本發(fā)明屬于工業(yè)廢棄物綜合利用領域，尤其涉及一種堿渣制工程土及其制備方法。
背景技術：
道路的路基或堆場基礎填筑需要使用大量的填料，且要求其合理含水率空間較大，容易壓實，具有足夠的強度、穩(wěn)定性等特點，而沿海灘涂地區(qū)土質多為軟土，土中含有大量腐殖質，無法滿足工程填筑用土的需求，因此,沿海灘涂道路工程和堆場工程中工程用土常處于供需緊張的局面，往往需要占用大量的耕地資源，嚴重破壞生態(tài)環(huán)境，同時，運輸費用也導致生產成本的增加。目前，人們不斷尋求和開發(fā)以廢料為基礎的新型道路路基或堆場基礎填料。
我國的大型堿廠都在沿海地區(qū)，在氨堿法生產純堿的過程中產生大量的堿渣廢料，這些堿渣的堆放不僅占用大量的土地，逐漸形成“堿渣山”，影響和阻礙地區(qū)的開發(fā)、建設和發(fā)展，而且嚴重污染當地的生態(tài)環(huán)境，造成巨大的環(huán)保壓力。由于堿渣具有極高的含水率，導致其承載力很低，不能直接作為道路路基或堆場基礎填料使用。但是，根據雙電層理論，圍繞堿渣顆粒的雙電層的ζ-電位很低，因此，當堿渣的含水率保持在一定范圍內時，堿渣顆粒能夠緊密連接，從而形成較強的骨架，在外荷作用下產生較小的變形，其黏聚力和內摩擦角都具備了工程用土的要求。因此，利用堿渣開發(fā)新型道路路基或堆場基礎填料具有巨大的經濟、社會和環(huán)境效益。
目前，國內外對堿渣的綜合利用進行了大量的研究工作，取得了許多成功。如烏克蘭研制成功了堿渣混凝土，波蘭將堿渣用作土壤改良劑，日本利用堿渣填海造陸等。但是上述方法由于堿渣處理量少、工藝復雜、技術難度大或成本高等原因，難以推廣應用。國內的研究主要是利用堿渣制備工程土。專利文獻CN 1047371C公開了一種堿渣制工程土的方法，該方法采用自然干燥，因此，需要較長的時間與大面積的場地，且受天氣的制約嚴重，無法在潮濕多雨的天氣下施工；專利文獻CN 1844011A公開了一種利用堿渣磷礦砂制造成城市工業(yè)回填土的方法，但是由于堿渣長期堆積后呈膏狀體，其含水率高達180％-200％，利用堿渣制備的工程用土仍具有很高的含水率，攪拌車等重型機械短時間內無法進入現場施工作業(yè)，導致機械設備怠工現象嚴重，實際操作性較差；這就使得上述發(fā)明專利的推廣應用受到極大的限制。到目前為止，堿渣的綜合利用研究雖取得了一些成果，但并沒有達到理想的效果，其中，用于沿海灘涂道路路基或堆場基礎填筑的堿渣制工程土研究還未見諸報道。專利文獻CN 95101964.3公開了一種堿渣制工程土的方法,屬于氨堿法純堿廢渣綜合利用領域。本方法是將50～100wt％的堆積堿渣或新排放廢渣液初步沉積后經壓濾工序(如板框壓濾機)壓濾后的堿渣粗粉碎后進入攪拌工序攪拌,得到膏狀體,此膏狀體在常溫常壓下經24～48小時自然干燥脫水固化即成,在進入攪拌工序前還可添加選擇成分粉煤灰、水泥、返砂返石、消石灰、黃土等物料,可選用其中一種、二種或兩種以上組合使用。該方法存在的問題是工藝復雜，生產效率低，生產成本較高。由于堿渣流動性較差，用泵將堿渣打入壓濾機壓濾時，容易造成泵機堵塞，可操作性較差，不能連續(xù)機械化生產。專利文獻CN1140151公開了一種堿渣制工程用土及其制造方法與設備,該工程用土包括堿渣、輔料,輔料包括粉煤灰、水泥、黃土、泥沙、海沙、液態(tài)渣、煤矸石、氧化鈣、硫酸鈣,返砂中的一種、二種或多種,堿渣與輔料配比是堿渣60—100％,輔料每種占0—40％。堿渣制工程用土可代替黃土做工程回填土,建筑地基用土和道路路基用土、堤壩用土等,也可作濱海新區(qū)綠化的填土。這種方法雖然能夠消耗大量的堿渣，但由于堿渣含水率極高，呈膏狀，往往難以拌合均勻，因此，堿渣制工程土的承載力等性能較低，不能滿足工程應用要求。此外，堿渣與輔料拌合后需要較長時間的自然晾曬、干燥，需要占用大量的施工場地，而且實施過程中受天氣影響較大，不易于推廣。專利文獻CN1139025公開了一種干燥法處理堿渣制工程土的方法，它是將堆積堿渣或直接排放廢渣液經沉積、壓濾后的堿渣作為原料，本發(fā)明特征在于將上述堿渣粗粉碎后，干燥至含水率為20-30％的成品即可。該方法存在的主要問題是采用壓濾的方式對堿渣進行脫水預處理，效率極低，且效果較差，而生產成本卻很高，不能大規(guī)模工業(yè)生產，因此，也難以推廣應用。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種堿渣制工程土及其制備方法，利用堿渣廢料代替大量的路基或堆場基礎填料，大大提高了堿渣制工程土的無側限抗壓強度與承載比等力學性能，可直接用于沿海灘涂道路的路基或堆場基礎填筑。
