一種固化鹽漬土制備方法
【專利摘要】一種固化鹽漬土制備方法，其特征在于：將礦渣或礦渣與一種或多種含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的礦物粉末的組合物、活性氧化鎂或活性氧化鎂與石灰組合物與含鹽量為0.5%-20%、含水量為20%～150%的鹽漬土按質(zhì)量百分比3.5%～28.5%：0.5%～10.5%：70%～95%混合均勻后，按設(shè)計工藝成型，得到強度和耐久性滿足工程要求的固化鹽漬土?？捎糜阡佒坊蚝喴坠?、填筑地基、制作土中固化鹽漬土柱等。
【專利說明】一種固化鹽漬土制備方法
(-)【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種適用于鹽潰土固化的固化鹽潰土制備方法，屬于土木工程地基處理領(lǐng)域。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]巖土中易溶鹽含量達0.3%以上，并具有溶陷、鹽脹、腐蝕等工程特性時，稱該巖土為鹽潰土。由于其理化和力學(xué)性質(zhì)與一般巖土迥異，在工程地質(zhì)及地基基礎(chǔ)工程領(lǐng)域被列為特殊土。鹽潰土在我國有大范圍分布，現(xiàn)隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家沿海戰(zhàn)略和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的深入推進，越來越多的基礎(chǔ)工程建設(shè)位于鹽潰土地區(qū)，工程中遇到鹽潰土地基處理問題也越來越多。
[0003]采用固化劑對地基土進行固化處理是常用的地基處理技術(shù)，但由于鹽潰土中含有多種鹽分且含鹽量較高，使用常用的固化劑固化鹽潰土的效果不理想。例如:最常用的固化劑——水泥，其對固化土強度起主要作用的水化產(chǎn)物主要為水化硅酸鈣(CSH)，鹽潰土中大量存在的硫酸鹽、氯鹽、碳酸鹽等，嚴(yán)重影響CSH的生成與穩(wěn)定存在，造成水泥固化鹽潰土強度很低。同時由于土中的鹽離子長期大量存在，水泥固化鹽潰土的耐鹽蝕性很弱，因此利用水泥固化鹽潰土，難以保證固化土強度且難以滿足工程耐久性要求。而現(xiàn)有其它土壤固化劑，提供固化土強度的水化產(chǎn)物仍主要為CSH，所以都存在上述的固化問題。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0004]申請者研究表明:利用礦渣與活性氧化鎂固化鹽潰土，礦渣、活性氧化鎂在含Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl' SO42-, CO32-等幾種或多種鹽離子的鹽潰環(huán)境中可與鹽潰土中的部分鹽生成大量的新水化物Mg6Al2(OH)16CO3 ? 4H20(HT)和Ca4Al2O6Cl2 ? IOH2O (Fs)，這兩種新水化物作為固化鹽潰土強度的主要貢獻者，固化土強度可比水泥固化土強度提高1-4倍，且固化土具有良好的水穩(wěn)性和耐鹽蝕性。不同于水化產(chǎn)物CSH，HT和Fs是礦渣、活性氧化鎂與土中鹽反應(yīng)生成，鹽潰土環(huán)境利于兩`種水化物生成并穩(wěn)定存在，固化土強度穩(wěn)定且固化土本身具備很強的耐鹽蝕能力，因此利用礦渣和活性氧化鎂固化鹽潰土成為鹽潰土固化的有效途徑之一。
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種適用于鹽潰土固化的固化鹽潰土制備方法，使該固化鹽潰土具備足夠的強度、水穩(wěn)性和耐鹽蝕性。
[0006]本發(fā)明所述的一種固化鹽潰土制備方法，其特征在于:將組分(i )、組分(ii)與鹽潰土按設(shè)計的比例混合均勻后，按設(shè)計工藝成型，得到強度和耐久性滿足工程要求的固化
鹽潰土。
[0007]所述組分(i )為礦渣或礦渣與一種或多種含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的礦物粉末的組合物，其中礦渣的質(zhì)量百分比占70~100% ;所述組分(ii)為活性氧化鎂或活性氧化鎂與石灰組合物，其中活性氧化鎂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比占50~100% ;所述鹽潰土指含鹽量為0.5%-30%的鹽潰土,包含氯鹽潰土,硫酸鹽潰土,碳酸鹽潰土、亞氯鹽潰土和亞硫酸鹽潰土，鹽潰土含水量為15%~150%。
