CN1513798A - 提供一种土壤和建筑垃圾的固化剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于土壤和建筑垃圾固化的材料——奥特赛特固化剂，本发明属于建筑材料领域。本发明的目的是解决城市中大量建筑垃圾堆放形成的城市污染及实心粘土烧结砖生产带来的耕地破坏和大量能源消耗等社会问题。本发明提供一种可以固化建筑垃圾粒料加压成型标准实心砖，并在常温条件下养护达到国家建材行业标准。其用途可以用作承重和非承重墙体料、步道砖、护坡构件等各种功能构件，具有节约燃煤、节约矿物资源、改善环境、降低成本等优点。本发明的另一个目的是所提供的固化剂还可以处理在公路、铁路、水利、软弱地基处理工程中所遇到的各种复杂的土壤，达到节约工程造价的目的。

Description

提供一种土壤和建筑垃圾的固化剂

技术领域    本发明涉及一种用于土壤和建筑垃圾固化的材料——奥特赛特固化剂，本发明属于建筑材料领域。

背景技术    本发明所处理的土壤主要应用在水利防渗防冲刷、软弱地基加固处理、公路铁路路基加固等较难处理的或有较高要求的工程中。本发明所处理的建筑垃圾是指由于城市布局调整，市政规划建设、房地产开发、危旧房屋拆迁改造过程中，形成的废旧混凝土、沙砾、砖瓦、石灰及少量的陶瓷、玻璃、土等，不包括金属、木材、沥青及有机生活垃圾等。

随着经济建设的高速增长，环境保护和可持续发展进一步恶化，环保要求日益提高。这在建材领域里的突出现象，一是城市建筑垃圾的大量堆放形成城市新的污染；二是实心粘土烧结砖，破坏耕地，大量消耗能源。虽然市场上墙体新材料层出不群，如粘土空心砖、陶粒空心砌块、混凝土空心砌块、蒸压加气混凝土砌块和各类墙板等，但在承重墙体材料方面尚没有合适的材料来替代实心粘土烧结砖。目前北京门头沟区利用页岩和煤矸石生产烧结实心粘土砖，但仍然明显存在环保方面的缺陷。

专利“89102223.6”的“自然养护粉煤灰砖”发明专利公开了一种利用粉煤灰制造免烧砖的技术方法，它用粉煤灰和砂子，硅酸盐水泥和碱土金属卤化物，经搅拌，加压成型、硬化处理成粉煤灰砖。专利“CN1117030A”的水硬性灰渣砖、块则利用了固体废弃物，如灰渣、炉渣、钢渣等代替土源，试制出含灰渣的水硬性固结剂。

以上专利各具特色，但在固化材料时仍存在一些不足，如1、固化粉土或含有颗粒较细的粉料时，强度并无明显提高。2、灰渣或粉煤灰砖都需要加大量的砂子，明显增加了成本。3、专利的主要目的是如何消化灰渣和粉煤灰，应用在墙体材料方面还存在强度和耐久性的问题。4、灰渣或粉煤灰的存量不足以提供连续生产的量，且利用率不高。

专利1125702提供了一种石灰类土壤固化剂，利用生石灰、硬石膏、硫酸钠以及硫酸铝混合粉磨至比表面积300～500m²/kg。专利1131131提供了一种水泥类土壤固化剂，利用硅酸盐水泥熟料、硬石膏、丙三醇混合粉磨至比表面积300～500m²/kg。专利1107500提供了一种稳定土壤铺筑路基的土壤改性剂，利用了烷基苯磺酸、聚硅氧烷磷酸、聚丙烯酸、脂肪酸、聚乙烯醇制成乳液。以上三种专利各有特点，但固化土壤时仍有一些不足，三种固化剂均无法处理高液塑限高有机质的淤泥、湿陷性黄土、盐渍土等工程中的劣质壤土。

发明内容    本发明的目的是提供一种可以固化处理建筑垃圾粒料加压成型标准实心砖，并在常温条件下养护达到国家建材行业标准《非烧结普通粘土砖》(JC422-91)的各项指标要求。其用途可以用作承重和非承重墙体料、步道砖、护坡构件等各种功能构件。

本发明的另一个目的是所提供的固化剂还可以处理在公路、铁路、水利、软弱地基处理工程中所遇到的各种复杂的土壤。固化剂稳定土作为道路基层材料，其性能可满足国家建材行业标准CJJ/J80-98的规程要求。

