从而破坏矿物结构，来达到工程需要的性能指标，可用于各种建筑物的地基处理、地质灾害防治、水利水电工程防渗堵漏等领域。传统土壤固化剂主要为水泥和石灰，水泥改性固化土虽然具有较高的强度，但固化时排放大量co2，同时水泥土易开裂；石灰固化土壤时间较长。因此，开发新型土壤固化材料具有重要的工程意义和环境意义。
2、地聚物是采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料，在碱激发剂作用下形成硅氧四面体与铝氧四面体三维网格聚合胶凝体，是低成本、高性能环保型材料，生产过程中耗能低，可替代水泥用于土木、纺织、防火、重金属固化、高性能复合材料等多个领域。
3、玻璃纤维复合材料(gfrp)主要含有约70％的玻璃纤维和30％的树脂，玻璃纤维粉末在碱溶液中能释放硅氧四面体与铝氧四面体，合成钙-硅铝聚合物。工程结构中复合材料热固性树脂主要有环氧，乙烯基和不饱和树脂等类型。以环氧树脂为例，适量的环氧树脂颗粒不仅可以填充土体中较大的孔隙，增加固化土的密实性，而且能在地聚合产物之间形成聚合物桥，缓解荷载引起的内应力，发挥增韧作用，由此可知，回收gfrp粉末无需进行纤维和树脂分离，在碱激发作用下能生成胶凝体，替代水泥类土壤固化剂，解决环境和资源问题。
4、目前已有将回收gfrp粉末与矿渣协同制备地
5、本专利采用回收gfrp粉末和矿渣作为原料制备地聚物用于固化土壤，有助于国家实现碳中和目标，且地聚物固化土具有资源消耗小，能耗低等特点，具有显著的经济、环保与社会效益。可提高工程结及和建筑地基修复加固的可靠性、经济性和有效性，促进工程结构向“高效、耐久、生态”方向发展。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对传统水泥类土壤固化剂以及矿渣地聚物固化土体易开裂特点，提供一种回收gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土及制备方法，以回收gfrp粉末和矿渣为原材料通过合理设计制备土壤固化剂，达到地聚物快速固化土体的目的。
2、本专利技术采用的技术方案为：一种回收gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土，按照《软土地基深层搅拌加固法技术规程》(ybj 225-91)要求实现黏土的快速固化，使其一天无侧限抗压强度不低于0.3mpa，设计配比如下：
3、回收gfrp粉末与矿渣粉混合后组成前驱材料，按重量份数计：回收gfrp粉末20份～40份，矿渣60份～80份，黏土70份～80份，碱溶液100份～200份，碱溶液浓度8.7m～10.2m，碱溶液模数1.2，液固比：1.0～1.4。
4、进一步地，所述回收gfrp粉末的主要化学成分为：cao为20.57％、mgo为3.45％、al2o3为10.62％、sio2为33.71％、fe2o3为0.63％、so3为0.98％、k2o为0.32％、na2o为0.21％、loss为28.12％；
5、所述矿渣的主要化学成分为：cao为34.15％、mgo为6.04％、al2o3为17.78％、sio2为34.46％、fe2o3为1.03％、so3为1.65％、k2o为0.27％、na2o为0.39％、loss为0.84％；
6、所述黏土的主要化学成分为：cao为6.99％、mgo为5.16％、al2o3为25.03％、sio2为45.36％、fe2o3为9.50％、so3为0.10％、k2o为3.85％、na2o为1.97％、loss为0.76％。
7、进一步地，所述回收gfrp粉末和矿渣的粒径不超过100μm，黏土的d90不超过75μm，其中d90为颗粒累积分布含量为90％的粒径。
8、上述回收gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土的制备方法主要步骤如下：
9、1)先将黏土105℃温度下烘干后碾碎并挑出杂质，过2mm筛。
10、2)然后在行星式水泥胶砂搅拌机倒入上述重量份数的gfrp粉末、矿渣和黏土，低速干拌1min。
11、3)然后注入静置24小时的碱激发剂溶液，搅拌10min至均匀。