[0008]其中，組分(i )中含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的廢渣，包括但不限于鋼渣、煅燒煤矸石、鐵合金爐渣、有色金屬灰渣、磷渣、鋰渣、下水污泥煅燒灰、火山灰、硅灰。
[0009]其中，組分(ii)中所述的活性氧化鎂，可以是白云石或菱鎂礦輕燒制備或是鹵水一氨法沉淀煅燒制備；石灰可以是生石灰、熟石灰或是兩者組合。
[0010]本發(fā)明固化鹽潰土具體制備工藝如下:[0011](I)將組分(i )、組分(ii)烘干，分別磨細(xì)至比表面積為250m2/kg — 600m2/kg。
[0012](2)根據(jù)鹽潰土物理化學(xué)特性、含鹽量、含鹽種類及比例及固化土目標(biāo)強度來確定組分(i )、組分(ii )和鹽潰土的質(zhì)量百分比，組分(i ):組分(ii ):鹽潰土 =3.5%~28.5%:
0.5% ~10.5%:70% ~95%。
[0013](3)針對不同的工程目的，可以采用如下四種方式制作固化鹽潰土:
[0014]a)將組分(i )、組分(ii)的烘干粉末混合均勻，將鹽潰土含水量調(diào)整到最佳含水量附近，用公知機械和工藝將組分(i )、組分(ii)和鹽潰土攪拌混合均勻成固化鹽潰土，將固化鹽潰土攤鋪并碾壓至其最大干密度附近，用于路基或簡易道路工程。
[0015]b)將組分(i )、組分(ii)的烘干粉末混合均勻，將鹽潰土含水量調(diào)整到最佳含水量附近，用公知機械和工藝將組分(i )、組分(ii)和鹽潰土攪拌混合均勻成固化鹽潰土，再采用公知機械和工藝，在土中按設(shè)計要求做成一定直徑和深度的孔，將固化鹽潰土逐步填入到孔中，同時采用夯擊或靜壓方法將固化鹽潰土增密至其最大干密度附近，形成土中固化鹽潰土柱體。
[0016]c)采用公知的機械和工藝，例如深層攪拌機、旋噴機、粉噴機，將以組分(i )、組分(ii )混合形成的粉體或漿體與地基中設(shè)計深度處的原位鹽潰土攪拌均勻，邊攪拌邊提升，形成土中固化鹽潰柱。
[0017]d)采用公知的機械和工藝，將以組分(i )、組分(ii)混合形成的粉體或漿體與鹽潰土攪拌均勻，用于填筑地基。
[0018]本發(fā)明所述最佳含水量附近、最大干密度附近，是指膠結(jié)鹽潰土的含水量《、干密度P與根據(jù)《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-1999)中擊實試驗所得最佳含水量Wtl、最大干密度P。之間滿足以下關(guān)系:I I≤10% ;()? 6 P?！躊 ( P。。
[0019]本發(fā)明所述固化鹽潰土制備方法的功效和優(yōu)點是:它提供了一種高效實用的固化鹽潰土制備方法，用該方法固化鹽潰土，可使固化土有足夠的強度、水穩(wěn)性與耐鹽蝕性；該制備方法中所涉及的固化劑由多種粉劑混合而成，生產(chǎn)工藝過程也只是簡單的烘干、磨細(xì)和機械拌合，造價低廉，操作簡單，易于實現(xiàn)，便于保存。
(四)【具體實施方式】:
[0020]下面以具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0021]實施例1
[0022]一種氯鹽潰土含鹽量為2%，主要鹽離子的含量為:Ca2+:, 0.36%，Mg2+:0.21%, K+和Na+:0.49%, SO廣:0.21%, CF:0.72%, HCOf:0.005% ;含水量 22%。選用組分(i )為礦渣；組分(ii )為菱鎂礦輕燒所得的活性氧化鎂；組分(i ):組分(ii):鹽潰土 =6%:2%:92%。將組分(i )、組分(ii)的烘干粉末混合均勻并磨細(xì)至比表面積為350m2/kg，將氯鹽潰土翻曬使其含水量調(diào)整到最佳含水量15.5%左右，將組分(i )、組分(ii)和鹽潰土攪拌混合均勻成固化鹽潰土，用攤鋪機械將固化鹽潰土攤鋪并碾壓至其最大干密度為1.8g/cm3，形成具有一定承載力和穩(wěn)定性的固化土路基。
