專利名稱：：一種綠色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：
，涉及一種土壤固化劑，特別涉及一種土木建筑工程應(yīng)用的水硬性綠色膠凝材料GMBER(AGreenMaterrialbecomingEarthintoRock),即新型綠色土壤固化劑。
背景技術(shù)：
：目前，在土木建筑工程使用的彩色膠凝材料主要是彩色硅酸鹽水泥，這種彩色膠凝材料是以砂石料作骨料，對(duì)泥土固化效果不好，對(duì)水質(zhì)要求也高。當(dāng)用沙石作骨料，用彩色硅酸鹽水泥作膠凝材料拌合混凝土料時(shí)，為了不影響混凝土的性能，除對(duì)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(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且在無砂石料或水質(zhì)不好地區(qū)，彩色混凝土工程造價(jià)將成倍提高。對(duì)于黃土高原和廣大無砂石料地區(qū)，尋求一種高強(qiáng)、耐水、適應(yīng)性強(qiáng)，既可和水泥一樣以砂、石碎屑為骨料，又對(duì)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彩色膠凝材料一彩色土壤固化劑，是現(xiàn)實(shí)所急需的。雖然也有土壤固化劑的相關(guān)報(bào)道，但現(xiàn)有固化劑在使用過程中經(jīng)常帶來諸如強(qiáng)度低、抗凍性能差、成本高等問題，在彩色土壤固化劑研制方面，更是薄弱環(huán)節(jié)。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，提供一種基于礦渣及鋁硅酸鹽礦物為主要組分，加入適量活性激發(fā)劑混合制成的經(jīng)現(xiàn)代工藝復(fù)合制成的超細(xì)活性粉末，價(jià)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，用于道路、集流場(chǎng)等設(shè)施標(biāo)志的新型綠色土壤固化劑。通過按一定比例與土壤拌和碾壓，擠壓密實(shí)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(yùn)量，無環(huán)境污染，節(jié)省工程造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案——禾中綠色土壤固化齊UGMBER(AGreenMaterrialbecomingEarthintoRock),其特征在于，制得的該綠色土壤固化劑由下列重量比的原料組成膠凝材料75%80%，氧化鐵綠2%4%，礦渣或礦渣混合物2%5%，表面活性劑1%1.5%、堿性催化劑12%15%、上述原料的重量百分比之和為100%，各原料的含水量小于2%，混合后的原料粉磨至勃氏比表面積400—900m2/kg;所述的膠凝材料為普通硅酸鹽灰水泥熟料和普通硅酸鹽灰白水泥熟料，普通硅酸鹽灰水泥熟料與普通硅酸鹽灰白水泥熟料按l:21:2.5配制；堿性激發(fā)劑為石膏和粉煤灰組成，以S03為總量的(4.0±0.2)%控制石膏總量，一般石膏與粉煤灰按2:l配置。表面活性劑由硫酸鈉、明礬、硅酸鈉和減水劑組成，其中硫酸鈉占表面活性劑的10%35%，明礬占表面活性劑的40%50%，硅酸鈉占表面活性劑的10%20%，減水劑占表面活性劑的10%25%。本發(fā)明的綠色土壤固化劑，具有固結(jié)強(qiáng)度高、水穩(wěn)性好、變形小、耐久高及色澤鮮艷且保色持久等特點(diǎn)，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(shí)施例方式以下結(jié)合發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。本發(fā)明的新型綠色土壤固化劑，以下列重量百分比的原料混合后并粉磨至勃氏比表面積400—900mVkg制得；膠凝材料75%80%;堿性催化劑12%15%;表面活性劑1%1.5%;礦渣或礦渣混合物2%5%;氧化鐵綠2。