專利名稱：普適型巖土固化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固化劑，特別是涉及一種普適型巖土固化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
當前工業(yè)廢棄顆粒物給環(huán)境、生態(tài)、社會帶來一系列問題，嚴重阻礙了兩型社會的發(fā)展。在工程上，許多地區(qū)修筑道路及建造房屋所需要的砂石建筑材料資源匱乏，導(dǎo)致建筑成本異常升高。城市拆遷舊建筑物和建造新建筑物產(chǎn)生的大量建筑廢渣，也嚴重地影響著城市發(fā)展和環(huán)境。若能有效地將這些廢棄物利用，使之變成資源，將會給社會帶來巨大的財
ffi ο現(xiàn)有技術(shù)的缺陷是建筑廢渣利用需先分選并沖洗，成本高，形成二次污染；許多工業(yè)廢棄物如堿渣、輕燒粉塵，尚未有效解決膨脹問題充填采礦法中的利用尾礦充填膠凝材料制備的尾礦充填料漿技術(shù)經(jīng)濟性尚不能令采礦企業(yè)滿意；工業(yè)開采的各種金屬、非金屬尾礦選礦后產(chǎn)生的尾礦，因用水泥難以將其固化，即使一些固化劑能夠固化但固化塊體難以滿足各種工程用途沒計的需要。針對上述情況進行的固化的對象分析指出，自然界中的沙土是巖石在外力地質(zhì)作用下風化的產(chǎn)物，由于地殼巖石中的礦物的化學組成及物理機械性質(zhì)不同，產(chǎn)生了不同土質(zhì)、沙質(zhì)的沙土 ；采礦并選礦產(chǎn)生的尾礦是巖石在機械力作用下形成的不同化學組成的粒徑細小的沙土?；谶@種認識，發(fā)明了該項PCSB固化技術(shù)?，F(xiàn)有巖土固化劑常用的原料有氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵，這六種原料的每種在固化劑中的用量和常用配比量，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知曉，屬于無需要再提供具體用量，就能使用的固化劑原料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種固化巖土質(zhì)量好、成本低的普適型巖土固化劑，亦可稱PCSB巖土固化劑，其中PCSB (Poly ChemSoilBinder)。其以巖石自然風化和人工選礦形成的沙土為固化對象，研究一種適用于這類沙土固化的PCSB巖土固化技術(shù)，且固化的塊體其技術(shù)性能和經(jīng)濟性，可滿足各種用途的工程設(shè)計需要。本發(fā)明還提供該固化劑的制備方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列原料混合成的粉狀混合物 氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵，其特別之處在于原料還包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉狀混合物總重量2-8%，具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料占粉狀混合物總重量5-20% ；所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料的總重量。所述氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵這六種原料配比可以在任何現(xiàn)有公開的巖土固化劑資料中的配比量，公開的固化劑資料中的原料品種數(shù)量可以少于這六種，也可以多于這六種，更可經(jīng)與這六種品種數(shù)量相等，當然這些數(shù)據(jù)也可以是間接數(shù)據(jù)，如經(jīng)過折算的數(shù)據(jù)。在這些公開數(shù)字中間的配比范圍內(nèi)更可以適用。 根據(jù)原料特點，還可以在公開的范圍內(nèi)適當增加或者減少。公開這些數(shù)據(jù)的文獻資料如 CN1019855554A(其中的原料品種與配比都直接可用)、CN101955331A(其中的燒堿量3_5 重量份就可以直接適用)、CN1343641A、CN1218774(公開的鍋爐底渣的成份比例范圍)， CN101381194、CN101250041、CN1707028、CN1670313、CN1469015、CN1401853、CNl 184838 及 《巖石力學與工程動態(tài)》2011年第2期“PCSB固化劑材料應(yīng)用研究”等等，特別需要說明的是這些數(shù)據(jù)更可以是由本申請人和本申請人職員或者其它相關(guān)單位和人員公開的任何關(guān)于本發(fā)明PCSB巖土固化劑方面的資料。經(jīng)試驗證明上述六種原料不論選用什么現(xiàn)有用量制成的固化劑都能滿足使用要求。此巖土固化劑是一種淺灰色的含有聚合物的粉狀混合物。大量試驗和使用實例證明這種巖土固化劑適用面較寬，可以廣泛固化各種沙土及各種工業(yè)廢棄顆粒物，效果較其他固化劑有更好的性價比。具有固化巖土質(zhì)量好、成本低、適用面寬，性價比高的優(yōu)點。所述具有火山灰活性的材料和經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料可以任意比例混合使用，混合使用時仍執(zhí)行占粉狀混合物總重量5-20 %的總量。作為優(yōu)化，原料還包括占粉狀混合物總重量1-3%的復(fù)合體外加劑，所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H0-100%和減水劑 100-0% ；所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料及復(fù)合體外加劑的總重量。復(fù)合體外加劑的具體組份由相容性試驗確定，適用有相容性減水劑品種。復(fù)合體外加劑中減水劑的添加量依用途不同而異，如普通砌塊物料適用濕度相對較低，可以少加減水劑， 需要用泵輸送時，必須顯著增加加水比例，為保證質(zhì)量也必須同時顯著增加減水劑用量，所述從本固化劑自身特性來講，在實際應(yīng)用中減水劑的用量不應(yīng)當僅限于上述添加比例范圍內(nèi)，可以根據(jù)需要靈活增加。因為原料的廣泛性和特殊性，其它原料的用量也不應(yīng)當嚴格限定在上述比例范圍內(nèi)。所述復(fù)合體外加劑當由下列重量配比的原料混合而成時，減水劑應(yīng)當是能夠與NaOH混合的類型，所述復(fù)合體外加劑當為下列重量比的原料時，所述NaOH與減水劑并不事先混合，而是在制備固化劑過程中與其它原料一樣，與其它原料共同混合在一起的，所述這時，應(yīng)用的減水劑不必須是能夠與NaOH直接混合類型。