[0023]實施例2 [0024]根據(jù)工程勘察報告得知某氯鹽潰土鹽含量為:5.1%，主要離子的含量為:Ca2+:0.21%, Mg2+:0.34%, K+ 和 Na+:1.66%, SO廣:0.5%, CF:2.14%, HCO3^:0.05%, CO廣:0.06% ;含水量為36%。選用組分(i )為礦渣；組分(ii)為白云石輕燒所得含有氧化鈣的活性氧化鎂；組分(i ):組分(ii ):鹽潰土 =12%:3%:85%。將組分(i )、組分(ii )的烘干粉末混合均勻并磨細(xì)至比表面積為400m2/kg，然后采用粉噴法將組分(i )、組分(ii)混合形成的粉體與地基中設(shè)計深度處的原位鹽潰土攪拌均勻，邊攪拌邊提升，形成土中固化鹽潰樁。經(jīng)樁身質(zhì)量檢測，固化鹽潰土樁28天的強度達到4.5MPa。
[0025]實施例3
[0026]一種海底氯鹽潰淤泥含水量為w=120%，含鹽量為2.7%,主要離子的含量為:Ca2+:
0.24%, Mg2+:0.14%, K+ 和 Na+:0.92%, SO廣:0.34%, CF:0.98%, HCO3^:0.02%, CO廣:0.03% ;選用組分(i )為礦渣和磷渣的組合物，其中礦渣質(zhì)量百分比占75% ;組分(ii)為鹵水一氨法沉淀煅燒制備的活性氧化鎂和生石灰的組合物，其中活性氧化鎂質(zhì)量百分比占70% ;組分(i ):組分(ii):鹽潰土 =15%:5%:80%。將組分(i )、組分(ii )的粉末混合均勻并磨細(xì)至比表面積為350m2/kg，采用管道氣動攪拌傳輸固化技術(shù)，將組分(i )、組分(ii)混合粉末與從海底泵抽起的鹽潰淤泥在氣動傳輸管道內(nèi)混合攪拌并氣動傳輸，吹填至圍堰填海區(qū)域，形成具有一定承載力的地基。經(jīng)固化土強度測試，固化鹽潰土 28天的強度達到2.2MPa。
[0027]實施例4
[0028]一種亞硫酸鹽潰土含水量為w=36%，含鹽量為17.5%，根據(jù)工程勘察報告得知該鹽潰土主要離子的含量為:Ca2+:0.9%,Mg2+:2.4%，K+和 Na+:4.2%，SO廣:5.7%, CF:2.8%, HCO3^:
0.2%，C032_:1.2%。選用組分(i )為礦渣和鋼渣組合物，其中礦渣質(zhì)量百分比占85% ;組分(ii )為鹵水一氨法沉淀煅燒制備的活性氧化鎂；組分(i ):組分(ii ):鹽潰土 =18%:7%:75%。將組分(i )、組分(ii)的粉末混合均勻并磨細(xì)至比表面積為500m2/kg后制成混合漿體，采用高壓旋噴樁法將混合漿體與地基中設(shè)計深度處的原位鹽潰土攪拌均勻，邊攪拌邊提升，形成土中固化鹽潰樁。經(jīng)樁身質(zhì)量檢測，固化鹽潰土樁28天的強度達到5.6MPa。
[0029]實施例5
[0030]一種硫酸鹽潰土含水量為w=90%，含鹽量為10%，根據(jù)工程勘察報告得知該鹽潰土主要離子的含量為:Ca2+:0.62%, Mg2+:1.56%, K+ 和 Na+:2.77%, SO廣:3.62%, CF:0.94%,HC03_:0.05%，C032_:0.34%。選用組分(i )為礦渣、銅金屬灰渣和硅灰的組合物，其中礦渣質(zhì)量百分比占80% ;組分(ii)為菱鎂礦輕燒所得的活性氧化鎂；組分(i ):組分(ii):鹽潰土=20%:8%:72%。將組分(i )、組分(ii )的粉末混合均勻并磨細(xì)至比表面積為350m2/kg，采用水下澆筑固化土施工工藝，將組分(i )、組分(ii)混合粉末與鹽潰淤泥充分拌合，直接在淺水接岸帶進行水下澆筑，形成具有一定承載力的場地。經(jīng)固化土強度測試，固化鹽潰土 28天的強度達到2MPa。
[0031]實施例6[0032]一種亞氯鹽潰土含水量為w=28%，含鹽量為6.3%，根據(jù)工程勘察報告得知該鹽潰土主要離子的含量為:Ca2+:0.32%, Mg2+:0.56%, K+ 和 Na+:2.27%, SO廣:0.84%, CF:2.1%，CO/—:0.14%。選用組分(i )為礦渣、鐵合金爐渣和下水污泥煅燒灰的組合物，其中礦渣質(zhì)量百分比占80% ;組分(ii )為鹵水一氨法沉淀煅燒制備的活性氧化鎂和熟石灰的組合物，其中活性氧化鎂質(zhì)量百分比占80% ;組分(i ):組分(ii ):鹽潰土 =17%:3%:80%。將組分(i )、組分(ii)烘干混合均勻，磨細(xì)至比表面積為550m2/kg，將亞氯鹽潰土晾曬至最佳含水量附近，將組分(i )、組分(ii)與鹽潰土拌合均勻形成固化鹽潰土，在土中按設(shè)計要求做成一定直徑和深度的孔，將固化鹽潰土逐步填入孔中，采用夯擊法將固化鹽潰土增密至其最大干密度附近，最終形成土中固化鹽潰土柱體。經(jīng)樁身質(zhì)量檢測，地下增密固化鹽潰土柱28天的強度達到6.4MPa。`
