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CN107032710A - 复合型土壤固化剂 - Google Patents

复合型土壤固化剂 Download PDF

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CN107032710A CN201710441973.2A CN201710441973A CN107032710A CN 107032710 A CN107032710 A CN 107032710A CN 201710441973 A CN201710441973 A CN 201710441973A CN 107032710 A CN107032710 A CN 107032710A
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刘旭飞
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Abstract

一种复合型土壤固化剂，以固硫灰为主要原料，并添加普通硅酸盐水泥、生石灰、激发剂、早强剂、硅灰、聚丙烯酰胺混合均匀而制成的一种复合型固化剂，具体是它是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥5～15份，固硫灰60～90份，激发剂3～8份，早强剂1～5份，硅灰1～3份，生石灰2～6份，聚丙烯酰胺0.02～0.1份。本发明具体是利用了电厂循环流化床固硫灰作为主要原材料，充分利用固硫灰中的二氧化硅、氧化铝等活性组分，变废为宝。本发明的复合型土壤固化剂能显著的改善路基结构，增强路基强度，在不改变施工条件的情况下，无侧限抗压强度可提高了30％以上，延长路基使用寿命，节约了筑路成本。

Description

复合型土壤固化剂
技术领域
本发明涉及一种土壤固化剂，具体是一种复合型土壤固化剂，属于建筑材料领域。
背景技术
循环流化床燃煤技术是新一代清洁燃煤技术，其几乎可以燃烧所有煤(如泥煤、褐煤、烟煤、贫煤、无烟煤、以及洗煤厂的煤泥)、煤矸石、焦炭、油页岩等，并能达到98％～99％的燃烧效率。其主要特点在于燃料和固硫剂同时加入锅炉，并在锅炉里多次循环脱硫反应时间长，脱硫率较高，一般都在90％以上。这种技术在环境保护和劣质煤的利用方面都有着很明显的优势，被认为是适合我国国情的清洁燃煤技术。循环流化床锅炉的炉内脱硫技术虽然减少大气污染排放，却带来了固硫灰的利用的问题。由于在燃煤固硫过程中需加入大量石灰石，灰渣的排放量比煤粉炉约高出30％～40％，循环流化床电厂还需建立庞大的储灰场，浪费了大量的人力物力，成为循环流化床电厂的极大负担。因此需要为固硫灰的开发与利用开辟新的途径，以固硫灰为成分的土壤固化剂便是其利用的途径，土壤固化剂是一种能对土壤进行物理化学性能进行处理，从而改变土壤组成机构，提高土壤强度、改善土质的一种添加剂。CN101906304A公开了一种土壤固化剂，包括下列重量份的组分：流化床燃煤固硫灰渣：1份；硅酸盐水泥：0.1～0.3份；水淬高炉矿渣0.2～0.6份；活性矿物掺和料：0.1～0.5份；活性激发剂：0.05～0.1份；碱金属的氢氧化物或碱土金属的氢氧化物：0～0.3份。
以上这些技术对于如何使土壤固化剂能明显改善路基结构，增强路基强度，延长路基使用寿命，并未给出具体的指导方案。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种复合型土壤固化剂，它不仅成本低，而且还能明显改善路基结构，增强路基强度，延长路基使用寿命，还能在一定程度上缓解大量固硫灰堆砌对环境的污染，为固硫灰的开发利用提供一种新的途径。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种复合型土壤固化剂，其技术方案在于所述的复合型土壤固化剂以固硫灰为主要原料，并添加(少量)普通硅酸盐水泥、生石灰、激发剂、早强剂、硅灰、聚丙烯酰胺混合均匀而制成的一种复合型固化剂，具体是它是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥5～15份，固硫灰60～90份，激发剂3～8份，早强剂1～5份，硅灰1～3份，生石灰2～6份，聚丙烯酰胺0.02～0.1份。
上述技术方案中，优选方案还可以是，所述的固硫灰为电厂循环流化床固硫灰(煤矸石发电厂循环流化床固硫灰)，其比表面积最好为400～700m2/Kg。上述的激发剂为五水偏硅酸钠、石膏、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种(的组合)。上述的生石灰为钙质石灰，其有效钙加氧化镁含量≥80％，消解时间3～8分钟。上述的早强剂为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或几种(的组合)。
