专利名称：普适型岩土固化剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种固化剂，特别是涉及一种普适型岩土固化剂及其制备方法。
背景技术：
当前工业废弃颗粒物给环境、生态、社会带来一系列问题，严重阻碍了两型社会的发展。在工程上，许多地区修筑道路及建造房屋所需要的砂石建筑材料资源匮乏，导致建筑成本异常升高。城市拆迁旧建筑物和建造新建筑物产生的大量建筑废渣，也严重地影响着城市发展和环境。若能有效地将这些废弃物利用，使之变成资源，将会给社会带来巨大的财
ffi ο现有技术的缺陷是建筑废渣利用需先分选并冲洗，成本高，形成二次污染；许多工业废弃物如碱渣、轻烧粉尘，尚未有效解决膨胀问题充填采矿法中的利用尾矿充填胶凝材料制备的尾矿充填料浆技术经济性尚不能令采矿企业满意；工业开采的各种金属、非金属尾矿选矿后产生的尾矿，因用水泥难以将其固化，即使一些固化剂能够固化但固化块体难以满足各种工程用途没计的需要。针对上述情况进行的固化的对象分析指出，自然界中的沙土是岩石在外力地质作用下风化的产物，由于地壳岩石中的矿物的化学组成及物理机械性质不同，产生了不同土质、沙质的沙土 ；采矿并选矿产生的尾矿是岩石在机械力作用下形成的不同化学组成的粒径细小的沙土。基于这种认识，发明了该项PCSB固化技术。现有岩土固化剂常用的原料有氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁，这六种原料的每种在固化剂中的用量和常用配比量，本领域普通技术人员已经知晓，属于无需要再提供具体用量，就能使用的固化剂原料。
发明内容
本发明的目在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种固化岩土质量好、成本低的普适型岩土固化剂，亦可称PCSB岩土固化剂，其中PCSB (Poly ChemSoilBinder)。其以岩石自然风化和人工选矿形成的沙土为固化对象，研究一种适用于这类沙土固化的PCSB岩土固化技术，且固化的块体其技术性能和经济性，可满足各种用途的工程设计需要。本发明还提供该固化剂的制备方法。为实现上述目的，本发明普适型岩土固化剂包括下列原料混合成的粉状混合物 氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁，其特别之处在于原料还包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉状混合物总重量2-8%，具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量5-20% ；所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料的总重量。所述氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁这六种原料配比可以在任何现有公开的岩土固化剂资料中的配比量，公开的固化剂资料中的原料品种数量可以少于这六种，也可以多于这六种，更可经与这六种品种数量相等，当然这些数据也可以是间接数据，如经过折算的数据。在这些公开数字中间的配比范围内更可以适用。 根据原料特点，还可以在公开的范围内适当增加或者减少。公开这些数据的文献资料如 CN1019855554A(其中的原料品种与配比都直接可用)、CN101955331A(其中的烧碱量3_5 重量份就可以直接适用)、CN1343641A、CN1218774(公开的锅炉底渣的成份比例范围)， CN101381194、CN101250041、CN1707028、CN1670313、CN1469015、CN1401853、CNl 184838 及 《岩石力学与工程动态》2011年第2期“PCSB固化剂材料应用研究”等等，特别需要说明的是这些数据更可以是由本申请人和本申请人职员或者其它相关单位和人员公开的任何关于本发明PCSB岩土固化剂方面的资料。经试验证明上述六种原料不论选用什么现有用量制成的固化剂都能满足使用要求。此岩土固化剂是一种浅灰色的含有聚合物的粉状混合物。大量试验和使用实例证明这种岩土固化剂适用面较宽，可以广泛固化各种沙土及各种工业废弃颗粒物，效果较其他固化剂有更好的性价比。具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，性价比高的优点。所述具有火山灰活性的材料和经煅烧遇水具有粘性的粉料可以任意比例混合使用，混合使用时仍执行占粉状混合物总重量5-20 %的总量。作为优化，原料还包括占粉状混合物总重量1-3%的复合体外加剂，所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H0-100%和减水剂 100-0% ；所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料及复合体外加剂的总重量。复合体外加剂的具体组份由相容性试验确定，适用有相容性减水剂品种。复合体外加剂中减水剂的添加量依用途不同而异，如普通砌块物料适用湿度相对较低，可以少加减水剂， 需要用泵输送时，必须显著增加加水比例，为保证质量也必须同时显著增加减水剂用量，所述从本固化剂自身特性来讲，在实际应用中减水剂的用量不应当仅限于上述添加比例范围内，可以根据需要灵活增加。因为原料的广泛性和特殊性，其它原料的用量也不应当严格限定在上述比例范围内。所述复合体外加剂当由下列重量配比的原料混合而成时，减水剂应当是能够与NaOH混合的类型，所述复合体外加剂当为下列重量比的原料时，所述NaOH与减水剂并不事先混合，而是在制备固化剂过程中与其它原料一样，与其它原料共同混合在一起的，所述这时，应用的减水剂不必须是能够与NaOH直接混合类型。大量试验和使用实例讲明这种岩土固化剂适用面较宽，可以广泛固化各种沙土及各种工业废弃颗粒物，效果较其他固化剂有更好的性价比。具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，性价比高的优点。