高性能奥特赛特固化剂是一种粉状固体，加入特殊的激发素得到的无机材料为主的水泥基有机高分子复合材料，这种性能良好的固化材料对于一般低中液限粘土、河砂、风化土及含有有机质较高的淤泥等都有十分显著的稳定固化效果。可用于公路铁路路基、水利渠道、湖底固化防渗抗冲刷、软弱地基处理工程中，同传统工艺相比，具有强度高、防渗性能好、抗冲刷、污染小、施工周期短、综合成本低特特点。高性能奥特赛特固化剂作为土壤稳定材料，可以处理水泥石灰等稳定材料无法处理的工程特殊土壤，如淤泥、粉细土等，其强度相比同掺量的水泥要高50％～200％。

利用建筑垃圾制备免烧实心标准砖固化技术的开发，具有节约燃煤、节约矿物资源、改善环境、降低成本等优点。其原理简述如下：

新制造的水泥、砖瓦用在建筑物或构筑物上，使用若干年后，由于多种原因，建筑物或构筑物必须报废、拆除，于是成为建筑垃圾。作为建筑垃圾本身，通过分类分析，可以清楚地看到它们在化学成分及矿物成分上存在差别，有着不同的化学活性，如果将其简单的通过破碎，粉磨，混合又作为骨料，在经济上未必合算。化学分析及X射线衍射分析表明，在使用期20年的废旧混凝土中，仍然存在未水化的C₂S及未碳化的Ca(OH)₂，并可依矿物成分的分析正确判别废旧混凝土使用的骨料材质：经长期使用后的废红砖与青砖矿物成分十分相似，烧结时未进行反应的SiO₂大量存在，且烧结后有大量的未碳化、水化的氧化物，这些氧化物经过特殊的激发作用后可以继续发挥胶结作用。而且建筑垃圾经磨细后由于以下原因也具有一定的胶结活性：(1)新破、磨细废渣表面具有较高的表面能；(2)新破、磨细废渣中含有一定量的未水化成分：(3)新破、磨细废渣中一些具有潜在活性的物质，在激发剂的作用下，表现出一定的水化反应活性。因此在重新利用这部分材料前必需先将其活化。

建筑垃圾粒料需要经过破碎、筛分，并控制破碎后建筑垃圾粒料的粒径和比例。本发明的建筑垃圾粒料级配为：20～2mm占40％～60％，2mm以下占60％～40％。

本发明的固化剂分主固化剂和激发素两个部分。

固化剂的全部原料为：硅酸盐水泥熟料、石灰、硬石膏、过硫酸胺、Na₂SO₄、NaNO₂、CaCl₂、三乙醇胺、水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物、聚丙烯酸钠、水性环氧树脂、钛酸酯偶联剂、硅酸盐偶联剂、吐温80、乙二醇单丁醚、乙二胺、乙醇及工业废渣包括钢渣、水淬渣、粉煤灰及耐火粘土硅粉。

以上所有原料在市场上均能购得，硅酸盐水泥熟料、石灰及硬石膏符合水泥行业标准，工业废渣均符合相应的国家及行业标准。

固化剂重量百分比如下：

硅酸盐水泥熟料      10％～50％

工业废渣            10％～70％

石灰                8％～20％

硬石膏              8％～20％

激发素A             0.4％～3％

激发素B             0.1％～2％

激发素A重量百分比如下：

Na₂SO₄            20％～40％

NaNO₂              5％～10％

CaCl₂                     1％～5％

Ca(NO₂)₂                 5％～10％

过硫酸胺                    5％～10％

三乙醇胺                    5％～20％

乙二胺                      2％～7％

水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐    10％～30％

萘磺酸盐甲醛缩合物          10％～30％

激发素B重量百分比如下：

聚丙烯酸钠                   5％～10％

水性环氧树脂                 30％～60％

钛酸酯偶联剂                 2％～5％

吐温80                       0.1％～3％

乙醇                         30％～50％

乙二醇单丁醚                 0.1％～1％

固化剂要求细度：其比表面积不小于380～500m²/kg。

应将固化剂和激发素A分别磨细至要求细度，然后按比例混合，或按比例混合后磨细至要求细度，包装成为固化剂AS。此固化剂可直接用于建筑垃圾的固化。将激发素B按原料比例配置成乳液，密封保存。使用时，按比例量取与水一起拌入有固化剂AS加入的固化土拌合料中。

