本发明属于固化剂制备领域，涉及一种土建专用岩土固化剂及其制备方法。
背景技术：
：人类进入20世纪以后，科技水平大大提高，经济生产的规模迅速扩大，同时人口数量极度膨胀，对自然资源的开发和破坏也达到了惊人的程度，资源和能源的衰竭程度加重。面对资源短缺和环境变化的局面，人们不得不思考社会经济的可持续发展问题。在我国土建施工中，尤其是高等级公路的路基建设中，其上基层多采用二灰碎石或水泥稳定碎石结构层，以保证道路路基质量达到设计要求。由于对于所用碎石的材质要求较高，因此即使在山区、丘陵等地区施工，也需要专门需找符合强度要求的地点，设立石料厂，从而增加了加工成本和运输成本，进而使得筑路成本居高不下。而在修建路基时挖出的大量风化岩、土夹石、山皮石等由于强度低，土石混杂等原因，在路基面上直接使用时凝聚力差，抗冲击性能较差，并且长时间使用时容易出现路基材料分散造成路面渗漏的情况。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种土建专用岩土固化剂，该固化剂通过将废弃尾矿粉碎后作为原料制备，通过酸进行溶解后溶液中含有大量的金属离子，通过离子交换反应与岩土中的离子交换凝聚，实现岩土的初步聚合，同时固化剂中的复合胶体在温度变化时能够保持很好的粘结性能和抗冲击性能，使得土建表面长期使用过程中不会由于温度风化开裂或者由于长时间的冲击造成土建表面的粉碎开裂。本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种土建专用岩土固化剂，包括如下重量份的各组分：金属矿物质18-25份、浓盐酸5-7份、浓硫酸6-9份、氢氧化钠25-29份、沸石粉5-8份、二氧化硅13-17份、氧化钙19-24份、三氧化二铝15-19份、复合胶体34-42份、表面活性剂0.1-0.5份、早强剂1-3份、分散剂2-4份、水16-20份；所述金属矿物质为废弃的赤铁矿、黄铁矿、铜矿石和磁铁矿的矿石尾渣；所述复合胶体的制备过程如下：(1)将水玻璃溶于水中，搅拌混合均匀后加入一定量的钠基膨润土，加热至40-45℃搅拌反应20-30min；(2)然后缓慢的向步骤1中边搅拌边加入氧化淀粉，加入完全后，升温至55℃，搅拌反应40-50min后得到胶体混合物；(3)将一定量的苯丙乳液加入胶体混合物中，升温至65-70℃反应1-2h，冷却至室温后得到复合胶体；所述复合胶体中各组分的重量份如下：水玻璃30-38份、水100份、钠基膨润土8-11份、氧化淀粉18-23份、苯丙乳液4-7份；所述早强防冻剂为三乙醇胺、氟化钠、乙醇中的一种或多种；所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、硬脂酸甘油单酯、木质素磺酸盐中的一种或多种；一种土建专用岩土固化剂的制备方法，具体制备过程如下：(1)将金属矿物质经过高效粉碎机粉后再研磨至粒径小于20目后放入反应容器中，向其中加入浓盐酸，搅拌反应2-3h后在加入浓硫酸反应1-2h后金属矿物微粒部分溶解；(2)将氢氧化钠溶于水中配置成高浓度的氢氧化钠溶液，然后将步骤1中反应后的溶液进行过滤，滤液待用，滤渣放置于配置的氢氧化钠溶液中，加热至60-70℃搅拌反应3-4h，得到的反应溶液与滤液混合后得到混合溶液，混合溶液通过稀盐酸调节其PH至5-8；(3)将沸石粉、二氧化硅、三氧化二铝加入混合溶液中搅拌混合均匀，然后加入氧化钙搅拌得到复合胶体，在40-50℃下搅拌反应10-20min，然后依次加入表面活性剂、早强剂和分散剂搅拌混合均匀后得到流动状岩土固化剂；该固化剂在土建中的使用，具体使用方法为：将风化岩石、河沙和城市建筑挖方通过破碎机混合破碎至粒径小于1-1.5cm后加入水得到混合土建料，同时将水泥加入流动状岩土固化剂中搅拌均匀后加入混合土建料中，搅拌混合后进行摊平、压实；所述土建中各组分所占的重量份如下：风化岩石8-12份、河沙12-16份、城市建筑挖方40-43份、水13-18份、水泥7-10份、岩土固化剂0.1-0.3份。