所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥、固硫灰Kg、硅灰、生石灰、聚丙烯酰胺，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入激发剂和早强剂，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。将复合型土壤固化剂装袋密封保存。
上述技术方案中，优选方案还可以是，所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰70份，激发剂8份，早强剂1～5份，硅灰3份，生石灰5份，聚丙烯酰胺0.05份，激发剂为3份五水偏硅酸钠、5份石膏(的组合)，早强剂为1份二乙醇胺、1份三乙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰700Kg、硅灰30Kg、生石灰50Kg、聚丙烯酰胺0.5Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠30Kg、石膏50Kg、二乙醇胺10Kg、三乙醇胺10Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
上述技术方案中，优选方案还可以是，所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰75份，激发剂5份，早强剂3份，硅灰2份，生石灰3份，聚丙烯酰胺0.08份；激发剂为1份五水偏硅酸钠、4份硫酸钾(的组合)，早强剂为2份二乙醇胺、1份碳酸锂(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰750Kg、硅灰20Kg、生石灰30Kg、聚丙烯酰胺0.8Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠10Kg、硫酸钾40Kg、二乙醇胺20Kg、碳酸锂10Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
上述技术方案中，优选方案还可以是，所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥8份，固硫灰82份，激发剂3份，早强剂3份，硅灰1份，生石灰4份，聚丙烯酰胺0.02份；激发剂为1份硫酸钠、2份硫酸钾(的组合)，早强剂为0.8份三异丙醇胺、1.2份三乙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥80Kg、固硫灰820Kg、硅灰10Kg、生石灰40Kg、聚丙烯酰胺0.2Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入硫酸钠10Kg、硫酸钾20Kg、三异丙醇胺8Kg、三乙醇胺12Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
上述技术方案中，优选方案还可以是，所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥10份，固硫灰73.5份，激发剂6份，早强剂1～5份，硅灰1.5份，生石灰5.5份，聚丙烯酰胺0.1份；激发剂为4份石膏、2份硫酸钠(的组合)，早强剂为0.5份氢氧化锂、3份三异丙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥100Kg、固硫灰735Kg、硅灰15Kg、生石灰55Kg、聚丙烯酰胺1Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入石膏40Kg、硫酸钠20Kg、氢氧化锂5Kg、三异丙醇胺30Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
土壤固化剂是一种能对土壤进行物理化学性能进行处理，从而改变土壤组成机构，提高土壤强度、改善土质的一种添加剂。本发明的复合型土壤固化剂主要是以固硫灰为主要成分，固硫灰中活性的二氧化硅、氧化铝等组成在激发剂的作用下，发生一系列的物理化学变化，生成水硬性胶凝材料，从而提高了土壤的胶结性能，改善了土质。
本发明的复合型土壤固化剂是以固硫灰为主要成分的土壤固化剂，为固硫灰的开发与利用提供了新的途径。本发明具体是利用了电厂循环流化床固硫灰作为主要原材料，充分利用固硫灰中的二氧化硅、氧化铝等活性组分，变废为宝。本发明的复合型土壤固化剂能显著的改善路基结构，增强路基强度(在不改变施工条件的情况下，无侧限抗压强度可提高了30％以上)，延长路基使用寿命(使用寿命延长了35％以上)，可节约筑路成本30％以上。
综上所述，本发明不仅成本低，而且还能明显改善路基结构，增强路基强度，延长路基使用寿命，还能在一定程度上缓解大量固硫灰堆砌对环境的污染，为固硫灰的开发利用提供一种新的途径。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方法和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的各实施例。
