專利名稱：土壤穩(wěn)定水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料水泥類，特別涉及一種土壤穩(wěn)定水泥。
目前為滿足各種建筑物和道路的施工要求，建筑物的地基以及道路的基層和底基層中往往需要加入石類類或水泥類土壤固化劑以提高其強(qiáng)度。堿渣是制造純堿(Na2CO3)或燒堿(NaOH)時排出的廢渣，一般由三部分組成蒸氨塔廢液沉淀物、洗鹽過程中排出的廢棄物以及生產(chǎn)燒堿時排出的廢棄物。堿渣外觀呈白色，極易吸水，主要化學(xué)成分為CaCO3、SiO2、CaCl2、Mg(OH)2、Al2O3、Fe2O3、NaCl、KCl等等。迄今為止，還沒有一種經(jīng)濟(jì)合理的堿渣利用方法。
本發(fā)明的目的是提供一種土壤穩(wěn)定水泥，利用堿渣這種廢渣生產(chǎn)一種土壤固化劑——土壤穩(wěn)定水泥，解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，經(jīng)濟(jì)合理的利用堿渣廢渣。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它是利用堿渣這種廢渣生產(chǎn)一種土壤固化劑——土壤穩(wěn)定水泥，提出以堿渣和鈣質(zhì)原料作為主要原料，按一定的比例配成生料，然后在適宜的溫度下煅燒，得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，加入適量的石膏共同磨細(xì)，或分別磨細(xì)再混合拌勻，即制造出一種土壤穩(wěn)定水泥。
一種土壤穩(wěn)定水泥，其特征為；它是以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，磨細(xì)，混合拌勻至比表面積200～1000m2/Kg，得到土壤穩(wěn)定水泥生料，生料的飽和比KH＝0.6～4.0，即按計算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化學(xué)式表示其百分含量，KH＝0.6～4.0在生料中加入生料的0～8％重量的石膏或螢石類礦化劑；然后在800～1600℃下煅燒，得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，在土壤穩(wěn)定水泥熟料中加入熟料重量2～30％重量的石膏或硬石膏，再磨細(xì)，混合拌勻至比表面積200～1000m2/Kg，即為土壤穩(wěn)定水泥。以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，可分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積其最佳為300～600m2/Kg，得到土壤穩(wěn)定水泥生料。
生料的飽和比最佳為KH＝1.1～1.8。
生料中加入石膏或螢石類礦化劑的最佳量為生料重量的0.5～3％。
生料中也可加入氯化鈣為生料重量的0～12％。
生料中也可加入氯化鈣，最佳量為生料重量的2～6％。
生料煅燒，最佳溫度為1100～1400℃。
土壤穩(wěn)定水泥熟料的主要礦物組成為Ca10Mg0.8[(SiO4)3.4(AlO4)0.6O2Cl]阿利尼特ALINITE、C3S、C2S和CaO，按重量百分比計，熟料中阿利尼特占5～70％，C3S＋C2S占5～70％，CaO占2～60％，另外，還存在一些其它的礦物如C3A、C4AF、C2F。
在土壤穩(wěn)定水泥熟料中加入石膏或硬石膏最佳量為熟料重量4～20％重量的石膏或硬石膏。共同磨細(xì)或分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積最佳為300～600m2/Kg，即為土壤穩(wěn)定水泥。
在土壤穩(wěn)定水泥中加入能延緩其凝結(jié)時間的緩凝劑，如木質(zhì)素磺酸鈣、酒石酸、檸檬酸等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是利用堿渣生產(chǎn)出的這種新型水泥——土壤穩(wěn)定水泥，利用了廢物，節(jié)約資源和能源；該水泥可固化各種類型的土壤，它所固化的土壤強(qiáng)度比用425％礦渣水泥有較大幅度的提高，能取得較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。
下面說明實(shí)施例以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料，按重量(100～20)∶(0～80)的比例共同磨細(xì)或分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積200～1000m2/Kg，最佳300～600m2/Kg，得到土壤穩(wěn)定水泥生料，生料的飽和比[計算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化學(xué)式表示其百分含量]KH＝0.6～4.0，最佳1.1～1.8。生料中可以加入0～8％(重量)，最佳0.5～3％的石膏或螢石類礦化劑；也可加入0～12％(重量)，最佳2～6％的氯化鈣。然后在800～1600℃下煅燒，最佳1100～1400℃得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，熟料的主要礦物組成為Ca10Mg0.8[(SiO4)3.4(AlO4)0.6O2Cl](阿利尼特ALINITE)、C3S、C2S和CaO，按重量百分比計，熟料中阿利尼特占5～70％，C3S＋C2S占5～70％，CaO占2～60％，另外，還存在一些其它的礦物如C3A、C4AF、C2F等等。在土壤穩(wěn)定水泥熟料中加入2～30％(重量)，最佳4～20％的石膏或硬石膏，共同磨細(xì)或分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積200～～1000m2/Kg，最佳300～600m2/Kg，即可制造出土壤穩(wěn)定水泥，可根據(jù)工程施工要求，在土壤穩(wěn)定水泥中加入能延緩其凝結(jié)時間的緩凝劑，如木質(zhì)素磺酸鈣、酒石酸、檸檬酸等。
