本發(fā)明屬于固化劑，具體涉及一種用于砂質土的高抗?jié)B固化劑及其制備方法。

背景技術：

1、這里的陳述僅提供與本發(fā)明相關的背景技術，而不必然地構成現(xiàn)有技術。

2、砂質土具有高滲透性，砂土建筑物在降雨沖刷、地表徑流侵蝕等影響下，水分極易進入結構內部，導致開裂、坍塌等嚴峻問題，對工程建設和人民生命財產安全造成嚴重影響。因此，應對砂土進行高抗?jié)B固化，以實現(xiàn)其資源化利用。然而，目前砂質土的高抗?jié)B固化是一項重大的技術難題，普通固化材料很難對砂土起到良好的抗?jié)B固化效果。

3、如，常用的固化材料硅酸鹽水泥難以對砂土的孔隙起到填充作用，進而導致固化土抗?jié)B性能提升有限，且具有生產能耗和碳排放量大等缺點；堿激發(fā)材料往往使用水玻璃等激發(fā)材料，均勻性不足，且往往需要28天以上的養(yǎng)護時間才能形成較好的抗?jié)B性能提升效果；硫鋁酸鹽水泥水化產物-鈣礬石的類纖維結構可以在土壤中形成網狀結構，起到骨架支撐作用并且填充松散土結構，可以提升土壤的早強性能和抗?jié)B性能，尤其適用于砂質土的高抗?jié)B固化，但其膠結性不足以粘結砂土粒，導致硫鋁酸鹽水泥對固化砂土的力學性能和抗?jié)B性能提升程度受到影響，應對其進行復合優(yōu)化。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于砂質土的高抗?jié)B固化劑及制備方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術方案來實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種用于砂質土的高抗?jié)B固化劑，按質量份計，由以下組分組成：固廢基硫鋁鐵系膠凝材料30-50份；礦渣粉10-30份；普通硅酸鹽水泥5-30份；脫硫石膏5-20份；硅灰1-10份。

4、固廢基硫鋁鐵系膠凝材料：早期快速水化提供鈣礬石，提供早期強度；鈣礬石為短棒狀的晶體，相互搭接在固化土中形成骨架結構，提供穩(wěn)定性。

5、礦渣粉：具有火山灰活性，其化學成分中的si相和al相可在堿性環(huán)境中被激發(fā)，與oh-生成c-(a)-s-h凝膠，為固化土體系提供膠結作用，將分散的土顆粒聯(lián)結成整體。

6、普通硅酸鹽水泥：自身水化形成c-s-h凝膠，生成的ca(oh)2可以為體系提供充足的oh-，促進礦粉的激發(fā)效果。

7、脫硫石膏：成分為caso4，穩(wěn)定鈣礬石的形態(tài)，減少體系內的單硫型水化硫鋁酸鈣的存在。

8、硅灰：具有火山灰活性，其化學成分中的si相可在堿性環(huán)境中被激發(fā)生成c-s-h凝膠。

9、借助固廢基硫鋁鐵系膠凝材料早強、抗?jié)B的特性，復配礦渣、普通硅酸鹽水泥、脫硫石膏、硅灰等，豐富了其水化產物類型，為砂土提供“骨架-填充-膠結”作用，在硫鋁鐵系膠凝材料水化形成鈣礬石晶體的基礎上補充了膠體產物，使得土、顆粒、水化產物形成有效聯(lián)結，不僅進一步強化了膠凝材料的水化作用和膠結性能，且所形成的晶體-膠體復合水化產物體系將貢獻于固化砂土的穩(wěn)定及致密的微結構，可以有效提高砂土的抗?jié)B性及力學性能，實現(xiàn)砂土的資源化利用，同時實現(xiàn)了脫硫石膏，礦粉等固廢原料的綜合應用，減少固體廢棄物的堆積成本和對環(huán)境造成的影響。

10、在一些實施例中，固廢基硫鋁鐵系膠凝材料的制備方法為：將脫硫石膏30-40份、赤泥10-20份、鋁灰20-25份和電石渣20-30份混合均勻，將混合好的原料加入到窯爐中煅燒20-40min，溫度為1150-1300℃，得到熟料；

11、熟料80份、脫硫石膏15份、石灰石粉5份烘干后混合；制備出固廢基硫鋁鐵系膠凝材料。

12、此固廢基硫鋁鐵系膠凝材料中的鐵含量為8.35％左右，鐵相在水泥水化時可以形成鐵膠，膠結土顆粒。該高抗?jié)B固化劑的原材料全部來源于固廢，低碳且解決大宗固廢消納問題。

