一種水淬錳渣軟土固化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水淬錳渣軟土固化劑，所述的水淬錳渣軟土固化劑由以下重量配比的原料混合均勻制成：水淬錳渣30~40份，粉煤灰25~35份，硅酸鹽水泥15~25份，生石灰3~10份，改性劑1~5份。該軟土固化劑可以有效利用廢渣錳渣，節(jié)約成本，避免了環(huán)境污染和資源浪費。與現(xiàn)有水泥加固軟土相比，明顯提高軟土的抗壓強度和水穩(wěn)性能。
【專利說明】一種水淬錳渣軟土固化劑
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種軟土固化劑，具體的說涉及一種利用水淬錳渣和粉煤灰制備的經(jīng)改性劑改性的軟土固化材料。本發(fā)明屬于土木工程材料領域。
【背景技術】 [0002]淤泥、淤泥質土、軟粘性土、泥炭及泥炭質土作為地基建設中常見的軟土類型，由于天然含水率大、強度低、孔隙比大、壓縮系數(shù)高，并具有觸變性、蠕變性等特殊的工程性質，且經(jīng)常處于流朔或者軟朔狀態(tài)，所以工程地質條件較差，往往給地基加固工程帶來很大的危害，一旦處理不當，就會給地基的施工和使用造成很大影響，因此工程中選用軟土作為天然地基來應用，必須根據(jù)軟土的工程特性，運用必要的加固處理措施。目前國內(nèi)仍然沿用水泥或者石灰加固軟土的方法，但是水泥產(chǎn)業(yè)作為高耗能、高污染產(chǎn)業(yè)，其使用正在越來越多的受到限制，另外實踐也證明水泥在固結處理軟土方面也存在著一些缺陷，通常存在著比如加固土強度形成緩慢、無側限抗壓強度低且只能選擇性的加固處理某些土質類型、嚴重影響施工進度等不利因素，特別是對一些呈灰色、灰綠色、灰褐色的含有大量有機質成分的軟土，由于這類土質具有較大的水容量、塑性、膨脹性和較低的滲透性，且有機質的存在能夠與水泥礦物發(fā)生一系列化學反應，阻礙水泥水化產(chǎn)物的晶體生長，進而間接導致水泥加固土的強度較低。石灰加固土由于干縮性較大，對加固土的最佳含水率和最大干密度極其敏感，在軟土地基施工和加固中也受到較多限制，另外當需要較高的地基承載力時，石灰土往往起不到應有的效果，這是因為較高的地基承載力往往意味著需要摻加較多劑量的石灰，但是過多的石灰在土的空隙中卻又以自由灰形式存在，進而又會導致石灰土的強度下降。
[0003]錳是冶金、化工、航天、電子等工業(yè)部門的關鍵原料。從1956年開始，我國的錳行業(yè)已有50多年的歷史。目前我國錳的生產(chǎn)能力、實際產(chǎn)量和出口量都已占全球的90%以上。隨著國民經(jīng)濟各部門及全球對錳的需求量增加，錳渣的產(chǎn)出量急劇增加，錳渣是企業(yè)加工提煉金屬錳等產(chǎn)品所排放的固體廢棄物，每生產(chǎn)It錳要排放S-1Ot以上的廢渣。目前全國錳渣年排放量約2000萬噸，至今累計堆積已超過I億噸，主要集中在我國廣西、貴州等地區(qū)。據(jù)統(tǒng)計，僅廣西各類錳渣年凈排放量就達500萬噸以上，而且每年還以15%的速度在增長。錳渣的堆放一般是采取建渣場高壩堆場的方式進行的，這種方式大量占用農(nóng)田耕地，且維護、加固渣場的費用更使企業(yè)生產(chǎn)成本增加。由于技術水平低、關鍵設備落后等原因，錳渣在國內(nèi)利用率一直較低。巖相研究證實，經(jīng)過淬冷的錳渣中80%左右是玻璃體，具有潛在火山灰活性和潛在水硬性，如果經(jīng)過適當活化則水化產(chǎn)物硅酸鈣、鋁酸鈣具有一定膠凝性。利用水淬錳渣的這一特性生產(chǎn)土木工程材料一軟土固化劑，是一條廣闊的途徑，它能夠對廢棄錳渣起到資源化再利用的作用，且一般不會產(chǎn)生二次污染問題，不但能徹底解決占地和污染環(huán)境等問題，而且還具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種具有節(jié)能環(huán)保，能在軟土質的加固處理中廣泛替代水泥的、一種水淬錳渣軟土固化劑，具有相對水泥的較高無側限抗壓強度和水穩(wěn)性能。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術方案實現(xiàn):
一種水淬錳渣軟土固化劑，由以下重量配比的原料經(jīng)混合均勻制得:水淬錳渣30-40份，粉煤灰25~35份，娃酸鹽水泥15~25份，生石灰3~10份，改性劑I~5份。
進一步優(yōu)選水淬錳渣35~38份，粉煤灰30-32份，硅酸鹽水泥17~19份，生石灰5~7份，改性劑1~2份。
[0006]所述的水淬錳渣為粉磨至顆粒細度為50(T600m2/kg的錳渣微粉。
[0007]所述的改性劑為可再分散乳膠粉。
[0008]所述生石灰中有效氧化鈣+氧化鎂含量> 70%。
[0009]軟土固化劑的摻入比例為土方質量的5%~?Ο%。
[0010]所述的一種水淬錳渣軟土固化劑在軟土地基中的應用，軟土固化劑的摻入比例為一般土方質量的59TlO%，可視具體軟土質而定。