实施例1：本发明所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰70份，激发剂8份，早强剂1～5份，硅灰3份，生石灰5份，聚丙烯酰胺0.05份，激发剂为3份五水偏硅酸钠、5份石膏(的组合)，早强剂为1份二乙醇胺、1份三乙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰700Kg、硅灰30Kg、生石灰50Kg、聚丙烯酰胺0.5Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟(可以是22分钟)，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠30Kg、石膏50Kg、二乙醇胺10Kg、三乙醇胺10Kg，继续混合30～60分钟(可以是35分钟)，即获得所述的复合型土壤固化剂。
实施例2：本发明所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰75份，激发剂5份，早强剂3份，硅灰2份，生石灰3份，聚丙烯酰胺0.08份；激发剂为1份五水偏硅酸钠、4份硫酸钾(的组合)，早强剂为2份二乙醇胺、1份碳酸锂(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰750Kg、硅灰20Kg、生石灰30Kg、聚丙烯酰胺0.8Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟(可以是30分钟)，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠10Kg、硫酸钾40Kg、二乙醇胺20Kg、碳酸锂10Kg，继续混合30～60分钟(可以是45分钟)，即获得所述的复合型土壤固化剂。
实施例3：本发明所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥8份，固硫灰82份，激发剂3份，早强剂3份，硅灰1份，生石灰4份，聚丙烯酰胺0.02份；激发剂为1份硫酸钠、2份硫酸钾(的组合)，早强剂为0.8份三异丙醇胺、1.2份三乙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥80Kg、固硫灰820Kg、硅灰10Kg、生石灰40Kg、聚丙烯酰胺0.2Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟(可以是25分钟)，然后继续往混料机中加入硫酸钠10Kg、硫酸钾20Kg、三异丙醇胺8Kg、三乙醇胺12Kg，继续混合30～60分钟(可以是55分钟)，即获得所述的复合型土壤固化剂。
实施例4：本发明所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥10份，固硫灰73.5份，激发剂6份，早强剂1～5份，硅灰1.5份，生石灰5.5份，聚丙烯酰胺0.1份；激发剂为4份石膏、2份硫酸钠(的组合)，早强剂为0.5份氢氧化锂、3份三异丙醇胺(的组合)。所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥100Kg、固硫灰735Kg、硅灰15Kg、生石灰55Kg、聚丙烯酰胺1Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟(可以是28分钟)，然后继续往混料机中加入石膏40Kg、硫酸钠20Kg、氢氧化锂5Kg、三异丙醇胺30Kg，继续混合30～60分钟(可以是60分钟)，即获得所述的复合型土壤固化剂。
上述各实施例中，所述的固硫灰为电厂循环流化床固硫灰(煤矸石发电厂循环流化床固硫灰)，其比表面积为400～700m2/Kg。上述的生石灰为钙质石灰，其有效钙加氧化镁含量≥80％，消解时间3～8分钟。
本发明的土壤固化剂的掺量(占土壤质量百分比)：(1)做路面基层用，水泥类固化土：水泥剂量为6-8％，固化剂用量为0.015-0.020％。(2)做路面底基层用，水泥类固化土：水泥剂量为4-6％，固化剂用量为0.013-0.019％。
以下为本发明的试验：
本发明的产品根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 486-2015《土壤固化外加剂》进行凝结时间影响系数、无侧限抗压强度比、水稳系数试验，试验使用水泥为基准水泥。其试验结果如下：
表1 实施例1～4实验结果
本发明的复合型土壤固化剂是以固硫灰为主要成分的土壤固化剂，为固硫灰的开发与利用提供了新的途径。本发明具体是利用了电厂循环流化床固硫灰作为主要原材料，充分利用固硫灰中的二氧化硅、氧化铝等活性组分，变废为宝。本发明的复合型土壤固化剂能显著的改善路基结构，增强路基强度(在不改变施工条件的情况下，无侧限抗压强度可提高了30％以上)，延长路基使用寿命(使用寿命延长了35％以上)，可节约筑路成本30％以上。
综上所述，本发明不仅成本低，而且还能明显改善路基结构，增强路基强度，延长路基使用寿命，还能在一定程度上缓解大量固硫灰堆砌对环境的污染，为固硫灰的开发利用提供一种新的途径。