所述高效粉碎机包括粉碎箱体，粉碎箱体的左侧壁顶端安装固定有第一转轴，第一转轴的一端连接固定有主动轮，另一端连接减速电机的动力输出端，左侧壁的顶端固定有两个第一固定轴，左侧壁的底端固定有两个第二固定轴，左侧壁的中心处固定有第三固定轴，两个第一固定轴位于第一转轴的两侧，两个第二固定轴位于第三固定轴的两侧，第二固定轴位于第一固定轴的正下方；两个第一固定轴上安装固定有两个均和主动轮啮合的第一从动齿轮，第三固定轴上安装固定有与主动轮啮合的传动齿轮，两个第二固定轴上安装固定有两个均和传动齿轮啮合的第二从动齿轮，两个第一从动齿轮和两个第二从动齿轮的端面分别安装有呈水平分布的两个第一破碎辊和两个第二破碎辊。所述第一破碎辊和第二破碎辊表面均设有破碎齿，两个第一破碎辊的破碎齿啮合，两个第二破碎辊的破碎齿相啮合。所述粉碎箱体的左侧壁垂直固定有两个相对设置的呈竖直分布的固定板，两个固定板的侧壁之间通过挡板相连接，第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴均位于两个固定板之间，挡板侧壁顶端开有两个第一通孔，顶端开有两个第二通孔，第一破碎辊的一端穿过第一通孔固定于第一从动齿轮的端面，第二破碎辊的一端通过第二通孔固定于第二从动齿轮的端面。本发明的有益效果：本发明通过将废弃尾矿粉碎后作为原料制备，通过酸进行溶解后溶液中含有大量的金属离子，通过离子交换反应与岩土中的离子交换凝聚，实现岩土的初步聚合，进而使得岩土之间的粘结和固定性能提高。本发明在经过酸处理后的尾矿滤渣中加入高浓度氢氧化钠溶液可以进一步溶解滤渣中的含硅成分，使得固化剂中有机和无机硅含量增多，进而能够提高固化剂的强度和耐候性。本发明固化剂中的复合胶体通过水玻璃、钠基膨润土、氧化淀粉和苯丙乳液复合反应制备，具有较高的耐候性，在温度变化时能够保持很好的粘结性能和抗冲击性能，使得土建表面长期使用过程中不会由于温度风化开裂或者由于长时间的冲击造成土建表面的粉碎开裂，并且流动性较好，与其他物质该复合简单。本发明在固化剂中含有沸石粉和氧化钙，沸石粉能够提高混合物料的流动性，进而使得固化剂与岩土混合时不易直接凝结并且能够保持物料的均匀混合，进而能够使土建使用的岩土成分均匀，不会造成局部破损开裂，同时氧化钙与水反应生成的氢氧化钙胶体有一定的团聚性能，能够进一步加快岩土之间的团聚。本发明的高效粉碎机设有上下对应的两对粉碎辊，通过齿轮传动两对粉碎辊同时转动进行粉碎，可以实现物料的粉碎更彻底更精细。附图说明为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。图1为本发明高效粉碎机结构示意图；图2为本发明高效粉碎机局部结构示意图；图3为本发明高效粉碎机局部剖视图；图4为本发明高效粉碎机局部结构示意图；图5为本发明高效粉碎机局部剖视图；图6为本发明高效粉碎机局部剖视图。