作为优化，所述氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁六种原料之间的重量配比为氧化钙40-59、(3) 二氧化硅18-35、(4)三氧化二铝10-13、(5) 三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化镁0. 3-0. 7、(7)三氧化二铁0. 2-0. 4。其是包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物(1)粘性聚合物2-8、(2)氧化钙40-59、(3) 二氧化硅18-35、(4) 三氧化二铝10-13、(5)三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化镁0. 3-0. 7、(7)三氧化二铁0. 2-0. 4、 (8)复合体外加剂1-3、(9)具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料(或者称掺合料)5-20 ；所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H0-100%和减水剂100-0%。大量试验和使用实例讲明这种岩土固化剂适用面较宽，可以广泛固化各种沙土及各种工业废弃颗粒物，效果较其他固化剂有更好的性价比。具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，性价比高的优点。作为优化，所述粘性聚合物包括聚合物胶粉或者聚合物乳液；所述原料还包括占粉状混合物总重量2-8%的水玻璃，并且当添加水玻璃时，等量少加直至不加所述粘性聚合物(全部替代时，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选自偏高岭土、矿粉、沸石粉、粉煤灰、硅灰等，所述经煅烧遇水具有粘性的粉料选自活性石灰窑中的除尘粉、轻烧白云石窑中的黑色轻烧粉尘。这些材料根据需要，可以任意多种混合使用。选自即可以任意多种任意比例混合使用。当所述粘性聚合物由水玻璃全部或者部分代替时，所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、 三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和水玻璃及粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料及复合体外加剂的总重量。作为优化，所述聚合物胶粉为德国产的可再分散聚合物胶粉，或者为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉；所述聚合物乳液为丁苯胶乳液、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。所述各种聚合物当相容性允许时，可以混合使用。作为优化，所述德国产的可再分散聚合物胶粉为德国产YINNAPAS型VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉，所述聚丙烯酸酯乳液为PAE-I型或者为PAE-2型。作为优化，由下列方法制成所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使混合精度达到千分之一。作为优化，所有固体原料都为粉料；混合成的粉状混合物比表面积380_600m2/kg。 所述三氧化二铝中含有2-3%的α-Al2O3 ；所述减水剂减水率>22%。减水剂优选聚羧酸系、FDN系高性能减水剂。确定固化剂与固化对象之间相容性的指标用正交试验确定固化剂组分与固化对象的相容性。所述在选用可以选择的原料时，可以通过条件试验来为选择提供依据。所述固化剂的制备方法是所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使充分混勻。作为优化，先预混一分钟，再主混两分钟，三分钟共混拌5200次，使混合精度达到千分之一。为了充分发挥PCSB岩土固化剂的潜力，解决好固化块体的一般技术性能和特殊技术性能的要求，在试验方法上必须建立以下概念(I)PCSB混合料块体的性能取决于PCSB材料自身性能、成型设备的机械参数、成型块体的工艺，以及设备是否能与工艺配合到位。(2)PCSB岩土固化剂固化项目需要针对不同的对象，研究或调整固化剂成分或相关比例(如充填尾矿料浆的早强性能，流动性能等)。(3)PCSB混合料块体成型密度、加水量，用轻型或重型击实确定。(4)确定固化剂与固化对象之间相容性的指标，或用正交试验确定固化剂组分与固化对象的相容性。(5)合理利用具有火山灰性能的掺合料、聚合物类、复合外加剂、水玻璃等，用以适用有特殊性能要求的块体。
(6)PCSB固化剂固化的各种颗粒物、沙土，成型不同规格的块体，其表面要求挂浆。(7)PCSB混合料中的掺合料为具有火山灰性能的偏高岭土、沸石粉等，活性石灰窑中的除尘粉，轻烧白云石窑中的除尘粉(黑色的)。(S)PCSB岩土固化剂加工生产时，按一定投料顺序、投料方式，在专用的粉体混合机内，经预混一分钟、主混两分钟(三分钟混拌5200次)，混合精度达到千分之一方为合格。本发明(PCSB)岩土固化剂之所以能将物理化学性质差别较大的固化对象固化， 可以获得良好的综合力学性能及物理性能。从物现学上说，PCSB各组分材料混合在一起， 基本物性是相容的从化学上说，PCSB各组分材料中有关成分发生化学反应过程，生成的物质是增强增韧的，特别是聚合物与固化剂和水化产物相互发生的化学作用，在颗粒之间形成具有较高粘结力的膜，这种粘结作用力比传统水泥土颗粒之间粘结力有了极大提高， 形成的膜结构，封塞了或封闭了毛细孔，改善了孔的结构，减少了微裂纹。总之，固化的块体性能改变和提高，是物理作用、化学作用、聚合作用的综合过程。固化块体表现出得良好使用性能，较好地解决了水泥或其它固化剂不能解决的使用性能问题。采用上述技术方案后，本发明普适型岩土固化剂具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，能固化利用各种无机固体废弃材料，变废为宝，性价比高，经济效益环境效益突出， 推广应用前景广阔的优点。