％4%;上述原料的重量百分比之和為100%，各原料的含水量小于2%;上述膠凝材料是普通硅酸鹽灰水泥熟料和普通硅酸鹽白水泥熟料，其中，普通硅酸鹽灰水泥熟料與普通硅酸鹽白水泥熟料按重量比1:21:2.5配制；上述普通硅酸鹽灰水泥熟料和普通硅酸鹽白水泥熟料的強(qiáng)度大于55Mpa，氧化鎂含量不大于3%。本發(fā)明的綠色土壤固化劑，具有化學(xué)加固色彩艷麗的突出特點(diǎn)。其固化原理為氧化鐵綠與上述其它組分在使土體的基本結(jié)構(gòu)單元無分散、像界面緊密接觸的同時(shí)，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綠色粘土聚集體，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(qiáng)度和水穩(wěn)定性。本固化劑不僅在界面進(jìn)行，更能在土體單元內(nèi)部進(jìn)行，從而進(jìn)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(shí)間不同，從而決定了水硬性膠凝材料強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，使之持續(xù)增強(qiáng)；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(shí)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(jìn)而產(chǎn)生高強(qiáng)水穩(wěn)定性。本發(fā)明中的堿性催化劑由石膏和粉煤灰組成，其中石膏含量以綠色土壤固化劑中S03含量在(4.0±0.2)%范圍內(nèi)控制。堿性催化劑主要作用是起催化土壤中硫酸根使之參與反應(yīng)，調(diào)節(jié)凝固時(shí)間，降低水化熱。5表面活性劑由硫酸鈉、明礬、硅酸鈉和減水劑組成，其中硫酸鈉占表面活性劑的10%35%，明砜占表面活性劑的40%50%，硅酸鈉占表面活性劑的10%20%，減水劑占表面活性劑的10%25%。表面活性劑一方面可以作為固化劑中的活性劑，另一方面在研磨過程中可以作為分散劑。上述礦渣采用符合GB203規(guī)定的?；郀t礦渣，或者符合GB6645規(guī)定的?；姞t磷渣，或者符合GB417規(guī)定的?；予F礦渣，或者符合GB418規(guī)定的?；伒V渣，或者符合GB1596規(guī)定的粉煤灰；或者上述至少一種以上組成的礦渣混合物。礦渣或礦渣混合物作為輔助填充材料，平衡固化土體的強(qiáng)度。本發(fā)明制得的綠色土壤固化劑成品主要控制指標(biāo)為細(xì)度和綠色土壤固化劑中S03，細(xì)度的控制以200目的方孔篩篩余不得高于5%，綠色土壤固化劑中S03的含量控制在(4.0±0.2)%范圍之內(nèi)。本發(fā)明制成的綠色土壤固化劑(或稱水硬性膠凝材料)，與傳統(tǒng)的彩色水泥相比，在同等條件下，同齡期固化體的強(qiáng)度可提高100%，抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕性能大大提高，保色性能比彩色水泥更好，而且本發(fā)明的主體原料為工業(yè)廢渣，對(duì)于環(huán)境保護(hù)具有重要意義。以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例實(shí)驗(yàn)l:不同組分比例配制的綠色固化劑<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)驗(yàn)2:不同組分組成水硬性膠凝材料膠沙強(qiáng)度及色度試驗(yàn)配方類型水硬性膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)砂28d強(qiáng)度抗折強(qiáng)度顏色Al12.557.58.8鮮綠A212.551.47.4鮮綠A312.556.58.2海綠A412.562.29.4深綠A512.547.87.4淺綠從表2可以看出配方A1、A4強(qiáng)度較高，Al配方顏色較好.