CN103373843A

CN103373843A - 一种矿渣基固化土及其制备方法

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Publication number: CN103373843A
Application number: CN2013102752855A
Authority: CN
Inventors: 蒋林华; 王涛; 熊传胜; 游渌棽; 宋子健; 朱承龙; 刘浩; 稽文远
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明公开了一种矿渣基固化土，由如下质量百分比的组分：水玻璃1%-5%、氢氧化钠0.1%-0.5%、矿渣4.5%-14.6%、粘土55%-70%和水20%-27%混合制备而得，本发明还公开了上述矿渣基固化土的制备方法，本发明的矿渣基固化土不仅节能、环保，并且具有高强度和高耐久性的优点，并且其还具有抗压强度高，相对渗透系数小，抗氯离子以及硫酸盐侵蚀能力强的优点，另外，本发明的矿渣基固化土原材料矿渣采用钢铁行业炼铁的副产品，原料易得，不仅节约了资源，降低了生产成本，同时也减少环境污染。本发明的矿渣基固化土适用一些对土壤固化要求较高的水利工程、海洋工程以及地下工程等。

Description

一种矿渣基固化土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种矿渣基固化土，还涉及了上述矿渣基固化土的制备方法，属于土木工程材料领域。

背景技术

随着经济建设的发展，在土木工程领域，对土壤的固化要求越来越高。固化土是一种新型的工程材料，其可以充分利用当地的土壤资源。另外，固化土具有强度高、收缩量小、颗粒间孔隙小、高压缩的工程特性，不会导致“二次泥化”现象，并且能够很好地适应工程技术的要求。我国从“七五”计划开始，对固化土的研究方面逐渐取得了一些成果，但是很多方面还停留在实验阶段。

目前在我国道路、桥梁、水利等工程中，还是大量采用水泥作为土壤固化剂来固化土壤。经过长期的工程实践，技术人员发现采用水泥固化土壤时，得到的固化土体不仅强度低、抗渗效果差，而且抗侵蚀能力差，因此在海洋工程、水利工程以及地下工程几乎不能采用水泥固化土体。随着节能减排的要求以及环保呼声的日益高涨，水泥这一高污染、高耗能产业即将面临转型，发展新型环保型胶凝材料迫在眉睫。已有研究发现，工业废渣矿渣在碱性材料固化下，能产生比水泥更高的强度，更好的耐久性，将其应用于土壤固化领域，不仅可以充分利用矿渣，还可以节约大量资源。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种抗压强度高、抗渗效果好，且抗侵蚀能力强的矿渣基固化土，本发明还要解决的技术问题是提供上述矿渣基固化土的制备方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种矿渣基固化土，由如下质量百分比的组分：水玻璃1%-5%、氢氧化钠0.1%-0.5%、矿渣4.5%-14.6%、粘土55%-70%和水20%-27%混合制备而得。

其中，所述矿渣的细度为300m²/kg-600m²/kg，其一般选自钢铁业的炼铁副产品。

上述矿渣基固化土的制备方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，往水玻璃中加入所需量的氢氧化钠，使水玻璃模数为1.0-2.0，再将所需量的水加入水玻璃中，充分搅拌；

步骤2，将所需量的矿渣与粘土混合，充分拌合均匀，得到矿渣粘土混合物；

步骤3，将步骤1得到的混合溶液均匀缓慢加入矿渣粘土混合物中，拌合一分钟左右，矿渣基固化土即成型。

其中，水玻璃模数是指：往水玻璃中加入一定量的氢氧化钠，使水玻璃中二氧化硅与氧化钠的摩尔比为1.0-2.0。

有益效果：相比于现有技术，本发明的矿渣基固化土不仅节能、环保，并且具有高强度和高耐久性的优点，并且其还具有抗压强度高，相对渗透系数小，抗氯离子以及硫酸盐侵蚀能力强的优点，另外，本发明的矿渣基固化土原材料矿渣采用钢铁行业炼铁的副产品，原料易得，不仅节约了资源，降低了生产成本，同时也减少环境污染，本发明的矿渣基固化土制备方法操作简单。本发明的矿渣基固化土适用一些对土壤固化要求较高的水利工程、海洋工程以及地下工程等。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