大量試驗和使用實例講明這種巖土固化劑適用面較寬，可以廣泛固化各種沙土及各種工業(yè)廢棄顆粒物，效果較其他固化劑有更好的性價比。具有固化巖土質(zhì)量好、成本低、適用面寬，性價比高的優(yōu)點。作為優(yōu)化，所述氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵六種原料之間的重量配比為氧化鈣40-59、(3) 二氧化硅18-35、(4)三氧化二鋁10-13、(5) 三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化鎂0. 3-0. 7、(7)三氧化二鐵0. 2-0. 4。其是包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物(1)粘性聚合物2-8、(2)氧化鈣40-59、(3) 二氧化硅18-35、(4) 三氧化二鋁10-13、(5)三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化鎂0. 3-0. 7、(7)三氧化二鐵0. 2-0. 4、 (8)復(fù)合體外加劑1-3、(9)具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料(或者稱摻合料)5-20 ；所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H0-100%和減水劑100-0%。大量試驗和使用實例講明這種巖土固化劑適用面較寬，可以廣泛固化各種沙土及各種工業(yè)廢棄顆粒物，效果較其他固化劑有更好的性價比。具有固化巖土質(zhì)量好、成本低、適用面寬，性價比高的優(yōu)點。作為優(yōu)化，所述粘性聚合物包括聚合物膠粉或者聚合物乳液；所述原料還包括占粉狀混合物總重量2-8%的水玻璃，并且當添加水玻璃時，等量少加直至不加所述粘性聚合物(全部替代時，就不再添加粘性聚合物)，即所述粘性聚合物由水玻璃全部或者部分代替；所述具有火山灰活性的材料選自偏高嶺土、礦粉、沸石粉、粉煤灰、硅灰等，所述經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料選自活性石灰窯中的除塵粉、輕燒白云石窯中的黑色輕燒粉塵。這些材料根據(jù)需要，可以任意多種混合使用。選自即可以任意多種任意比例混合使用。當所述粘性聚合物由水玻璃全部或者部分代替時，所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、 三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和水玻璃及粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料及復(fù)合體外加劑的總重量。作為優(yōu)化，所述聚合物膠粉為德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉，或者為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉；所述聚合物乳液為丁苯膠乳液、或者聚丙烯酸酯乳液、或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液。所述各種聚合物當相容性允許時，可以混合使用。作為優(yōu)化，所述德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉為德國產(chǎn)YINNAPAS型VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉，所述聚丙烯酸酯乳液為PAE-I型或者為PAE-2型。作為優(yōu)化，由下列方法制成所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，使混合精度達到千分之一。作為優(yōu)化，所有固體原料都為粉料；混合成的粉狀混合物比表面積380_600m2/kg。 所述三氧化二鋁中含有2-3%的α-Al2O3 ；所述減水劑減水率>22%。減水劑優(yōu)選聚羧酸系、FDN系高性能減水劑。確定固化劑與固化對象之間相容性的指標用正交試驗確定固化劑組分與固化對象的相容性。所述在選用可以選擇的原料時，可以通過條件試驗來為選擇提供依據(jù)。所述固化劑的制備方法是所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，使充分混勻。作為優(yōu)化，先預(yù)混一分鐘，再主混兩分鐘，三分鐘共混拌5200次，使混合精度達到千分之一。為了充分發(fā)揮PCSB巖土固化劑的潛力，解決好固化塊體的一般技術(shù)性能和特殊技術(shù)性能的要求，在試驗方法上必須建立以下概念(I)PCSB混合料塊體的性能取決于PCSB材料自身性能、成型設(shè)備的機械參數(shù)、成型塊體的工藝，以及設(shè)備是否能與工藝配合到位。(2)PCSB巖土固化劑固化項目需要針對不同的對象，研究或調(diào)整固化劑成分或相關(guān)比例(如充填尾礦料漿的早強性能，流動性能等)。(3)PCSB混合料塊體成型密度、加水量，用輕型或重型擊實確定。(4)確定固化劑與固化對象之間相容性的指標，或用正交試驗確定固化劑組分與固化對象的相容性。(5)合理利用具有火山灰性能的摻合料、聚合物類、復(fù)合外加劑、水玻璃等，用以適用有特殊性能要求的塊體。
(6)PCSB固化劑固化的各種顆粒物、沙土，成型不同規(guī)格的塊體，其表面要求掛漿。(7)PCSB混合料中的摻合料為具有火山灰性能的偏高嶺土、沸石粉等，活性石灰窯中的除塵粉，輕燒白云石窯中的除塵粉(黑色的)。(S)PCSB巖土固化劑加工生產(chǎn)時，按一定投料順序、投料方式，在專用的粉體混合機內(nèi)，經(jīng)預(yù)混一分鐘、主混兩分鐘(三分鐘混拌5200次)，混合精度達到千分之一方為合格。本發(fā)明(PCSB)巖土固化劑之所以能將物理化學性質(zhì)差別較大的固化對象固化， 可以獲得良好的綜合力學性能及物理性能。從物現(xiàn)學上說，PCSB各組分材料混合在一起， 基本物性是相容的從化學上說，PCSB各組分材料中有關(guān)成分發(fā)生化學反應(yīng)過程，生成的物質(zhì)是增強增韌的，特別是聚合物與固化劑和水化產(chǎn)物相互發(fā)生的化學作用，在顆粒之間形成具有較高粘結(jié)力的膜，這種粘結(jié)作用力比傳統(tǒng)水泥土顆粒之間粘結(jié)力有了極大提高， 形成的膜結(jié)構(gòu)，封塞了或封閉了毛細孔，改善了孔的結(jié)構(gòu)，減少了微裂紋?？傊袒膲K體性能改變和提高，是物理作用、化學作用、聚合作用的綜合過程。固化塊體表現(xiàn)出得良好使用性能，較好地解決了水泥或其它固化劑不能解決的使用性能問題。采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明普適型巖土固化劑具有固化巖土質(zhì)量好、成本低、適用面寬，能固化利用各種無機固體廢棄材料，變廢為寶，性價比高，經(jīng)濟效益環(huán)境效益突出， 推廣應(yīng)用前景廣闊的優(yōu)點。
