專利名稱：一種新型土壤固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬土木建筑材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種土木建筑工程應(yīng)用的水硬性膠凝材料MBER(A Materrial Becoming Earth into Rock)，即新型土壤固化劑。
背景技術(shù)：
目前，土木建筑工程應(yīng)用的膠凝材料主要是硅酸鹽水泥，這種膠凝材料是以砂石料作骨料，對泥土固化效果不好，對水質(zhì)要求也高。當(dāng)用沙石作骨料，用硅酸鹽水泥作膠凝材料拌合混凝土料時，為了不影響混凝土的性能，除對砂石料和水質(zhì)的特殊要求外，則要把砂石中的泥土盡量清洗干凈。這不僅費時費力，而且在無砂石料或水質(zhì)不好地區(qū)，混凝土工程造價將成倍提高。
對于黃土高原和廣大無砂石料地區(qū)，尋求一種高強、耐水、適應(yīng)性強，既可和水泥一樣以砂、石碎屑為骨料，又對拌和水質(zhì)無特殊要求，且能充分利用當(dāng)?shù)氐乃临Y源，特別是能夠固化泥土的水硬性膠凝材料—土壤固化劑。雖然也有土壤固化劑的相關(guān)報道，現(xiàn)有固化劑在使用過程中經(jīng)常帶來諸如強度低、抗凍性能差、成本高等問題，因此，新的土壤固化劑的研究是業(yè)內(nèi)人士十分關(guān)注的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種價格便宜，能在廣大無砂石料地區(qū)，與各類土壤發(fā)生反應(yīng)成為穩(wěn)固持久的成形構(gòu)件的新型土壤固化劑。通過按一定比例與土壤拌和碾壓，擠壓密實后具有抗壓、防滲、抗凍等性能。不但具有利用天然土壤，就地取材，減少砂石運量，無環(huán)境污染，節(jié)省工程造價等優(yōu)點，而且還可以利用或處理一些常見的工業(yè)廢料如粉煤灰，煤巖石，礦渣、鋼渣等材料，所以它還具有經(jīng)濟、環(huán)保的特點。
實現(xiàn)上述發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種新型土壤固化劑，其特征在于，該土壤固化劑包含下列重量比的組分膠凝材料78％～80％、堿性催化劑10％～15％、表面活性劑1％～1.5％、礦渣3.5％～11％，其原料總和為100％，含水量小于2％，上述組分混合后粉磨至勃氏比表面積400-900m2/kg；上述膠凝材料選自硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鹽其中的一種或組合；堿性催化劑由天然石膏，粉煤灰組成，石膏含量以水硬性膠凝材料中SO3含量在4.0±0.2％范圍內(nèi)控制；表面活性劑選自硅酸鈉、硫酸銅、硫酸鈉和FDN。
所述的硅酸鈉、硫酸銅、硫酸鈉和FDN按(1.5～2.5)∶(0.8～1.5)∶(0.8～1.2)∶(1.2～1.9)復(fù)合。
所述的礦渣包括爐渣或鋼渣或鐵渣或粉煤灰或其它工業(yè)礦渣的一種或組合。
本發(fā)明的新型土壤固化劑因其固結(jié)強度高、水穩(wěn)性好、抗凍性能好、變形小、耐久高及適用范圍廣等特點，可將最廉價的土、灰渣固結(jié)成滿足要求的建筑材料，可廣泛應(yīng)用于水利水電工程、農(nóng)業(yè)水土工程、道路交通工程，基礎(chǔ)工程，生產(chǎn)粘土、廢渣制品等。
具體實施例方式
以下結(jié)合發(fā)明人給出的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
本發(fā)明的新型土壤固化劑，以下列重量配合比的組分混合粉磨至勃氏比表面積400-900m2/kg制成膠凝材料 78％～80％堿性催化劑10％～15％表面活性劑1％～1.5％礦渣 3.5％～11％
所述的材料各組分中，其含水量應(yīng)小于2％；膠凝材料包括有硅酸鈣，鋁酸鈣，鐵鋁酸鹽一種或多種組合；堿性催化劑由天然石膏，粉煤灰組成。石膏含量以水硬性膠凝材料中的SO3含量在4.0±0.2％范圍內(nèi)控制；表面活性劑為硅酸鈉，硫酸銅，硫酸鈉及FDN原料，按1.5～2.5∶0.8～1.5∶0.8～1.2∶1.2～1.9比列復(fù)合而成。
礦渣包括爐渣、鋼渣、鐵渣及粉煤灰、其它工業(yè)礦渣的一種或組合。
本發(fā)明的新型土壤固化劑具有化學(xué)加固的突出特點。其固化原理為在使土體的基本結(jié)構(gòu)單元無分散、像界面緊密接觸的同時，發(fā)揮土體鋁酸鹽礦物潛在的活性，使其界面形成牢固的多晶粘土聚集體，從而改善土體顆粒相界面接觸的本質(zhì)，使其產(chǎn)生較高的強度和水穩(wěn)定性。本固化劑不僅在界面進行，更能在土體單元內(nèi)部進行，從而進一步發(fā)展了土體常溫固化的理論。
膠凝材料構(gòu)成反應(yīng)主體，且在反應(yīng)過程中各組分發(fā)生反應(yīng)時間不同，從而決定了水硬性膠凝材料強度隨時間的變化，使之持續(xù)增強；堿性催化劑主要起催化土壤中硫酸根使之參與反應(yīng)，調(diào)節(jié)凝固時間，降低水化熱；表面活性劑中不同成分的相互作用，分別起到激活土體中鋁酸鹽礦物質(zhì)潛在的活性，改善土壤界面本質(zhì)，進而產(chǎn)生高強水穩(wěn)定性；礦渣作為輔助填充材料，平衡固化土體的強度。
以下是發(fā)明人給出的實施例。
實驗1不同表面活性劑組分比列配制的水硬性膠凝材料