具体实施例方式实施例一，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%、(幻氧化钙40 公斤、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二铝10公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化镁 0. 3公斤、(7)三氧化二铁0. 2公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量1%、(9)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量5%。所述具有火山灰活性的材料为偏高岭土。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H100%和减水剂0%或者Na0H50%和减水剂 50%两例。所述粘性聚合物为德国产YINNAPAS型可再分散聚合物胶粉或者北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉(简称聚合物)两例。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例二，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量8%、(幻氧化钙59 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二铝13公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化镁 0. 7公斤、(7)三氧化二铁0. 4公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量3%、(9)经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量20%。所述经煅烧遇水具有粘性的粉料为活性石灰窑中的除尘粉。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料=NaOHlOO%和减水剂0%或者 Na0H50%和减水剂50%两例。所述粘性聚合物为德国产VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法 所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例三，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%、(幻氧化钙公斤59、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二铝13公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化镁 0. 7公斤、(7)三氧化二铁0. 2公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量3%、(9)经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量5%。所述经煅烧遇水具有粘性的粉料为轻烧白云石窑中的黑色轻烧粉尘。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H0%和减水剂 100%或者NaOHlO%和减水剂90%。所述粘性聚合物为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉(简称聚合物)。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例四，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量8%、(幻氧化钙40 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二铝10公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化镁 0. 3公斤、(7)三氧化二铁0. 4公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量1%、(9)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量20%。所述具有火山灰活性的材料为矿粉(铁矿渣)。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H0%和减水剂100%或者Na0H10%和减水剂90%。所述粘性聚合物为聚合物乳液。所述聚合物乳液优选为丁苯胶乳液、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。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例五，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量5%、(幻氧化钙50 公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二铝12公斤、(5)三氧化硫2公斤、(6)氧化镁0. 5 公斤、(7)三氧化二铁0. 