12、4)搅拌完成后立即进行成型，将直径39.1mm×高80mm圆柱形模具固定在振动台，把拌合物分两层装进模并插捣，每层从边缘向中间插捣，并在振动台上振实成型，刮平表面并覆盖保鲜薄膜；渗透试件采用70×80×30mm试模，装入拌合物成型后带模养护。
13、5)标准养护室(温度(20±2)℃，湿度＞95％)下静置24小时后脱模，并在标准条件下养护至相应龄期。
14、本专利技术地聚物固化黏土早强的关键在于配合比设计。玻璃纤维复合材料(gfrp)中纤维最主要的组分为sio2和al2o3，在碱溶液中能释放硅氧四面体与铝氧四面体，合成钙-硅铝聚合物，而黏土矿物中所含的伊利石、高岭石和钠长石也在强碱环境下会释放出游离的si离子和al离子并发生地聚合反应生成凝胶，由gfrp粉末/矿渣基地聚物发生地聚合反应生成的凝胶以及黏土本身被碱溶液激发活性生成的凝胶共同包裹着黏土颗粒并填充颗粒间的孔隙，从而提高黏土强度；低钙粉煤灰、偏高岭土等低钙材料需要较高的温度才能被激发活性，矿渣地聚物在室温下即可固化土体，但容易产生微裂纹，影响其性能，因此可以利用回收的gfrp粉末部分替代矿渣在碱激发作用下生成胶凝体，替代水泥类胶凝材料固化黏土。
15、本专利技术的有益效果：
16、1)可设计性强
17、回收gfrp粉末/矿渣基地聚物能充分利用硅铝酸盐系纤维的碱激发活性，改善矿渣地聚物固化土易产生裂纹的特点，弥补传统水泥基土壤固化剂干缩大、易开裂、水稳性较差的特点。
18、2)性能优化
19、本专利技术获得了最优gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土的配比。当20％回收gfrp粉末替代矿渣，gfrp粉末和矿渣总质量占黏土质量的30％时，地聚物固化黏土养护1d无侧限抗压强度可达2.89mpa，满足《长江重要堤防隐蔽工程薄防渗墙施工技术检验标准》及《水利水电单元工程施工质量验收评定标准—堤防工程》sl 634-2012要求，达到快速固化土体的效果。
20、3)节能环保
21、回收gfrp粉末无需进行纤维和树脂分离，与矿渣在碱激发作用下生成胶凝体，替代水泥基材料作为土壤固化剂，可有效缓解水泥在生产过程中能耗大，排本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种回收GFRP粉末/矿渣基地聚物固化黏土，其特征在于：包括以下重量份的物质组成：回收GFRP粉末20份～40份，矿渣60份～80份，黏土70份～80份，碱溶液100份～200份，其中碱溶液浓度为8.7M～10.2M；碱溶液模数为1.2；液固比：1.0～1.4。
2.根据权利要求1所述的回收GFRP粉末/矿渣基地聚物固化黏土，其特征在于：所述回收GFRP粉末的主要化学成分为：CaO为20.57％、MgO为3.45％、Al2O3为10.62％、SiO2为33.71％、Fe2O3为0.63％、SO3为0.98％、K2O为0.32％、Na2O为0.21％、Loss为28.12％；
3.根据权利要求1所述的回收GFRP粉末/矿渣基地聚物固化黏土，其特征在于：所述回收GFRP粉末和矿渣的粒径不超过100μm，黏土的d90不超过75μm，其中d90为颗粒累积分布含量为90％的粒径。
4.根据权利要求1、2或3所述的回收GFRP粉末/矿渣基地聚物固化黏土的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种回收gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土，其特征在于：包括以下重量份的物质组成：回收gfrp粉末20份～40份，矿渣60份～80份，黏土70份～80份，碱溶液100份～200份，其中碱溶液浓度为8.7m～10.2m；碱溶液模数为1.2；液固比：1.0～1.4。
2.根据权利要求1所述的回收gfrp粉末/矿渣基地聚物固化黏土，其特征在于：所述回收gfrp粉末的主要化学成分为：cao为20.57％、mgo为3.45％、al2o3为10.62％、si...
【专利技术属性】
技术研发人员：王俊，吴杰，谢振莹，李铭华，孙祥志，罗京蕾，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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