具體實施例方式實施例一，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%、(幻氧化鈣40 公斤、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二鋁10公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化鎂 0. 3公斤、(7)三氧化二鐵0. 2公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量1%、(9)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量5%。所述具有火山灰活性的材料為偏高嶺土。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H100%和減水劑0%或者Na0H50%和減水劑 50%兩例。所述粘性聚合物為德國產(chǎn)YINNAPAS型可再分散聚合物膠粉或者北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉(簡稱聚合物)兩例。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例二，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量8%、(幻氧化鈣59 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二鋁13公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化鎂 0. 7公斤、(7)三氧化二鐵0. 4公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量3%、(9)經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料占粉狀混合物總重量20%。所述經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料為活性石灰窯中的除塵粉。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料=NaOHlOO%和減水劑0%或者 Na0H50%和減水劑50%兩例。所述粘性聚合物為德國產(chǎn)VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法 所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例三，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%、(幻氧化鈣公斤59、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二鋁13公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化鎂 0. 7公斤、(7)三氧化二鐵0. 2公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量3%、(9)經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料占粉狀混合物總重量5%。所述經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料為輕燒白云石窯中的黑色輕燒粉塵。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H0%和減水劑 100%或者NaOHlO%和減水劑90%。所述粘性聚合物為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉(簡稱聚合物)。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例四，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量8%、(幻氧化鈣40 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二鋁10公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化鎂 0. 3公斤、(7)三氧化二鐵0. 4公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量1%、(9)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量20%。所述具有火山灰活性的材料為礦粉(鐵礦渣)。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H0%和減水劑100%或者Na0H10%和減水劑90%。所述粘性聚合物為聚合物乳液。所述聚合物乳液優(yōu)選為丁苯膠乳液、或者聚丙烯酸酯乳液、或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例五，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量5%、(幻氧化鈣50 公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二鋁12公斤、(5)三氧化硫2公斤、(6)氧化鎂0. 5 公斤、(7)三氧化二鐵0. 3公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量2%、(9)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量13%。所述具有火山灰活性的材料為沸石粉。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H10%和減水劑90%或者NaOHlOO%和減水劑0%。 所述粘性聚合物為PAE-I型或者為PAE-2型聚丙烯酸酯乳液。