本發(fā)明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種堿渣制工程土及其制備方法，其特征是：主要包括如下組成的堿渣制工程土，按質量百分比計
堿渣 40％-65％
粉煤灰 15％-40％
消石灰 5％-20％
表面活性劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的1％-5％
減水劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的0.1％-1％。
所述堿渣制工程土方法，其特征是：具體制備步驟如下：
1)采用烘干機對堿渣進行15min-45min的脫水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干機的進氣溫度為300℃-800℃；
2)通過稱重傳感器按質量百分比計分別對堿渣40％-65％、粉煤灰15％-40％與消石灰5％-20％稱重；
3)利用輸運機輸送到拌合設備，將占堿渣+粉煤灰+消石灰總量1％-5％的表面活性劑與占堿渣+粉煤灰+消石灰總量0.1％-1％的減水劑計量后也加入到拌和設備中，機械拌合均勻后即得堿渣制工程土。
所述表面活性劑為硫酸鈉、硫酸鈣或硫酸鋁中的一種。
所述減水劑為聚羧酸系減水劑、萘系減水劑或木質素磺酸鹽減水劑中的一種。
所述粉煤灰滿足：SiO2、Al2O3和Fe2O3總含量＞70％，燒失量≤20％，0.3mm方孔篩通過率≥90％，0.075mm方孔篩通過率≥70％。
所述消石灰不低于Ⅱ級技術要求。
有益效果：與現有技術相比，本發(fā)明不僅利用大量的堿渣廢料，變廢為寶，具有顯著地社會和環(huán)境效益，而且可代替大量的道路路基或堆場基礎填料，降低工程成本，緩解用土緊張局面，具有良好的經濟效益；經過精確計量控制各原材料的質量，能夠均勻拌合，大大提高了堿渣制工程土的無側限抗壓強度與承載比等力學性能，可直接用于沿海灘涂道路路基或堆場基礎填筑；可連續(xù)機械化生產，受天氣制約小，大大縮短了堿渣的脫水干燥時間，極大地提高了生產效率。
附圖說明
圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
具體實施方式
下面結合較佳實施例詳細說明本發(fā)明的具體實施方式。
實施例1
詳見附圖，
一種堿渣制工程土及其制備方法，主要包括如下組成的堿渣制工程土，按重量g計
堿渣 40g
粉煤灰 15g
消石灰 5g
硫酸鈉表面活性劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的0.6g
聚羧酸系減水劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的0.06g
堿渣制工程土制備方法，具體制備步驟如下：
1)采用烘干機對堿渣進行15min的脫水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干機的進氣溫度為800℃；
2)通過稱重傳感器按上述重量分別對堿渣、粉煤灰與消石灰稱重；
3)大量生產時利用輸運機輸送到拌合設備，將占堿渣+粉煤灰+消石灰總量1％的硫酸鈉表面活性劑與占堿渣+粉煤灰+消石灰總量0.1％的聚羧酸系減水劑計量后也加入到拌和設備中，機械拌合均勻后即得堿渣制工程土。
堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗和承載比試驗結果如下：
本實施例的堿渣制工程土具有較高的無側限抗壓強度，且具有顯著的齡期效益，與7天齡期的試件相比，28天齡期試件的無側限抗壓強度具有較明顯的增長。表1列出了本實施例的一種用于沿海灘涂道路路基或堆場基礎填筑的堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗與承載比試驗結果，試驗結果顯示，該堿渣制工程土能夠滿足道路路基或堆場基礎填筑的技術要求。
表1.堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗與承載比試驗結果
實施例2
一種堿渣制工程土及其制備方法，主要包括如下組成的堿渣制工程土，按重量g計
堿渣 65g
粉煤灰 40g
消石灰 20g