實驗2不同表面活性劑組分組成水硬性膠凝材料與黏土試驗

從表2可以看出配方A1強度高于其它配方。
實驗3強度實驗方案及其結(jié)果

從表3可以看出，本發(fā)明的水硬性膠凝材料的強度與水泥的強度相比，組分A1好于水泥。
實驗4強度實驗方案及其結(jié)果

備注HEC為另一種土壤固化劑；強度損失率為凍融循環(huán)12次減少的強度與凍融前強度比值。
從表4可以看出，本發(fā)明的新型土壤固化劑(MBER)抗凍性能明顯優(yōu)于固化劑HEC和32.5#水泥。
權(quán)利要求
1.一種新型土壤固化劑，其特征在于，該土壤固化劑包含下列重量比的組分膠凝材料78％～80％、堿性催化劑10％～15％、表面活性劑1％～1.5％、礦渣3.5％～11％，其原料總和為100％，上述組分混合后粉磨至勃氏比表面積400-900m2/kg，含水量小于2％；上述膠凝材料選自硅酸鈣、鋁酸鈣、鐵鋁酸鹽其中的一種或多種復(fù)合；堿性催化劑由天然石膏，粉煤灰組成，石膏含量以水硬性膠凝材料中SO3含量在4.0±0.2％范圍內(nèi)控制；表面活性劑選自硅酸鈉、硫酸銅、硫酸鈉和FDN。
2.如權(quán)利要求1所述的新型土壤固化劑，其特征在于，所述的硅酸鈉、硫酸銅、硫酸鈉和FDN按(1.5～2.5)∶(0.8～1.5)∶(0.8～1.2)∶(1.2～1.9)復(fù)合。
3.如權(quán)利要求1所述的新型土壤固化劑，其特征在于，所述的礦渣選自爐渣或鋼渣或鐵渣或粉煤灰或其它工業(yè)礦渣的一種或復(fù)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型土壤固化劑。它以膠凝材料、堿性催化劑、表面活性劑和礦渣為原料，按合理的重量配合比的組分混合粉磨至勃氏比表面積400－900m
文檔編號C09K17/12GK1632055SQ20041007327
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月15日
發(fā)明者高建恩, 孫勝利, 吳普特 申請人:西北農(nóng)林科技大學(xué), 中國科學(xué)院水利部水土保持研究所, 國家節(jié)水灌溉楊凌工程技術(shù)研究中心