[0011]水淬錳渣和粉煤灰作為一種具有相當潛在水硬活性和火山灰活性的礦物摻合料，同礦粉等常見的活性礦物摻合料類似，如果經(jīng)過生石灰等堿性活化劑的活化作用，并和水泥的水化、水解等化學 反應一起，其產(chǎn)物中就能形成大量的水化硅酸鈣、鋁酸鈣凝膠，這樣其潛在的膠凝性能就能充分發(fā)揮出來。另外本發(fā)明充分考慮了軟土、特別是軟土地基加固過程中軟土含水率高、地基水穩(wěn)性差等不利因素，將高分子聚合物即可再分散乳膠粉作為本發(fā)明的軟土固化劑的改性劑，可再分散乳膠粉作為一種水溶性高聚物可再分散粉末，摻入軟土固化劑并與軟土攪拌均勻后，不僅能夠起到增強土體水穩(wěn)定性和抗壓強度的作用，更重要的還能進一步鞏固和增強固化土的結構形態(tài)，這是因為隨著固化劑的摻入和固化劑化學反應的深入，凝聚在加固土中的乳膠粉顆粒之間的水分漸漸被完全吸收到固化劑水化過程所需要的化學結合水中，最終乳膠粉顆粒完全融化在一起形成聚合物網(wǎng)絡包裹結構，聚合物網(wǎng)絡包裹結構和固化劑的水化產(chǎn)物即凝膠一起在加固土中起著膠結和包裹土壤顆粒的作用。水淬錳渣和粉煤灰的活化產(chǎn)物與改性劑共同構成了加固軟土時的粘結產(chǎn)物，進而增強固化土的內(nèi)聚力、抗壓強度、水穩(wěn)性能等性能，降低了固化土的靈敏度、最終使軟土加固后的土體具有較強的水穩(wěn)性、較高的無側限抗壓強度等滿足地基承載力的工程性能。再則，軟土固化劑的水解產(chǎn)物如高價態(tài)陽離子Ca2+在和軟土中的Na+、K+發(fā)生離子交換作用也進一步起到了加固軟土的作用。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1.解決了錳渣占用耕地、污染環(huán)境等問題，變廢為寶，有力促進錳渣的資源化再利用。
[0013]2.進一步豐富了軟土工程施工的固化劑種類，本發(fā)明能夠有效替代傳統(tǒng)的水泥作為軟土加固的材料，在固化土體具有優(yōu)良的工程性能的同時，節(jié)能減排，其應用前景廣闊。
[0014]3.將聚合物改性劑可再分散乳膠粉運用至軟土固化劑及軟土加固領域，聚合物改性類軟土固化劑的實施為拓展聚合物的應用方式和提高固化劑的性價比提供有益借鑒。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]試件制備及測試:采用江蘇濱海港淤泥質軟土 (液限54.2%，含水率71.8%)作為固化對象進行固化效果試驗，水淬錳渣經(jīng)過粉磨至一定比表面積后，和普通硅酸鹽水泥、生石灰、改性劑按照配比，混合均勻即可得到本發(fā)明的軟土固化劑。將上述固化劑和P042.5水泥(對比例)分別按一定的質量分數(shù)(占軟土質量分數(shù))，與軟土攪拌均勻后分別分層灌入直徑為50mm，高度為50mm的圓柱形模具中，振搗并壓實成型，隨后將其置于溫度20°C，相對濕度為90%的密閉養(yǎng)護室中，一天后脫模，養(yǎng)護至28天齡期后，根據(jù)《土工試驗規(guī)程》(SL237-010-1999)測試試樣無側限抗壓強度P1，再將試樣浸水I天后測其無側限抗壓強度P2，水穩(wěn)系數(shù)R按下式計算:
【權利要求】
1.一種水淬錳渣軟土固化劑，其特征是:由以下重量配比的原料經(jīng)混合后制得，水淬錳渣30-40份，粉煤灰25~35份，硅酸鹽水泥15~25份，生石灰3~10份，改性劑1-5份。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種水淬錳渣軟土固化劑，其特征在于:由以下重量配比的原料經(jīng)混合后制得，水淬錳渣35~38份，粉煤灰30-32份，硅酸鹽水泥17~19份，生石灰5~7份，改性劑1-2份。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種水淬錳渣軟土固化劑，其特征在于:所述的水淬錳渣為粉磨至比表面積為500-600m2/kg的錳渣微粉。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種水淬錳渣軟土固化劑，其特征在于:所述的改性劑為可再分散乳膠粉。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種水淬錳渣軟土固化劑，其特征在于:所述生石灰中有效氧化韓+氧化鎂含量> 70%ο
6.權利要求1至5任一項所述的一種水淬錳渣軟土固化劑在軟土地基中的應用。
【文檔編號】C09K17/10GK103965918SQ201410162124
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權日:2014年4月22日
【發(fā)明者】張競, 華蘇東, 張愛平, 姚曉, 諸華軍, 楊鑫 申請人:江蘇工大偉業(yè)新材料有限公司