【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于建筑材料，具体涉及全固废流态固化土及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，预拌流态固化土作为一种新颖的回填材料崭露头角，广泛应用于各类填筑工程之中。作为一种质量稳定且强度适中的工程材料，预拌流态固化土不仅适用于市政管廊基槽、管网铺设、建筑物深基坑回填等常规场景，还能有效应对狭窄或不规则空间回填的难题，以及矿山采空区的治理，显著减少了因空间局限导致的机械夯实困难及沉降不均等问题，从而有效规避了潜在的工程隐患。然而，现有预拌流态固化土技术体系仍面临两大挑战：其一，当前的研究大多依赖水泥或水泥熟料作为主要基材，并辅以粉煤灰、矿渣等材料制备流态固化土，其中水泥的比例偏高；鉴于水泥的生产伴随着高能耗与高碳排放，水泥行业约占全国二氧化碳排放总量的15％，这一环境问题不容忽视；其二，为了赋予预拌流态固化土理想的流动性，当前的制备工艺中往往需要添加远超固化剂水化实际需求的水量，这一做法虽确保了材料的流动性，但在后续的干燥过程中却易引发显著的体积收缩与开裂风险，进而对工程质量构成了潜在的威胁。因此，利用固废研制出高流动性、高强度、低收缩的流态固化土具有显著的意义。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足而提供一种全固废流态固化土及其制备方法，该全固废流态固化土具有流动性好、强度高、体积稳定性好、成本低廉等优点，适用于各种地基回填、场地平整等工程。
2、本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
3、一种全固废流态固化土，按重量份
4、上述方案中，所述改性赤泥的制备方法包括以下步骤：将赤泥脱水干燥得到赤泥粉末，称取1-3g赤泥粉末与0.1-1ml的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷混合后添加至10-30ml水中，超声振荡5-15分钟以分散均匀，然后滴加1-3ml的0.05-0.15mol/l过氧化氢溶液，使用盐酸调节ph值至3-4，将所得混合物转移至反应釜中，将反应釜置于40-60℃的磁力搅拌器中，保持搅拌状态进行水解反应20-40分钟，再缓慢滴加3-8ml的质量浓度8％的对氨基苯磺酸钠水溶液，同时保持搅拌状态以1-3℃/s的速率升温至80-100℃，之后保持密封状态，保持压力在0.5-1mpa之间继续反应0.5-1.5小时，反应结束后过滤、洗涤、烘干，在500-700℃下焙烧1.5-2.5h，冷却后研磨20-40min得到所述改性赤泥。
5、上述方案中，所述改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：
6、(1)将硅藻土脱水干燥得到硅藻土粉末与质量浓度3％-8％的柠檬酸水溶液按硅藻土粉末与柠檬酸水溶液质量比为1:(4-6)混合，室温下搅拌1-3小时后过滤、洗涤、烘干得到预处理硅藻土；
7、(2)将预处理硅藻土与质量浓度2％-5％的聚乙烯醇水溶液按预处理硅藻土与聚乙烯醇水溶液质量比为1:(9-11)混合，在50-70℃下搅拌3-5小时后过滤、洗涤、烘干，在400-600℃下焙烧1.5-2.5h，冷却后研磨10-30min得到所述改性硅藻土。
8、上述方案中，所述超分散剂的制备方法包括以下步骤：
9、1)将90-110g木质素溶解在180-220ml二甲基亚砜中，加热至60-70℃，缓慢滴加45-55g硫酸二甲酯，保持温度在60-70℃进行磺化反应2-3小时，磺化反应结束后，缓慢加入25-35g丙烯酸和1.5-2.5g对甲苯磺酸，在70-80℃继续反应3-4小时，反应结束后，通过调节ph至中性、洗涤和干燥得到改性木质素；
10、2)将35-45g乙二醇和25-35g马来酸酐在130-170ml甲苯中加热至120-140℃，加入0.8-1.2g钛酸酯类催化剂，在120-140℃进行酯化反应4-6小时，酯化反应结束后，加入50-70g聚乙二醇保持120-140℃继续反应2-4小时，反应结束后，通过蒸馏得到大单体a；
11、3)将70-80g改性木质素和15-25g大单体a溶解在90-110ml去离子水中，加热至80-90℃，依次加入1-5g甲基丙烯磺酸钠、1-5g烯丙醇聚氧乙烯醚和0.8-1.2g过氧化苯甲酰，在氮气保护下，于80-90℃进行共聚反应3-6小时，反应结束后，通过调节ph至中性、过滤、干燥得到所述超分散剂。
12、上述方案中，所述脱硫石膏为燃煤发电厂的烟气脱硫副产品，所述脱硫石膏中ca(so4)(h2o)2的含量不低于85％。
13、上述方案中，所述铁尾矿渣细度模数为0.7-1.5，所述铁尾矿渣中cao和sio2总含量为50％-60％。
14、上述方案中，所述粘土最大粒径≤20mm，所述粘土中有机质含量≤5.0wt％。
15、上述方案中，所述膨胀剂为氧化镁类膨胀剂。
16、上述方案中，所述内养护剂为高分子吸水树脂，其吸水率不低于200g/g。
17、本专利技术还提供上述全固废流态固化土的制备方法，包括以下步骤：按配比称取改性赤泥、改性硅藻土、脱硫石膏、铁尾矿渣、粘土、超分散剂、膨胀剂、内养护剂，混合均匀后加入水搅拌3-5min即得所述全固废流态固化土。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、(1)本专利技术提出了一种全新的全固废流态固化土，通过采用改性赤泥、改性硅藻土、脱硫石膏等多种固废材料，搭配合理的配比，实现了对固废资源的高效利用，减少了环境污染，制备的流态固化土具有高流动性、强度高、自密实、体积稳定性好等优良性能，适用于各类复杂施工环境。