【權(quán)利要求】
1.一種固化鹽潰土制備方法，其特征在于:將組分(i )、組分(ii)與鹽潰土按設(shè)計比例混合均勻后，按設(shè)計工藝成型，得到強度和耐久性滿足工程要求的固化鹽潰土。 所述組分(i )為礦渣或礦渣與一種或多種含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的礦物粉末的組合物，其中礦渣的質(zhì)量百分比占70~100% ;所述組分(ii)為活性氧化鎂或活性氧化鎂與石灰組合物，其中活性氧化鎂的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比占50~100% ;所述鹽潰土指含鹽量為0.5%-30%、含水量為15%~150%的鹽潰土,包含氯鹽潰土,硫酸鹽潰土,碳酸鹽潰土、亞氯鹽潰土和亞硫酸鹽潰土。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化鹽潰土制備方法，其特征在于:固化鹽潰土具體制備工藝如下: (1)將組分(i)、組分(ii)烘干，分別磨細(xì)至比表面積為250m2/kg — 600m2/kg。 (2)根據(jù)鹽潰土物理化學(xué)特性、含鹽量、含鹽種類及比例及固化土目標(biāo)強度來確定組分(i )、組分(ii)和鹽潰土的質(zhì)量百分比，組分(i ):組分(ii):鹽潰土 =3.5%~28.5%:0.5%~ 10.5%:70% ~95%。 (3)針對不同的工程目的，可以采用如下四種方式制作固化鹽潰土: a)將組分(i)、組分(ii)的烘干粉末混合均勻，將鹽潰土含水量調(diào)整到最佳含水量附近，用公知機械和工藝將組分(i )、組分(ii)和鹽潰土攪拌混合均勻成固化鹽潰土，將固化鹽潰土攤鋪并碾壓至其最大干密度附近，用于路基或簡易道路工程。 b)將組分(i)、組分(ii)的烘干粉末混合均勻，將鹽潰土含水量調(diào)整到最佳含水量附近，用公知機械和工藝將組分(i )、組分(ii)和鹽潰土攪拌混合均勻成固化鹽潰土，再采用公知機械和工藝，在土中按設(shè)計要求做成一定直徑和深度的孔，將固化鹽潰土逐步填入到孔中，同時采用夯擊或靜壓方法將固化鹽潰土增密至其最大干密度附近，形成土中固化鹽潰土柱體。 c)采用公知的機械和工藝，例如深層攪拌機、旋噴機、粉噴機，將以組分(i)、組分(ii)混合形成的粉體或漿體與地基中設(shè)計深度處的原位鹽潰土攪拌均勻，邊攪拌邊提升，形成土中固化鹽潰土。 d)采用公知的機械和工藝，將以組分(i)、組分(ii)混合形成的粉體或漿體與鹽潰土攪拌均勻，用于填筑地基。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固化鹽潰土制備方法，其特征在于:所述的含活性硅鋁的具有潛在水硬性或火山灰性質(zhì)的礦物粉末包括但不限于鋼渣、煅燒煤矸石、鐵合金爐渣、有色金屬灰渣、磷渣、鋰渣、下水污泥煅燒灰、火山灰、硅灰；所述的活性氧化鎂，可以是白云石或菱鎂礦輕燒制備或是鹵水一氨法沉淀煅燒制備；所述的石灰可以是生石灰、熟石灰或是兩者組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種固化鹽潰土制備方法，其特征在于:所述最佳含水量附近、最大干密度附近，是指膠結(jié)鹽潰土的含水量《、干密度P與根據(jù)《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》(GBT50123-1999)中擊實試驗所得最佳含水量Wtl、最大干密度P C1之間滿足以下關(guān)系:I W0-O I ( 10% ；0.6 P 0 ^ P ( p0。
【文檔編號】C04B28/10GK103613351SQ201310687986
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】程寅, 于浩, 黃新 申請人:北京航空航天大學(xué)