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例六，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%或者5%或者 8%, (2)氧化鈣50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二鋁12公斤、(5)三氧化硫2 公斤、(6)氧化鎂0. 5公斤、(7)三氧化二鐵0. 3公斤、(8)復(fù)合體外加劑占粉狀混合物總重量2%、(9)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量13%。所述具有火山灰活性的材料為粉煤灰。所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H90%和減水劑10%或者NaOHO%和減水劑100%。 所述粘性聚合物為水玻璃或者水玻璃70%和粘性聚合物30%。所述粘性聚合物選自德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉，或者為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉；或者聚合物乳液“為丁苯膠乳液(SBR或SBR-幻、或者聚丙烯酸酯乳液、 或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液(PVDC)、聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液”。更優(yōu)選德國產(chǎn)YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉，聚丙烯酸酯乳液為PAE-I型或者為 PAE-2型。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。 制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述減水劑優(yōu)選減水率> 22%。更優(yōu)選為聚羧酸系高性能減水劑。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例七，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%、(幻氧化鈣40 公斤、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二鋁10公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化鎂 0. 3公斤、(7)三氧化二鐵0. 2公斤、⑶具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量5%。所述具有火山灰活性的材料為偏高嶺土。所述粘性聚合物為德國產(chǎn)YINNAPAS型可再分散聚合物膠粉或者北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉(簡稱聚合物)兩例。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混， 混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例八，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量8%、(幻氧化鈣59 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二鋁13公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化鎂 0.7公斤、(7)三氧化二鐵0.4公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量20%。所述具有火山灰活性的材料為礦粉或者粉煤灰或者任意比例混合的礦粉和粉煤灰。所述粘性聚合物為德國產(chǎn)VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉。所有固體原料都為粉料， 混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Al2O3。
實施例九，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%、(幻氧化鈣公斤59、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二鋁13公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化鎂 0.7公斤、(7)三氧化二鐵0.2公斤、⑶具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量5%。所述具有火山灰活性的材料為硅灰。所述粘性聚合物為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉(簡稱聚合物)。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Al2O3。實施例十，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物 (更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量8%、(幻氧化鈣40 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二鋁10公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化鎂 0.3公斤、(7)三氧化二鐵0.4公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量20%。所述具有火山灰活性的材料為礦粉(鐵礦渣)。所述粘性聚合物為聚合物乳液。 所述聚合物乳液優(yōu)選為丁苯膠乳液、或者聚丙烯酸酯乳液、或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液、聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的 α -Al2O3。實施例十一，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物(更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量5%、(幻氧化鈣 50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二鋁12公斤、(5)三氧化硫2公斤、(6)氧化鎂 0. 