3公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量2%、(9)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量13%。所述具有火山灰活性的材料为沸石粉。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H10%和减水剂90%或者NaOHlOO%和减水剂0%。 所述粘性聚合物为PAE-I型或者为PAE-2型聚丙烯酸酯乳液。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例六，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%或者5%或者 8%, (2)氧化钙50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二铝12公斤、(5)三氧化硫2 公斤、(6)氧化镁0. 5公斤、(7)三氧化二铁0. 3公斤、(8)复合体外加剂占粉状混合物总重量2%、(9)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量13%。所述具有火山灰活性的材料为粉煤灰。所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H90%和减水剂10%或者NaOHO%和减水剂100%。 所述粘性聚合物为水玻璃或者水玻璃70%和粘性聚合物30%。所述粘性聚合物选自德国产的可再分散聚合物胶粉，或者为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉；或者聚合物乳液“为丁苯胶乳液(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”。更优选德国产YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉，聚丙烯酸酯乳液为PAE-I型或者为 PAE-2型。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。 制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述减水剂优选减水率> 22%。更优选为聚羧酸系高性能减水剂。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例七，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%、(幻氧化钙40 公斤、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二铝10公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化镁 0. 3公斤、(7)三氧化二铁0. 2公斤、⑶具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量5%。所述具有火山灰活性的材料为偏高岭土。所述粘性聚合物为德国产YINNAPAS型可再分散聚合物胶粉或者北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉(简称聚合物)两例。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混， 混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例八，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量8%、(幻氧化钙59 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二铝13公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化镁 0.7公斤、(7)三氧化二铁0.4公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量20%。所述具有火山灰活性的材料为矿粉或者粉煤灰或者任意比例混合的矿粉和粉煤灰。所述粘性聚合物为德国产VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉。所有固体原料都为粉料， 混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Al2O3。
实施例九，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%、(幻氧化钙公斤59、(3) 二氧化硅18公斤、(4)三氧化二铝13公斤、(5)三氧化硫1. 5公斤、(6)氧化镁 0.7公斤、(7)三氧化二铁0.2公斤、⑶具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量5%。所述具有火山灰活性的材料为硅灰。所述粘性聚合物为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉(简称聚合物)。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Al2O3。实施例十，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物 (更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量8%、(幻氧化钙40 公斤、(3) 二氧化硅35公斤、(4)三氧化二铝10公斤、(5)三氧化硫2. 7公斤、(6)氧化镁 0.3公斤、(7)三氧化二铁0.4公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量20%。