本发明专利技术涉及一种固化稳定力学性质较差土壤的固化剂，尤其是一种能快速提高土壤强度的早强型固化剂及其制备方法和应用，所述固化剂包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，其中过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4，使用时将配方量的原料均匀搅拌，形成粉状固化剂；该土壤固化剂不仅能应用在重金属污染过的土壤中，也能应用在疏浚淤泥上。本发明专利技术提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种固化稳定力学性质较差土壤的固化剂，尤其是一种能快速提高土壤强度的早强型固化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
土壤固化剂是一种能够在常温下显著提高土壤力学性质的材料。现有的土壤固化剂采用水泥、石灰、粉煤灰等材料简单混合而成。这种土壤固化剂虽然取材方便，但是固化土早期强度低，抗渗能力差。此外，土壤中不同重金属最佳稳定所需pH值不同，如重金属铜（Cu）的最佳固化稳定pH值为7左右，而重金属铅（Pb）的最佳固化稳定pH值为10左右，而现有的土壤固化剂是无法调节pH值的。由此可见，有必要提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。另一方面，在航道、输水河道的清淤和港口新建、扩建工程中，通常会产生大量的疏浚淤泥，而使用现有的土壤固化剂处理淤泥，会因固化淤泥早期强度低使淤泥处理时间长，从而需设置大量陆地储泥场。因此，有必要提供一种土壤固化剂，能够提高固化淤泥的早期强度，从而缩短淤泥的处理时间和占地面积。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是：提供一种土壤固化剂，以使固化土的早期强度高，渗透性低，pH可调。本专利技术还提供了上述土壤固化剂的制备方法。本专利技术还提供了上述土壤固化剂的应用。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：一种早强型土壤固化剂，包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，所述过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4。本专利技术的上述技术方案，之所以能提高固化土的早期强度，缩短固化土后期强度形成时间，是由于过烧氧化镁与磷酸盐混合后，会不断发生化学反应，产生化合物，此化合物形成的胶凝颗粒形成对土体颗粒的包裹，同时填充土体孔隙。如磷酸盐以磷酸二氢钾为例，则两者反应产生化合物为K型鸟粪石( )，通过分析SEM图谱发现土体孔隙减少，密实度提高，显著提高了被处理土的强度。所述的固化剂中，当磷酸盐以磷酸二氢钾为例时，当过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4时，经过物质的量转化为质量后，过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值范围为0.25-1.18。在0.25-1.18重量范围时既能够调节所需pH，两者之间又能够充分反应，早强效果明显。当小于0.25时，磷酸二氢钾偏多，固化剂的早强效果得不到体现。当大于1.18时，固化剂的强度反而降低。其它的磷酸盐采用相同的转换规则。本专利技术的上述技术方案，能降低渗透性，是由于固化剂反应形成的胶凝颗粒对土体颗粒产生包裹，同时填充土体孔隙，土体孔隙减少，密实度提高。本专利技术的上述技术方案，具有的pH可调性，能为重金属创造适宜的固化稳定环境，使得重金属的浸出浓度低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范，使土壤步入可持续的良性循环中。这是通过调整过烧氧化镁和磷酸盐的组分含量实现的，具体根据土壤中重金属的成分不同调节死烧氧化镁和磷酸盐的比例。如要固化稳定重金属铜（Cu），可以调节过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-1.5之间。如要固化稳定重金属铅（Pb），可以调节过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为3.5-4之间。作为优选，上述土壤固化剂的组分还包括缓凝剂，所述缓凝剂的含量小于过烧氧化镁重量的8%。加入缓凝剂可以增加固化剂的水化反应时间，增加施工操作时间，使固化剂能与土体充分混合。但是，缓凝剂加入量过多，会使过烧氧化镁与磷酸盐反应的速度变慢。因此，缓凝剂加入量小于过烧氧化镁重量的8%，是较优的范围。其中，缓凝剂可为硼酸，或硼砂，或二者的组合。其中，磷酸盐可为磷酸二氢钾，或磷酸二氢铵，或磷酸氢二铵，或过烧磷酸钙，或上述至少两种物质的的组合。上述早强型土壤固化剂的制备方法，将配方量的原料均匀搅拌，形成粉状固化剂。本专利技术的土壤固化剂，既可以集中处理各种重金属污染过的废弃土壤，也可以原地处理地基土。应用时，先将土壤固化剂混合均匀，再加适量的水，搅拌形成均匀的溶液，喷撒在土壤上。作为优选，所述水的加入量为过烧氧化镁与磷酸盐固体重量之和的10%-18%。水量在10%-18%范围时，固化剂能与水拌合均匀、充分反应，并使固化剂有效发挥其早强特性。作为优选，所述土壤固化剂与土壤的重量比值为15%-20%。本专利技术的土壤固化剂，还可应用于疏浚淤泥固化、围海造陆、道路工程等。将本专利技术应用于河道疏浚淤泥中能够快速提高其强度，从而可以使疏浚淤泥土应用于其他工程中，减少了其占地时间。具体应用方法与上述应用于土壤的方法相同。本专利技术提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。本次实施所用的原材料为：土壤选用杭州滨江处的含Cu、Zn离子污染的粉土，含水率为25%。过烧氧化镁：为轻质碳酸镁经过1400℃高温煅烧而成。其中，所述的过烧氧化镁的目数为200，纯度为92.62%。磷酸盐：采用磷酸二氢钾，工业级，分析纯，含量大于 99%，白色粉状结晶，易溶于水。缓凝剂：采用硼酸。实施例1：首先制备土壤固化剂：过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值为1.18，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为4，硼酸含量为过烧氧化镁的质量的4%，三者混合均匀。加水溶解，所需添加的水份为磷酸二氢钾与过烧氧化镁固体质量总和的18%，搅拌均匀。然后将土壤、固化剂倒入搅拌器中，所述固化剂的含量大约为土壤重量的15%，在搅拌均匀后，根据土工实验规范要求，将污泥制成直径为3.91cm和高度为8cm的试样，制样完成后放置于养护室内，五个小时后脱模，脱模后测无侧限抗压强度值大约为270kPa，固化土pH值为9～10，重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。实施例2：在实施例1的基础上，仅将固化剂与污染土重量比调整为20%，所获样块的无侧限抗压强度值大约为320kPa，固化土pH值为9～10。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。实施例3：在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为1.1，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为3.74，所获样块的无侧限抗压强度值大约为250kPa，固化土pH值为9～10。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。实施例4：在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为0.9，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为3.06，所获样块的无侧限抗压强度值大约为215kPa，固化土pH值为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种早强型土壤固化剂，其特征在于：包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，所述过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85?4。
【技术特征摘要】
1.一种早强型土壤固化剂，其特征在于：包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，所述过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4。
2.如权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于：还包括缓凝剂，所述缓凝剂的含量小于过烧氧化镁重量的8%。
3.如权利要求2所述的土壤固化剂，其特征在于：所述缓凝剂为硼酸，或硼砂，或二者的组合。
4.如权利要求1或2或3所述的土壤固化剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸二氢钾，或磷酸二氢铵，或磷酸氢二铵，或过烧磷酸钙，或上述至少两种物质的的组合。
5.如权利要求1或2或3或4所述的土壤固化剂的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，周阳敏，陈晓庆，雍思明，施维，陈醒，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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