實(shí)驗(yàn)3:強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方案及其結(jié)果列號(hào)12強(qiáng)度(MPa)水硬性膠凝材料水硬性膠凝材料粘土摻量XIX2X3r=i:xiT"=1/3T'1Al(1:6)4.124.153.8712.144.052Al(1:8)3.243.583.3310.153.383Al(1:10)2.822.542.627.982.664水泥(32.5)(1:6)2.232.342.266.832.285水泥(32.5)(1:8)2.141.931.645.711.906水泥(32.5)(1:10)1.341.871.845.051.69從表3可以看出，本發(fā)明的水硬性膠凝材料的強(qiáng)度與水泥的強(qiáng)度相比，組分A1好于水泥。實(shí)驗(yàn)4:強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方案及其結(jié)果土料固化劑凍融前強(qiáng)度(MPa)凍融后強(qiáng)度(MPa)強(qiáng)度損失率(%)種類含量(％)標(biāo)準(zhǔn)砂GMBER2555.645.817.2彩色水泥(32.5)2532.517.346.7備注GMBER即為本發(fā)明的綠色土壤固化劑，從表4可以看出，GMBER抗凍性能明顯優(yōu)于32.5#水泥。權(quán)利要求1、一種綠色土壤固化劑，其特征在于，制得的該綠色土壤固化劑由下列重量比的原料組成膠凝材料75％～80％，氧化鐵綠2％～4％，礦渣或礦渣混合物2％～5％，表面活性劑1％～1.5％、堿性催化劑12％～15％、上述原料的重量百分比之和為100％，各原料的含水量小于2％，混合后的原料粉磨至勃氏比表面積400—900m2/kg；所述的膠凝材料為普通硅酸鹽灰水泥熟料和普通硅酸鹽白水泥熟料，普通硅酸鹽灰水泥熟料與普通硅酸鹽白水泥熟料按1∶2～1∶2.5配制；所述的表面活性劑由硫酸鈉、明礬、硅酸鈉和減水劑組成，其中硫酸鈉為10％～35％，明礬為40％～50％，硅酸鈉為10％～20％，減水劑為10％～25％。2、如權(quán)利要求1所述的綠色土壤固化劑，其特征在于，所述的堿性催化劑由石膏和粉煤灰組成，其中石膏含量以綠色土壤固化劑中S03含量在(4.0±0.2)%范圍內(nèi)控制。3、如權(quán)利要求1所述的綠色土壤固化劑，其特征在于，所述的普通硅酸鹽灰水泥熟料和普通硅酸鹽白水泥熟料的強(qiáng)度大于55Mpa，氧化鎂含量不大于3%。4、如權(quán)利要求1所述的綠色土壤固化劑，其特征在于，所述的礦渣混合物是爐渣、鋼渣、鐵渣、粉煤灰、其它工業(yè)礦渣中的其中一種以上的組合。5、如權(quán)利要求1所述的綠色土壤固化劑，其特征在于，所述的綠色土壤固化劑成品主要控制指標(biāo)為細(xì)度和綠色土壤固化劑中S03，細(xì)度的控制以200目的方孔篩篩余不得高于5%，綠色土壤固化劑中S03的含量控制在(4.0±0.2)%范圍之內(nèi)。6、如權(quán)利要求l所述的綠色土壤固化劑，其特征在于，所述的石膏和粉煤灰按2:l配置。全文摘要本發(fā)明公開了一種綠色土壤固化劑GMBER(AGreenMaterrialbecomingEarthintoRock)，制得的該綠色土壤固化劑由下列重量比的原料組成膠凝材料75％～80％，氧化鐵綠2％～4％，礦渣或礦渣混合物2％～5％，表面活性劑1％～1.5％、堿性催化劑12％～15％、上述原料的重量百分比之和為100％，各原料的含水量小于2％，混合后的原料粉磨至勃氏比表面積400-900m²/kg；其固化原理為氧化鐵綠與上述其它組分在使土體的基本結(jié)構(gòu)單元無分散、像界面緊密接觸的同時(shí)，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綠色粘土聚集體，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(qiáng)度和水穩(wěn)定性。在同等條件下，同齡期固化土的強(qiáng)度可提高100％以上，抗?jié)B、抗凍、抗化學(xué)腐蝕性及保色性能大大提高。文檔編號(hào)C04B28/04GK101481238SQ20091002116公開日2009年7月15日申請(qǐng)日期2009年2月18日優(yōu)先權(quán)日2009年2月18日發(fā)明者孫勝利,高建恩申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué);中國(guó)科學(xué)院水利部水土保持研究所;國(guó)家節(jié)水灌溉楊凌工程技術(shù)研究中心