表面活性劑硫酸鈣占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的1％
萘系高效減水劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的0.1％。
所述堿渣制工程土方法，具體制備步驟如下：
1)采用烘干機對堿渣進行45min的脫水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干機的進氣溫度為300℃；
2)通過稱重傳感器按重量計分別對堿渣65g、粉煤灰40g與消石灰20g稱重；
3)大量生產時利用輸運機輸送到拌合設備，將占堿渣+粉煤灰+消石灰總量1％的表面活性劑與占堿渣+粉煤灰+消石灰總量0.1％的減水劑計量后也加入到拌和設備中，機械拌合均勻后即得堿渣制工程土。
堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗和承載比試驗結果如下：
本實施例的堿渣制工程土具有較高的無側限抗壓強度，且具有顯著的齡期效益，與7天齡期的試件相比，28天齡期試件的無側限抗壓強度具有較明顯的增長。
表2.堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗與承載比試驗結果
實施例3
一種堿渣制工程土及其制備方法，主要包括如下組成的堿渣制工程土，按重量g計
堿渣 45g
粉煤灰 25g
消石灰 15g
表面活性劑硫酸鋁占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的2％
木質素磺酸鹽減水劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的0.5％。
所述堿渣制工程土方法，具體制備步驟如下：
1)采用烘干機對堿渣進行30min的脫水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干機的進氣溫度為500℃；
2)通過稱重傳感器按質量百分比計分別對堿渣45g、粉煤灰25g與消石灰15g稱重；
3)大量生產時利用輸運機輸送到拌合設備，將占堿渣+粉煤灰+消石灰總量2％的表面活性劑與占堿渣+粉煤灰+消石灰總量0.5％的減水劑計量后也加入到拌和設備中，機械拌合均勻后即得堿渣制工程土。
本實施例的堿渣制工程土具有較高的無側限抗壓強度，且具有顯著的齡期效益，與7天齡期的試件相比，28天齡期試件的無側限抗壓強度具有較明顯的增長。
表3.堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗與承載比試驗結果
實施例4
一種堿渣制工程土及其制備方法，主要包括如下組成的堿渣制工程土，按重量g計
堿渣 60g
粉煤灰 20g
消石灰 10g
表面活性劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的5％
減水劑占堿渣+粉煤灰+消石灰總量的1％。
所述堿渣制工程土方法，具體制備步驟如下：
1)采用烘干機對堿渣進行45min的脫水干燥，使其含水率下降到40％以下,烘干機的進氣溫度為400℃；
2)通過稱重傳感器按質量百分比計分別對堿渣60g、粉煤灰20g與消石灰10g稱重；
3)大量生產時利用輸運機輸送到拌合設備，將占堿渣+粉煤灰+消石灰總量5％的表面活性劑與占堿渣+粉煤灰+消石灰總量1％的減水劑計量后也加入到拌和設備中，機械拌合均勻后即得堿渣制工程土。
本實施例的堿渣制工程土具有較高的無側限抗壓強度，且具有顯著的齡期效益，與7天齡期的試件相比，28天齡期試件的無側限抗壓強度具有較明顯的增長。
表4.堿渣制工程土的無側限抗壓強度試驗與承載比試驗結果
上述所述粉煤灰滿足：SiO2、Al2O3和Fe2O3總含量＞70％，燒失量≤20％，0.3mm方孔篩通過率≥90％，0.075mm方孔篩通過率≥70％。消石灰不低于Ⅱ級技術要求。
采用上述堿渣制工程土填筑的沿海灘涂道路路基或堆場基礎
利用運輸車將堿渣制工程土運輸到施工現場，攤鋪后用壓路機進行碾壓，灑水養(yǎng)生達到設計強度要求后再攤鋪上一層堿渣制工程土，碾壓及養(yǎng)生后直接作為沿海灘涂道路路基或堆場基礎。
上述參照實施例對該一種堿渣制工程土及其制備方法進行的詳細描述，是說明性的而不是限定性的，可按照所限定范圍列舉出若干個實施例，因此在不脫離本發(fā)明總體構思下的變化和修改，應屬本發(fā)明的保護范圍之內。