具体实施方式实施例1一种土建专用岩土固化剂的制备方法，具体制备过程如下：(1)将18kg金属矿物质经过高效粉碎机粉后再研磨至粒径小于20目后放入反应容器中，向其中加入5kg浓盐酸，搅拌反应2-3h后在6kg加入浓硫酸反应1-2h后金属矿物微粒部分溶解，其中金属矿物质为废弃的赤铁矿、黄铁矿、铜矿石和磁铁矿的矿石尾渣；(2)将25kg氢氧化钠溶于16kg水中配置成高浓度的氢氧化钠溶液，然后将步骤1中反应后的溶液进行过滤，滤液待用，滤渣放置于配置的氢氧化钠溶液中，加热至60-70℃搅拌反应3-4h，得到的反应溶液与滤液混合后得到混合溶液，混合溶液通过稀盐酸调节其PH至5-8；(3)将5kg沸石粉、13kg二氧化硅、15kg三氧化二铝加入混合溶液中搅拌混合均匀，然后加入19kg氧化钙搅拌得到复合胶体，在40-50℃下搅拌反应10-20min，然后依次加入0.1kg十二烷基苯磺酸钠、0.11kg三乙醇胺和0.2kg分散剂搅拌混合均匀后得到流动状岩土固化剂；其中复合胶体的制备过程如下：(1)将3kg水玻璃溶于10kg水中，搅拌混合均匀后加入0.8kg钠基膨润土，加热至40-45℃搅拌反应20-30min；(2)然后缓慢的向步骤1中边搅拌边加入1.8kg氧化淀粉，加入完全后，升温至55℃，搅拌反应40-50min后得到胶体混合物；(3)将0.4kg苯丙乳液加入胶体混合物中，升温至65-70℃反应1-2h，冷却至室温后得到复合胶体；该岩土固化剂应用于土建中，具体使用方法为：将80kg风化岩石、120kg河沙和400kg城市建筑挖方通过破碎机混合破碎至粒径小于1-1.5cm后加入130kg水得到混合土建料，同时将70kg水泥加入1kg流动状岩土固化剂中搅拌均匀后加入混合土建料中，搅拌混合后进行摊平、压实后养生7天。实施例2：一种土建专用岩土固化剂的制备方法，具体制备过程如下：(1)将25kg金属矿物质经过高效粉碎机粉后再研磨至粒径小于20目后放入反应容器中，向其中加入7kg浓盐酸，搅拌反应2-3h后在9kg加入浓硫酸反应1-2h后金属矿物微粒部分溶解，其中金属矿物质为废弃的赤铁矿、黄铁矿、铜矿石和磁铁矿的矿石尾渣；(2)将29kg氢氧化钠溶于20kg水中配置成高浓度的氢氧化钠溶液，然后将步骤1中反应后的溶液进行过滤，滤液待用，滤渣放置于配置的氢氧化钠溶液中，加热至60-70℃搅拌反应3-4h，得到的反应溶液与滤液混合后得到混合溶液，混合溶液通过稀盐酸调节其PH至5-8；(3)将8kg沸石粉、17kg二氧化硅、19kg三氧化二铝加入混合溶液中搅拌混合均匀，然后加入24kg氧化钙搅拌得到复合胶体，在40-50℃下搅拌反应10-20min，然后依次加入0.5kg脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、0.3kg氟化钠和0.4kg分散剂搅拌混合均匀后得到流动状岩土固化剂；其中复合胶体的制备过程如下：(1)将3.8kg水玻璃溶于10kg水中，搅拌混合均匀后加入1.1kg钠基膨润土，加热至40-45℃搅拌反应20-30min；(2)然后缓慢的向步骤1中边搅拌边加入2.3kg氧化淀粉，加入完全后，升温至55℃，搅拌反应40-50min后得到胶体混合物；(3)将0.7kg苯丙乳液加入胶体混合物中，升温至65-70℃反应1-2h，冷却至室温后得到复合胶体。该岩土固化剂应用于土建中，具体使用方法为：将120kg风化岩石、160kg河沙和430kg城市建筑挖方通过破碎机混合破碎至粒径小于1-1.5cm后加入180kg水得到混合土建料，同时将100kg水泥加入3kg流动状岩土固化剂中搅拌均匀后加入混合土建料中，搅拌混合后进行摊平、压实后养生7天。