5公斤、(7)三氧化二鐵0. 3公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量13%。所述具有火山灰活性的材料為沸石粉。所述粘性聚合物為PAE-I型或者為ΡΑΕ-2 型聚丙烯酸酯乳液。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到 380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到千分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有2-3%的α-Α1203。實施例十二，本發(fā)明普適型巖土固化劑包括下列重量配比原料混合成的粉狀混合物(更具體是淺灰色的粉狀混合物)(1)粘性聚合物占粉狀混合物總重量2%或者5%或者8%、(2)氧化鈣50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二鋁12公斤、(5)三氧化硫 2公斤、(6)氧化鎂0. 5公斤、(7)三氧化二鐵0. 3公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉狀混合物總重量13%。所述具有火山灰活性的材料為粉煤灰。所述粘性聚合物為水玻璃或者水玻璃70% 和粘性聚合物30%。所述粘性聚合物為德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉，或者為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉；或者聚合物乳液“為丁苯膠乳液(SBR或SBR-2)、或者聚丙烯酸酯乳液、或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液(PVDC)、聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液”。更優(yōu)選德國產(chǎn)YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉，聚丙烯酸酯乳液為PAE-I型或者為ΡΑΕ-2型。所有固體原料都為粉料，混合成的粉狀混合物比表面積優(yōu)選達到380-600m2/kg。制備方法所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，混合均勻，混合精度優(yōu)選達到干分之一。所述三氧化二鋁中優(yōu)選含有 2-3% 的 α-Al2O3。以上十二例中，所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、 三氧化二鐵和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和粘性聚合物、 具有火山灰活性的材料或者或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料及復(fù)合體外加劑的總重量。所述減水劑優(yōu)選聚羧酸系或者FDN系高性能減水劑。涉及到粘性聚合物時，該粘性聚合物可以由水玻璃全部或者部分代替。以上十二例中，制備方法優(yōu)選所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混一分鐘，再主混兩分鐘，使充分混勻。三分鐘共混拌5200次，使混合精度達到千分之一。需要特別說明的是上述十二例中氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的用量，不僅限于此。這六種原料的每種在固化劑中的用量和常用配比量，可以是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知曉或者公開的任何固化劑中添加的數(shù)量。這些數(shù)據(jù)也可以是間接數(shù)據(jù)，如經(jīng)過折算的數(shù)據(jù)。在這些公開數(shù)字中間的配比范圍內(nèi)更可以適用。 根據(jù)原料特點，還可以在公開的范圍內(nèi)適當增加或者減少。公開這些數(shù)據(jù)的文獻資料如 CN1019855554A(其中的原料品種與配比都直接可用)、CN101955331A(其中的燒堿量3_5 重量份就可以直接適用)、CN1343641A、CN1218774(公開的鍋爐底渣的成份比例范國)， CN101381194、CN101250041、CN1707028、CN1670313、CN1469015、CN1401853、CNl 184838 及 《巖石力學與工程動態(tài)》2011年第2期“PCSB固化劑材料應(yīng)用研究”等等，特別需要說明的是這些數(shù)據(jù)更可以是由本申請人和本申請人職員或者其它相關(guān)單位和人員公開的任何關(guān)于本發(fā)明PCSB巖土固化劑方面的資料。申請人做過包含上述六種原料的現(xiàn)人配比量數(shù)據(jù)的試驗非常多，因篇幅所限，這里就不再一一列舉了。經(jīng)試驗證明上述六種原料不論選用什么現(xiàn)有用量制成的固化劑都能滿足使用要求。經(jīng)實驗證明這種含有聚合物的固化劑與不含聚合物固化劑相比，對沙土、工業(yè)廢棄顆粒物、建筑廢渣、制備充填尾礦料漿等固化效果優(yōu)異，其技術(shù)經(jīng)濟指標遠遠領(lǐng)先。有些技術(shù)性能是不含聚合物固化劑無法相比的，例如(1)將長江江心洲上的粉沙土固化成-定形狀尺寸的砌塊，替代傳統(tǒng)砼護灘砌塊。 當固化劑摻量20%，固化的粉沙土砌塊^d強度達到28. 2Mpa,60d強度達到42. 5Mpa,從 28d到60d強度增長14. 3Mpa，與同強度的砼塊相比，抗拉強度、抗沖磨、膨脹率均優(yōu)于砼砌塊。(2)將PCSB巖土固化劑用于武鋼的白云石、石灰石尾礦利用制成承重標磚，其性能指標符合產(chǎn)品規(guī)范(NY/T671-2003)，尾礦利用率彡90%。(3)將PCSB巖土固化劑固化劑堿渣不僅完全抑制了膨脹，且抗壓強度> lOMpa，可用來制作承重標磚，堿渣利用率為60%。(4)將鋅尾礦固化，其強度> 15Mpa，且成本具有合理性。(5)將武鋼程潮鐵礦尾礦制備PCSB尾礦料漿，其工藝性能和物理力學性能均優(yōu)于其它固化劑；在相同強度條件下，PCSB固化劑用量是其它固化劑摻量的一半，充填材料成本降低顯著。