具体实施方式1

称取硅酸盐水泥熟料360g，水渣320，石灰80g，硬石膏170g。

称取9gNa₂SO₄，1gCaCl₂，2g过硫酸胺，5g三乙醇胺，3乙二胺，10g水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐。

将其混合均匀即为激发素A。

将以上两组分别或混合粉磨至400m²/kg，成为固化剂AS。

称取10g聚丙烯酸钠，50g水性环氧树脂，2g钛酸酯偶联剂，2g吐温80，35g乙醇，1g乙二醇单丁醚。即成激发素B

具体实施方式2

称取硅酸盐水泥熟料400g，水渣340，石灰100g，硬石膏150g。

称取10gNa₂SO₄，2g NaNO₂，2g过硫酸胺，5g三乙醇胺，1g乙二胺，5g水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐，5g萘磺酸盐甲醛缩合物。将其混合均匀即为激发素A。

将以上两组分别或混合粉磨至400m²/kg，成为固化剂AS。称取10g聚丙烯酸钠，43g水性环氧树脂，4g钛酸酯偶联剂，2g吐温80，40g乙醇，1g乙二醇单丁醚。

具体实施方式3

称取建筑垃圾粗集料(20～2mm)1200g，细集料(2mm以下)1800g，固化剂(AS)300g，充分拌合，加压成型，将其制成240×115×53mm标准砖，自然养护，按墙体材料测试标准测试，其28天强度可达8～11Mpa。

具体实施方式4

称取建筑垃圾粗集料(20～2mm)1800g，细集料(2mm以下)1200g，固化剂(AS)450g，充分拌合，加压成型，将其制成240×115×53mm标准砖，自然养护，按墙体材料测试标准测试，其28天强度可达12～16Mpa。

具体实施方式5

先对欲固化的土质进行击实试验，确定的最大干密度和最佳含水量。称取粘土3000g，筛去10mm以上的特粗颗粒，掺固化剂(AS)240g，拌合均匀；按最佳含水量+2％量取水，称取2.4g激发素B加入称量好的水中，搅拌均匀后加入固化土中拌合均匀。按最大干密度计算合适称量，制成Φ50×50mm的试件，标准养护，其28天强度可达1～5Mpa。

Claims (7)

1、一种用于固化土壤和建筑垃圾的水泥基有机高分子复合固化剂，其特征是：由硅酸盐水泥熟料、石灰、硬石膏、工业废渣、激发素A或激发素B组成。

2、如权利要求1所述的固化剂激发素A，其特征是：由过硫酸胺、Na₂SO₄、NaNO₂、CaCl₂、三乙醇胺、水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐、萘磺酸盐甲醛缩合物和乙二胺中的1～4种组成。

3、如权利要求1所述的固化剂激发素B，其特征是：由聚丙烯酸钠、水性环氧树脂、钛酸酯偶联剂、硅酸盐偶联剂、吐温80、乙二醇单丁醚、乙醇组成。

4、如权利要求1所述的固化剂其工业废渣，是指钢渣、水淬渣、粉煤灰及耐火粘土硅粉中的一种或几种。

5、如权利要求1-4所述的固化剂，其特征是：其重量百分比为：

硅酸盐水泥熟料         10％～50％

工业废渣               10％～70％

石灰                   8％～20％

硬石膏                 8％～20％

激发素A                0.4％～3％

激发素B                0.1％～2％

6、如权利要求1-4所述的固化剂激发素A，其特征是：其重量百分比为：

Na₂SO₄               20％～40％

NaNO₂                 5％～10％

CaCl₂                 1％～5％

Ca(NO₂)₂             5％～10％

过硫酸胺                5％～10％

三乙醇胺                      5％～20％

乙二胺                        2％～7％

水溶性蜜胺甲醛树脂磺酸盐      10％～30％

萘磺酸盐甲醛缩合物            10％～30％

7、如权利要求1-4所述的固化剂激发素B，其特征是：其重量百分比为：

聚丙烯酸钠                    5％～10％

水性环氧树脂                  30％～60％

钛酸酯偶联剂                  2％～5％

吐温80                        0.1％～3％

乙醇                          30％～50％

乙二醇单丁醚                  0.1％～1％