20、(2)本专利技术提供了一种全固废流态固化土的制备方法，通过引入3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和过氧化氢等化学试剂，对赤泥进行表面改性和结构修饰，提高了赤泥的分散性和活性，从而增强了其在固化土中的性能；在改性过程中，过氧化氢的氧化作用有助于去除赤泥中的杂质，而3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷的引入则增强了赤泥颗粒与基体材料的结合力，增强固化土的强度和稳定性。
21、(3)本专利技术提供的制备方法中采用柠檬酸和聚乙烯醇对硅藻土进行两步改性处理，不仅提高了硅藻土的分散性和稳定性，还通过引入有机官能团增强了硅藻土与基体材料的相容性和粘结力，有助于硅藻土在固化土中发挥更好的增强作用。
22、(4)本专利技术提供的制备方法中创新地结合了木质素磺化、聚乙二醇酯化和共聚反应等多个步骤，得到了含有磺酸基、羧酸根、酯基、羟基和醚基等多种极性官能团的复杂结构，这种结构赋予了超分散剂优异的分散性能和稳定性，其吸附在土颗粒表面，通过静电斥力、空间位阻以及水化膜润滑作用显著提高土颗粒间的分散性，释放出被土颗粒包裹的自由水，在保证流动性相同的条件下可以大幅降低流态固化土需水量，有助于提升固化土强度并减少其收缩。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全固废流态固化土，其特征在于，按重量份数计，包括以下各组分：改性赤泥25-45份、改性硅藻土25-45份、脱硫石膏10-30份、铁尾矿渣90-110份、粘土35-55份、超分散剂0.01-1份、膨胀剂0.01-2份、内养护剂0.01-0.5份、水75-125份。
2.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述改性赤泥的制备方法包括以下步骤：将赤泥脱水干燥得到赤泥粉末，称取1-3g赤泥粉末与0.1-1mL的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷混合后添加至10-30mL水中，超声振荡5-15分钟以分散均匀，然后滴加1-3mL的0.05-0.15mol/L过氧化氢溶液，使用盐酸调节pH值至3-4，将所得混合物转移至反应釜中，将反应釜置于40-60℃的磁力搅拌器中，保持搅拌状态进行水解反应20-40分钟，再缓慢滴加3-8mL的质量浓度8％的对氨基苯磺酸钠水溶液，同时保持搅拌状态以1-3℃/s的速率升温至80-100℃，之后保持密封状态，保持压力在0.5-1MPa之间继续反应0.5-1.5小时，反应结束后过滤、洗涤、烘干，在500-700℃下焙烧1.5-2.5
3.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述改性硅藻土的制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述超分散剂的制备方法包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述脱硫石膏为燃煤发电厂的烟气脱硫副产品，所述脱硫石膏中Ca(SO4)(H2O)2的含量不低于85％。
6.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述铁尾矿渣细度模数为0.7-1.5，所述铁尾矿渣中CaO和SiO2总含量为50％-60％。
7.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述粘土最大粒径≤20mm，所述粘土中有机质含量≤5.0wt％。
8.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述述膨胀剂为氧化镁类膨胀剂。
9.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述内养护剂为高分子吸水树脂，其吸水率不低于200g/g。
10.权利要求1-9任意一项所述的全固废流态固化土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比称取改性赤泥、改性硅藻土、脱硫石膏、铁尾矿渣、粘土、超分散剂、膨胀剂、内养护剂，混合均匀后加入水搅拌3-5min即得所述全固废流态固化土。
...【技术特征摘要】
1.一种全固废流态固化土，其特征在于，按重量份数计，包括以下各组分：改性赤泥25-45份、改性硅藻土25-45份、脱硫石膏10-30份、铁尾矿渣90-110份、粘土35-55份、超分散剂0.01-1份、膨胀剂0.01-2份、内养护剂0.01-0.5份、水75-125份。
2.根据权利要求1所述的全固废流态固化土，其特征在于，所述改性赤泥的制备方法包括以下步骤：将赤泥脱水干燥得到赤泥粉末，称取1-3g赤泥粉末与0.1-1ml的3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷混合后添加至10-30ml水中，超声振荡5-15分钟以分散均匀，然后滴加1-3ml的0.05-0.15mol/l过氧化氢溶液，使用盐酸调节ph值至3-4，将所得混合物转移至反应釜中，将反应釜置于40-60℃的磁力搅拌器中，保持搅拌状态进行水解反应20-40分钟，再缓慢滴加3-8ml的质量浓度8％的对氨基苯磺酸钠水溶液，同时保持搅拌状态以1-3℃/s的速率升温至80-100℃，之后保持密封状态，保持压力在0.5-1mpa之间继续反应0.5-1.5小时，反应结束后过滤、洗涤、烘干，在500-700℃下焙烧1.5-2.5h，冷却后研磨20-40min得到所述改性赤泥。
3.根据权利要求1所述的全固废流态固...
【专利技术属性】
技术研发人员：程铠，杨守成，罗英杰，贾洋，张剑峰，刘仕琪，王剑，孙万万，周紫晨，曾明，张冰，
申请(专利权)人：中冶武汉冶金建筑研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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