13、優(yōu)選的，制備固廢基硫鋁鐵系膠凝材料時，原料為脫硫石膏35-40份、赤泥15-20份、鋁灰20-25份和電石渣25-30份；

14、進一步優(yōu)選為：脫硫石膏36份、赤泥16份、鋁灰22份和電石渣26份。

15、在一些實施例中，所述用于砂質土的高抗?jié)B固化劑，按質量份計，由以下組分組成：固廢基硫鋁鐵系膠凝材料30-40份；礦渣粉20-30份；普通硅酸鹽水泥10-30份；脫硫石膏5-20份；硅灰4-10份。

16、優(yōu)選的，所述用于砂質土的高抗?jié)B固化劑，按質量份計，由以下組分組成：固廢基硫鋁鐵系膠凝材料30-35份；礦渣粉20-25份；普通硅酸鹽水泥15-20份；脫硫石膏15-20份；硅灰4-7份。

17、在一些實施例中，所述用于砂質土的高抗?jié)B固化劑中，各個組分經過粉磨處理，細度為200目方孔篩的篩余小于10％。

18、第二方面，本發(fā)明提供所述用于砂質土的高抗?jié)B固化劑的制備方法，包括如下步驟：

19、將固廢基硫鋁鐵系膠凝材料、礦渣粉、普通硅酸鹽水泥、脫硫石膏和硅灰按比例稱量后，粉磨至200目方孔篩篩余小于10％，混合，即得。

20、在一些實施例中，采用所述高抗?jié)B固化劑對砂質土進行改性的方法為：調節(jié)砂質土的含水率，將所述高抗?jié)B固化劑與砂質土按質量比為5-15:85-95混合均勻，制得混合土料；將所述混合土料制備試件。

21、優(yōu)選的，對砂質土進行改性時，砂質土的含水率為8％-20％。

22、優(yōu)選的，高抗?jié)B固化劑與砂質土的質量比為7-12:87-92，優(yōu)選為10:90。

23、上述本發(fā)明的一種或多種實施例取得的有益效果如下：

24、本發(fā)明所制備的適用于砂質土高防滲固化的硫鋁鐵系復合膠凝材料，在原料的選擇上，借助固廢基硫鋁鐵系膠凝材料早強、抗?jié)B的特性，復配礦渣、普通硅酸鹽水泥、脫硫石膏、硅灰等，豐富了其水化產物類型，為砂土提供“骨架-填充-膠結”作用，在硫鋁鐵系膠凝材料水化形成鈣礬石晶體的基礎上補充了膠體產物，使得土、顆粒、水化產物形成有效聯(lián)結，不僅進一步強化了膠凝材料的水化作用和膠結性能，且所形成的晶體-膠體復合水化產物體系將貢獻于固化砂土的穩(wěn)定及致密的微結構，可以有效提高砂土的抗?jié)B性及力學性能，實現(xiàn)砂土的資源化利用，同時實現(xiàn)了脫硫石膏，礦粉等固廢原料的綜合應用，減少固體廢棄物的堆積成本和對環(huán)境造成的影響。

25、從性能上來看，本發(fā)明的高抗?jié)B固化劑具有良好的抗壓、抗折強度，力學性能優(yōu)越。將這種高抗?jié)B固化劑應用于固化砂土，砂質土的抗?jié)B系數(shù)完全超過堤壩填料的工程要求。此項發(fā)明不僅為當前砂質土固化難題提供了重要的技術指導，還能促進砂土的資源化利用和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

26、采用本發(fā)明的高抗?jié)B固化劑對砂土進行固化時，固化效率較高，可以實現(xiàn)相對快速固化，提高了作業(yè)效率。

27、所制備的高抗?jié)B固化劑具有早強，高強，強度穩(wěn)定提升的優(yōu)點，比普通硫鋁酸鹽水泥抗壓、抗折強度均有大幅提升，具有優(yōu)越力學性能。

28、使用所制備的高抗?jié)B固化劑固化的砂土7d抗?jié)B系數(shù)即達到5.9×10-7cm/s，滿足國家相關規(guī)定中一般土防滲料質量技術指標(≤1×10-5)，性能提升速度快，效果好。

29、所制備的高抗?jié)B固化劑以多元固體廢棄物(礦粉，脫硫石膏)取代膠凝材料熟料，減少煅燒成本，相較于傳統(tǒng)硫鋁酸鹽水泥，成本降低一半以上。

30、所制備的高抗?jié)B固化劑，固體廢棄物用量大，減少了固體廢棄物的堆積成本和對環(huán)境造成的影響，生產過程中能源消耗和的碳排放量減少。

31、制備工藝簡單，且對砂質土的改性方法簡單，所制備的高抗?jié)B固化劑使用機械簡單，且機械使用難度低。