所述具有火山灰活性的材料为矿粉(铁矿渣)。所述粘性聚合物为聚合物乳液。 所述聚合物乳液优选为丁苯胶乳液、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。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的 α -Al2O3。实施例十一，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物(更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量5%、(幻氧化钙 50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二铝12公斤、(5)三氧化硫2公斤、(6)氧化镁 0. 5公斤、(7)三氧化二铁0. 3公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量13%。所述具有火山灰活性的材料为沸石粉。所述粘性聚合物为PAE-I型或者为ΡΑΕ-2 型聚丙烯酸酯乳液。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到 380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到千分之一。所述三氧化二铝中优选含有2-3%的α-Α1203。实施例十二，本发明普适型岩土固化剂包括下列重量配比原料混合成的粉状混合物(更具体是浅灰色的粉状混合物)(1)粘性聚合物占粉状混合物总重量2%或者5%或者8%、(2)氧化钙50公斤、(3) 二氧化硅27公斤、(4)三氧化二铝12公斤、(5)三氧化硫 2公斤、(6)氧化镁0. 5公斤、(7)三氧化二铁0. 3公斤、(8)具有火山灰活性的材料占粉状混合物总重量13%。所述具有火山灰活性的材料为粉煤灰。所述粘性聚合物为水玻璃或者水玻璃70% 和粘性聚合物30%。所述粘性聚合物为德国产的可再分散聚合物胶粉，或者为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉；或者聚合物乳液“为丁苯胶乳液(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”。更优选德国产YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉，聚丙烯酸酯乳液为PAE-I型或者为ΡΑΕ-2型。所有固体原料都为粉料，混合成的粉状混合物比表面积优选达到380-600m2/kg。制备方法所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，混合均勻，混合精度优选达到干分之一。所述三氧化二铝中优选含有 2-3% 的 α-Al2O3。以上十二例中，所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、 三氧化二铁和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和粘性聚合物、 具有火山灰活性的材料或者或者经煅烧遇水具有粘性的粉料及复合体外加剂的总重量。所述减水剂优选聚羧酸系或者FDN系高性能减水剂。涉及到粘性聚合物时，该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，制备方法优选所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混一分钟，再主混两分钟，使充分混勻。三分钟共混拌5200次，使混合精度达到千分之一。需要特别说明的是上述十二例中氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的用量，不仅限于此。这六种原料的每种在固化剂中的用量和常用配比量，可以是本领域普通技术人员已经知晓或者公开的任何固化剂中添加的数量。这些数据也可以是间接数据，如经过折算的数据。在这些公开数字中间的配比范围内更可以适用。 根据原料特点，还可以在公开的范围内适当增加或者减少。公开这些数据的文献资料如 CN1019855554A(其中的原料品种与配比都直接可用)、CN101955331A(其中的烧碱量3_5 重量份就可以直接适用)、CN1343641A、CN1218774(公开的锅炉底渣的成份比例范国)， CN101381194、CN101250041、CN1707028、CN1670313、CN1469015、CN1401853、CNl 184838 及 《岩石力学与工程动态》2011年第2期“PCSB固化剂材料应用研究”等等，特别需要说明的是这些数据更可以是由本申请人和本申请人职员或者其它相关单位和人员公开的任何关于本发明PCSB岩土固化剂方面的资料。申请人做过包含上述六种原料的现人配比量数据的试验非常多，因篇幅所限，这里就不再一一列举了。经试验证明上述六种原料不论选用什么现有用量制成的固化剂都能满足使用要求。经实验证明这种含有聚合物的固化剂与不含聚合物固化剂相比，对沙土、工业废弃颗粒物、建筑废渣、制备充填尾矿料浆等固化效果优异，其技术经济指标远远领先。有些技术性能是不含聚合物固化剂无法相比的，例如(1)将长江江心洲上的粉沙土固化成-定形状尺寸的砌块，替代传统砼护滩砌块。 当固化剂掺量20%，固化的粉沙土砌块^d强度达到28. 2Mpa,60d强度达到42. 5Mpa,从 28d到60d强度增长14. 3Mpa，与同强度的砼块相比，抗拉强度、抗冲磨、膨胀率均优于砼砌块。(2)将PCSB岩土固化剂用于武钢的白云石、石灰石尾矿利用制成承重标砖，其性能指标符合产品规范(NY/T671-2003)，尾矿利用率彡90%。(3)将PCSB岩土固化剂固化剂碱渣不仅完全抑制了膨胀，且抗压强度> lOMpa，可用来制作承重标砖，碱渣利用率为60%。(4)将锌尾矿固化，其强度> 15Mpa，且成本具有合理性。(5)将武钢程潮铁矿尾矿制备PCSB尾矿料浆，其工艺性能和物理力学性能均优于其它固化剂；在相同强度条件下，PCSB固化剂用量是其它固化剂掺量的一半，充填材料成本降低显著。