土壤穩(wěn)定水泥與現(xiàn)有水泥不同之處在于土壤穩(wěn)定水泥熟料中含有礦物阿利尼特以及最高含量可達(dá)60％的CaO。土壤穩(wěn)定水泥穩(wěn)定土的強(qiáng)度主要來源于兩方面土壤穩(wěn)定水泥中的阿利尼特、C3S、C2S等礦物水化膠凝產(chǎn)物的膠結(jié)作用；土壤穩(wěn)定水泥中的CaO與阿利尼特、C3S、C2S等礦物水化時產(chǎn)生的Ca(OH)與土壤之間的物理化學(xué)反應(yīng)作用。這兩種作用各有特點(diǎn)，相互補(bǔ)充，使穩(wěn)定土能夠獲得較高的強(qiáng)度。實(shí)例1所用原料的化學(xué)成分見表1。
表1
土壤的塑性指數(shù)為17.5，PH值為7.9。
本發(fā)明的土壤穩(wěn)定水泥生料配比見表2。
表2
按表2中方案，將堿渣與石灰石共同粉磨，得到比表面積400m2/Kg左右的生料，壓制成φ5×5cm的生料餅，置于高溫爐中于1200℃下煅燒90min，得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，按熟料∶石膏＝94∶6的比例配入石膏，共同粉磨得到比表面積400m2/Kg左右的土壤穩(wěn)定水泥。把水泥摻入土壤中，根據(jù)中華人民共和國交通部頒標(biāo)準(zhǔn)JTJ057-94測定水泥穩(wěn)定土7天和28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。水泥摻量為干土重量的8％，水泥穩(wěn)定土的最佳含水量為15.0％，最大干密度為1.95g/cm3。土壤中摻入425#礦渣水泥為方案A3。所得結(jié)果見表3。
表權(quán)利要求
1.一種土壤穩(wěn)定水泥，其特征為它是利用堿渣生產(chǎn)的一種土壤固化劑——土壤穩(wěn)定水泥，以堿渣和鈣質(zhì)原料作為原料，配成生料，然后在水泥煅燒的高溫下煅燒，得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，加入石膏，磨細(xì)，混合拌勻，即得到土壤穩(wěn)定水泥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為它是以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，磨細(xì)，混合拌勻至比表面積200～1000m2/Kg，得到土壤穩(wěn)定水泥生料，生料的飽和比KH＝0.6～4.0，即按計算公式KH＝(CaO-1.65Al2O3-0.35Fe2O3-0.7SO3)/2.8SiO)，化學(xué)式表示其百分含量，KH＝0.6～4.0；在生料中加入生料的0～8％重量的石膏或螢石類礦化劑；然后在800～1600℃下煅燒，得到土壤穩(wěn)定水泥熟料，在土壤穩(wěn)定水泥熟料中加入熟料重量2～30％重量的石膏或硬石膏，再磨細(xì)，混合拌勻至比表面積200～1000m2/Kg，即為土壤穩(wěn)定水泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料，按重量100～20∶0～80的比例，可分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積其最佳為300～600m2/Kg，得到土壤穩(wěn)定水泥生料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為生料的飽和比最佳為KH＝1.1～1.8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為生料中加入石膏或螢石類礦化劑的最佳量為生料重量的0.5～3％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為生料中也可加入氯化鈣為生料重量的0～12％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為生料中也可加入氯化鈣，最佳量為生料重量的2～6％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為生料煅燒，最佳溫度為1100～1400℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為在土壤穩(wěn)定水泥熟料中加入石膏或硬石膏最佳量為熟料重量4～20％重量的石膏或硬石膏，共同磨細(xì)或分別磨細(xì)再混合拌勻至比表面積最佳為300～600m2/Kg，即為土壤穩(wěn)定水泥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤穩(wěn)定水泥，其特征為；在土壤穩(wěn)定水泥中加入能延緩其凝結(jié)時間的緩凝劑，如木質(zhì)素磺酸鈣、酒石酸、檸檬酸等。
全文摘要
土壤穩(wěn)定水泥它是利用堿渣生產(chǎn)的一種土壤固化劑——土壤穩(wěn)定水泥,以堿渣和鈣質(zhì)原料為主要原料,按一定的比例配成生料,然后在適宜的溫度下煅燒,得到土壤穩(wěn)定水泥熟料,加入適量的石膏共同磨細(xì),或分別磨細(xì)再混合拌勻,得到土壤穩(wěn)定水泥。特點(diǎn)是利用廢物,節(jié)約資源和能源;該水泥可固化各種類型的土壤,它所固化的土壤強(qiáng)度比用425%礦渣水泥有較大幅度的提高。
文檔編號C09K17/02GK1338502SQ00121540
公開日2002年3月6日 申請日期2000年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月11日
發(fā)明者陳云波, 徐培濤 申請人:國家建筑材料工業(yè)局天津水泥工業(yè)設(shè)計研究院