Claims (9)

1.一种复合型土壤固化剂，其特征在于所述的复合型土壤固化剂以固硫灰为主要原料，并添加普通硅酸盐水泥、生石灰、激发剂、早强剂、硅灰、聚丙烯酰胺混合均匀而制成的一种复合型固化剂，具体是它是由下述组分及重量配比的原料制成的：
普通硅酸盐水泥5～15份，固硫灰60～90份，激发剂3～8份，早强剂1～5份，硅灰1～3份，生石灰2～6份，聚丙烯酰胺0.02～0.1份。
2.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于上述的固硫灰为电厂循环流化床固硫灰，其比表面积为400～700m2/Kg。
3.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于上述的激发剂为五水偏硅酸钠、石膏、硫酸钠、硫酸钾中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于上述的生石灰为钙质石灰，其有效钙加氧化镁含量≥80％，消解时间3～8分钟。
5.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于上述的早强剂为二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺、碳酸锂、氢氧化锂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰70份，激发剂8份，早强剂1～5份，硅灰3份，生石灰5份，聚丙烯酰胺0.05份，激发剂为3份五水偏硅酸钠、5份石膏，早强剂为1份二乙醇胺、1份三乙醇胺；所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰700Kg、硅灰30Kg、生石灰50Kg、聚丙烯酰胺0.5Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠30Kg、石膏50Kg、二乙醇胺10Kg、三乙醇胺10Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
7.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥12份，固硫灰75份，激发剂5份，早强剂3份，硅灰2份，生石灰3份，聚丙烯酰胺0.08份；激发剂为1份五水偏硅酸钠、4份硫酸钾，早强剂为2份二乙醇胺、1份碳酸锂；所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥120Kg、固硫灰750Kg、硅灰20Kg、生石灰30Kg、聚丙烯酰胺0.8Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入五水偏硅酸钠10Kg、硫酸钾40Kg、二乙醇胺20Kg、碳酸锂10Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
8.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥8份，固硫灰82份，激发剂3份，早强剂3份，硅灰1份，生石灰4份，聚丙烯酰胺0.02份；激发剂为1份硫酸钠、2份硫酸钾，早强剂为0.8份三异丙醇胺、1.2份三乙醇胺；所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥80Kg、固硫灰820Kg、硅灰10Kg、生石灰40Kg、聚丙烯酰胺0.2Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入硫酸钠10Kg、硫酸钾20Kg、三异丙醇胺8Kg、三乙醇胺12Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
9.根据权利要求1所述的复合型土壤固化剂，其特征在于所述的复合型土壤固化剂是由下述组分及重量配比的原料制成的：普通硅酸盐水泥10份，固硫灰73.5份，激发剂6份，早强剂1～5份，硅灰1.5份，生石灰5.5份，聚丙烯酰胺0.1份；激发剂为4份石膏、2份硫酸钠，早强剂为0.5份氢氧化锂、3份三异丙醇胺；所述的复合型土壤固化剂的制备方法是按上述重量配比分别称取普通硅酸盐水泥100Kg、固硫灰735Kg、硅灰15Kg、生石灰55Kg、聚丙烯酰胺1Kg，将其加入混料机内，混合搅拌20～30分钟，然后继续往混料机中加入石膏40Kg、硫酸钠20Kg、氢氧化锂5Kg、三异丙醇胺30Kg，继续混合30～60分钟，即获得所述的复合型土壤固化剂。
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