一种高强度和高耐久性的矿渣基固化土，由如下质量百分比的组分：水玻璃5%、氢氧化钠0.5%、矿渣4.5%%、粘土65%和水25%混合制备而得，具体制备步骤为：

步骤1，往50g水玻璃中加入5g氢氧化钠溶液，调节水玻璃的模数为2.0，往水玻璃中加入250g水，充分搅拌；

步骤2，将45g矿渣与650g粘土混合，充分拌合均匀，得到矿渣粘土混合物；

选用一种水泥固化土1进行对比实验，其中，水泥、粘土、水的配比为：水泥10%、粘土65%、水25%。

相比于水泥固化土1，实施例1的矿渣基固化土28天时抗压强度提高了2.3%，相对渗透系数降低了8.7%；90天时抗压强度提高了11.1%，相对渗透系数降低了26.8%；60天时相对渗透系数降低了9.5%。90天强度后将水泥固化土1和实施例1的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的氯化钠溶液中浸泡14天、28天、60天，实施例1的矿渣基固化土强度较90d时分别升高了4.7%、8.3%、10.8%，水泥固化土1强度较90d时分别降低了3.9%、6.7%、9.6%；90天强度后将水泥固化土1和实施例1的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的硫酸钠溶液中浸泡14天、28天、60天，水泥固化土1强度较90d时分别升高了7.3%、9.6%、11.5%，水泥固化土1强度较90d时分别降低了17.5%、23.7%、30.1%。

实施例2

一种高强度和高耐久性的矿渣基固化土，由如下质量百分比的组分：水玻璃1%、氢氧化钠0.1%、矿渣8.9%%、粘土70%和水20%混合制备而得，具体制备步骤为：

步骤1，往10g水玻璃中加入1g氢氧化钠溶液，调节水玻璃的模数为1.0，往水玻璃中加入200g水，充分搅拌；

步骤2，将89g矿渣与700g粘土混合，充分拌合均匀，得到矿渣粘土混合物；

选用一种水泥固化土2进行对比实验，其中，水泥、粘土和水的配比为：水泥10%、粘土70%以及水20%。

相比于水泥固化土2，实施例2的矿渣基固化土28天、90天抗压强度分别提高了16.5%和4.7%；28天、60天、90天的相对渗透系数分别降低了26.9%、47.6%、56.3%。90天强度后将水泥固化土2和实施例2的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的氯化钠溶液浸泡14d、28d、60d，实施例2的矿渣基固化土强度较90d时分别升高了7.1%、11.6%、12.7%，水泥固化土2的强度较90d时分别降低了4.3%、7.8%、10.7%；90d强度后将水泥固化土2和实施例2的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的硫酸钠溶液浸泡14d、28d、60d，实施例2矿渣基固化土强度较90d时分别升高了9.1%、13.6%、15.7%，水泥固化土强度较90d时分别降低了17.3%、24.8%、31.7%。

实施例3

一种高强度和高耐久性的矿渣基固化土，由如下质量百分比的组分：水玻璃3%、氢氧化钠0.4%、矿渣14.6%、粘土55%和水27%混合制备而得，具体制备步骤为：

步骤1，往30g水玻璃中加入4g氢氧化钠溶液，调节水玻璃的模数为1.6，往水玻璃中加入270g水，充分搅拌；

步骤2，将146g矿渣与550g粘土混合，充分拌合均匀，得到矿渣粘土混合物；

选用一种水泥固化土3进行对比实验，其中，水泥、粘土、水的配比为：水泥18%、粘土55%、水27%。

相比于水泥固化土3，实施例3的矿渣基固化土在28天、90天的抗压强度分别提高了14.1%和43.1%；在28天、60天、90天的相对渗透系数分别降低了33.5%、60.3%、73.3%。90天强度后将水泥固化土3和实施例3的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的氯化钠溶液浸泡14d、28d、60d，实施例3的矿渣基固化土强度较90d时分别升高了10.7%、15.0%、16.7%，水泥固化土3强度较90d时分别降低了4.7%、6.5%、9.6%；90天强度后将水泥固化土3和实施例3的矿渣基固化土放入质量百分含量为5%的硫酸钠溶液浸泡14d、28d、60d，实施例3的矿渣基固化土强度较90d时分别升高了16.7%、19.0%、23.7%，水泥固化土3强度较90d时分别降低了19.7%、27.6%、34.7%。

综上所述，通过将本发明的矿渣基固化土和水泥固化土在抗压强度、相对渗透系数、抗氯离子侵蚀、抗硫酸盐侵蚀进行对比实验可知，实施例1、2、3中的矿渣基固化土，其抗压强度、抗渗性能、抗氯离子侵蚀、抗硫酸盐侵蚀的性能均比水泥固化土的性能更优良。

Claims

1.一种矿渣基固化土，其特征在于：由如下质量百分比的组分：水玻璃1%-5%、氢氧化钠0.1%-0.5%、矿渣4.5%-14.6%、粘土55%-70%和水20%-27%混合制备而得。

2.根据权利要求1所述的矿渣基固化土，其特征在于：所述矿渣的细度为300m²/kg-600m²/kg。

3.一种权利要求1所述矿渣基固化土的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤2，将所需量的矿渣与粘土混合，拌合均匀，得到矿渣粘土混合物；

步骤3，将步骤1得到的混合溶液加入矿渣粘土混合物中，拌合后即得到矿渣基固化土。