实施例3：将实施例1中的三乙醇胺替换为乙醇，十二烷基苯磺酸钠替黄为木质素磺酸盐。对比例1：将实施例1中的复合胶体替换为乳胶粉乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；对比例2：将实施例1中的土建中岩土固化剂去掉，具体的土建过程为：将80kg风化岩石、120kg河沙和400kg城市建筑挖方通过破碎机混合破碎至粒径小于1-1.5cm后加入130kg水得到混合土建料，同时将70kg水泥加入混合土建料中，搅拌混合后进行摊平、压实后养生7天。将实施例1-3和对比例1-2中的土建面进行无线侧抗压测试，结果如表1所示：表1土建面进行无线侧抗压测试结果实施例1实施例2实施例3对比例1对比例2抗压强度(兆帕)3.283.273.283.212.9实施例4：一种土建专用岩土固化剂的生产设备，包括高效粉碎机，如图1、图2、图3和图4所示，高效粉碎机包括粉碎箱体1，粉碎箱体1的底部设有出料口101，顶部设有进料口102，粉碎箱体1的底面四角固定有支撑柱103；如图5和图6所示，所述粉碎箱体1的左侧壁顶端安装固定有第一转轴2，第一转轴2的一端连接固定有主动轮3，另一端连接减速电机的动力输出端，左侧壁的顶端固定有两个第一固定轴104，左侧壁的底端固定有两个第二固定轴105，左侧壁的中心处固定有第三固定轴106，两个第一固定轴104位于第一转轴2的两侧，两个第二固定轴105位于第三固定轴106的两侧，第二固定轴105位于第一固定轴4的正下方；两个第一固定轴104上安装固定有两个均和主动轮3啮合的第一从动齿轮4，第三固定轴106上安装固定有与主动轮3啮合的传动齿轮5，两个第二固定轴105上安装固定有两个均和传动齿轮5啮合的第二从动齿轮6，两个第一从动齿轮4和两个第二从动齿轮6的端面分别安装有呈水平分布的两个第一破碎辊7和两个第二破碎辊8，粉碎箱体1的右侧壁顶端和底端分别开有两个第一转动通孔107和两个第二转动通孔108，第一破碎辊7的一端安装固定于第一转动通孔107中，第二破碎滚8的一端安装固定在第二转动通孔108中；第一破碎辊7和第二破碎辊8表面均设有破碎齿，两个第一破碎辊7的破碎齿啮合，两个第二破碎辊8的破碎齿相啮合；所述进料口102位于两个第一破碎辊7相接处的正上方；所述粉碎箱体1的左侧壁垂直固定有两个相对设置的呈竖直分布的固定板109，两个固定板109的侧壁之间通过挡板110相连接，第一固定轴104、第二固定轴105和第三固定轴106均位于两个固定板109之间，挡板110侧壁顶端开有两个第一通孔1101，顶端开有两个第二通孔1102，第一破碎辊7的一端穿过第一通孔1101固定于第一从动齿轮4的端面，第二破碎辊8的一端通过第二通孔1102固定于第二从动齿轮6的端面。该高效粉碎机的工作过程为：首先打开减速电机，带动主动轮3转动，通过主动轮3带动两个第一从动齿轮4和传动齿轮5转动，传动齿轮5带动两个第二从动齿轮6转动，第一从动齿轮4和第二从动齿轮6分别带动两个第一破碎辊7和第二破碎辊8转动；然后将待破碎物料从进料口102加入粉碎箱体1中，物料下落至两个第一破碎辊7之间，经过两个第一破碎辊7挤压配合进行初步破碎后，下落至两个第二破碎辊8之间，经过两个第二破碎辊8再次进行粉碎，使物料充分粉碎均匀。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属
技术领域：
技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。当前第1页1 2 3