(6)PCSB固化劑用于建筑廢渣鋪筑道路基層，廢渣不分選、不沖洗，利用率彡93%； PCSB建筑廢渣混合料4h后成型，試件7d浸水強度為4. 56Mpa ；成木較二灰碎石基層造價降低 10%。本發(fā)明固化劑的使用方法可以適用現(xiàn)有公開的同類固化劑使用方法，也可以是 與其它巖土材料(如上述1-6項白云石、石灰石尾礦等材料)預(yù)干拌、加入規(guī)定量的水，濕拌、混合料入模、振動模壓成型，脫模、分散自養(yǎng)一天、脫模板、保濕自養(yǎng)六天后制成砌塊成品。制作路基或者其它基層時，參照砌塊用法即可。
權(quán)利要求
1.一種普適型巖土固化劑，包括下列原料混合成的粉狀混合物氧化鈣、二氧化硅、 三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵，其特征在于原料還包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉狀混合物總重量2-8%，具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料占粉狀混合物總重量 5-20% ；所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料的總重量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述固化劑，其特征在于原料還包括占粉狀混合物總重量1-3%的復(fù)合體外加劑，所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料Na0H0-100%和減水劑100-0% ；所述粉狀混合物總重量為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵的總重量或者為氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵和粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料及復(fù)合體外加劑的總重量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述固化劑，其特征在于所述氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、 三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵六種原料之間的重量配比為氧化鈣40-59、(3) 二氧化硅 18-35、(4)三氧化二鋁10-13、(5)三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化鎂0. 3-0. 7、(7)三氧化二鐵 0. 2-0. 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述固化劑，其特征在于所述粘性聚合物包括聚合物膠粉或者聚合物乳液；所述原料還包括占粉狀混合物總重量2-8%的水玻璃，并且當添加水玻璃時，等量少加直至不加所述粘性聚合物；所述具有火山灰活性的材料選自偏高嶺土、礦粉、沸石粉、 粉煤灰、硅灰等，所述經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料選自活性石灰窯中的除塵粉、輕燒白云石窯中的黑色輕燒粉塵。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述固化劑，其特征在于所述粘性聚合物膠粉為德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉，或者為北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心生產(chǎn)的用于巖土固化劑的聚合物膠粉；所述聚合物乳液為丁苯膠乳液、或者聚丙烯酸酯乳液、或者氯乙烯、聚偏二氯乙烯乳液、 聚乙烯乙酸酯-甲基丙烯酸酯乳液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述固化劑，其特征在于所述德國產(chǎn)的可再分散聚合物膠粉為德國產(chǎn)YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物膠粉；所述聚丙烯酸酯乳液為PAE-I型或者為PAE-2型。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述固化劑，其特征在于由下列方法制成所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，使混合精度達到千分之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述固化劑，其特征在于所有固體原料都為粉料；混合成的粉狀混合物比表面積380-600m2/kg ；所述三氧化二鋁中含有2_3%的α -Al2O3:所述減水劑減水率 > 22%。
9.權(quán)利要求1所述固化劑的制備方法，其特征在于所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，使充分混勻。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述制備方法，其特征在于先預(yù)混一分鐘，再主混兩分鐘，三分鐘共混拌5200次，使混合精度達到千分之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種普適型巖土固化劑及其制備方法，為解決現(xiàn)有固化劑固化質(zhì)量差問題，其包括下列原料混合成的粉狀混合物氧化鈣、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化硫、氧化鎂、三氧化二鐵，其特征在于原料還包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉狀混合物總重量2-8％，具有火山灰活性的材料或者經(jīng)煅燒遇水具有粘性的粉料占粉狀混合物總重量5-20％；原料還包括占粉狀混合物總重量1-3％的復(fù)合體外加劑，所述復(fù)合體外加劑由下列重量配比的原料混合而成或者為下列重量比的原料NaOH0-100％和減水劑100-0％。制備方法是所述重量配比的原料投入粉體混合機內(nèi)，先預(yù)混，再主混，使充分混勻。其具有固化巖土質(zhì)量好、成本低、適用面寬，能固化利用各種無機固體廢棄材料，變廢為寶，性價比高，經(jīng)濟效益環(huán)境效益突出，推廣應(yīng)用前景廣闊的優(yōu)點。
文檔編號C04B28/10GK102503328SQ20111029118
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者施倪承, 曲喜群, 李色篆, 邵潔利, 高大峰 申請人:北京曠世達資源環(huán)境工程發(fā)展中心