(6)PCSB固化剂用于建筑废渣铺筑道路基层，废渣不分选、不冲洗，利用率彡93%； PCSB建筑废渣混合料4h后成型，试件7d浸水强度为4. 56Mpa ；成木较二灰碎石基层造价降低 10%。本发明固化剂的使用方法可以适用现有公开的同类固化剂使用方法，也可以是 与其它岩土材料(如上述1-6项白云石、石灰石尾矿等材料)预干拌、加入规定量的水，湿拌、混合料入模、振动模压成型，脱模、分散自养一天、脱模板、保湿自养六天后制成砌块成品。制作路基或者其它基层时，参照砌块用法即可。
权利要求
1.一种普适型岩土固化剂，包括下列原料混合成的粉状混合物氧化钙、二氧化硅、 三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁，其特征在于原料还包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉状混合物总重量2-8%，具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量 5-20% ；所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和粘性聚合物及具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料的总重量。
2.根据权利要求1所述固化剂，其特征在于原料还包括占粉状混合物总重量1-3%的复合体外加剂，所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料Na0H0-100%和减水剂100-0% ；所述粉状混合物总重量为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁的总重量或者为氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁和粘性聚合物、具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料及复合体外加剂的总重量。
3.根据权利要求1或2所述固化剂，其特征在于所述氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、 三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁六种原料之间的重量配比为氧化钙40-59、(3) 二氧化硅 18-35、(4)三氧化二铝10-13、(5)三氧化硫1. 5-2. 7、(6)氧化镁0. 3-0. 7、(7)三氧化二铁 0. 2-0. 4。
4.根据权利要求3所述固化剂，其特征在于所述粘性聚合物包括聚合物胶粉或者聚合物乳液；所述原料还包括占粉状混合物总重量2-8%的水玻璃，并且当添加水玻璃时，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选自偏高岭土、矿粉、沸石粉、 粉煤灰、硅灰等，所述经煅烧遇水具有粘性的粉料选自活性石灰窑中的除尘粉、轻烧白云石窑中的黑色轻烧粉尘。
5.根据权利要求4所述固化剂，其特征在于所述粘性聚合物胶粉为德国产的可再分散聚合物胶粉，或者为北京旷世达资源环境工程发展中心生产的用于岩土固化剂的聚合物胶粉；所述聚合物乳液为丁苯胶乳液、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.根据权利要求5所述固化剂，其特征在于所述德国产的可再分散聚合物胶粉为德国产YINNAPAS型或者VINNAPAS型可再分散聚合物胶粉；所述聚丙烯酸酯乳液为PAE-I型或者为PAE-2型。
7.根据权利要求3所述固化剂，其特征在于由下列方法制成所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使混合精度达到千分之一。
8.根据权利要求3所述固化剂，其特征在于所有固体原料都为粉料；混合成的粉状混合物比表面积380-600m2/kg ；所述三氧化二铝中含有2_3%的α -Al2O3:所述减水剂减水率 > 22%。
9.权利要求1所述固化剂的制备方法，其特征在于所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使充分混勻。
10.根据权利要求9所述制备方法，其特征在于先预混一分钟，再主混两分钟，三分钟共混拌5200次，使混合精度达到千分之一。
全文摘要
本发明涉及一种普适型岩土固化剂及其制备方法，为解决现有固化剂固化质量差问题，其包括下列原料混合成的粉状混合物氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化硫、氧化镁、三氧化二铁，其特征在于原料还包括粘性聚合物和具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料，其中粘性聚合物占粉状混合物总重量2-8％，具有火山灰活性的材料或者经煅烧遇水具有粘性的粉料占粉状混合物总重量5-20％；原料还包括占粉状混合物总重量1-3％的复合体外加剂，所述复合体外加剂由下列重量配比的原料混合而成或者为下列重量比的原料NaOH0-100％和减水剂100-0％。制备方法是所述重量配比的原料投入粉体混合机内，先预混，再主混，使充分混匀。其具有固化岩土质量好、成本低、适用面宽，能固化利用各种无机固体废弃材料，变废为宝，性价比高，经济效益环境效益突出，推广应用前景广阔的优点。
文档编号C04B28/10GK102503328SQ20111029118
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者施倪承, 曲喜群, 李色篆, 邵洁利, 高大峰 申请人:北京旷世达资源环境工程发展中心