复合固化剂及其制备方法与流程

本发明涉及固化剂领域，尤其涉及一种复合固化剂及其制备方法。

背景技术：

随着我国城市现代化的快速发展，地下建筑环境问题日益突出。在城市地下结构建设中，如：地铁隧道盾构开挖，高层建筑桩基施工，市政管道顶进等，产生了大量的废弃泥浆。据不完全统计表明：仅在上海，修建一个地铁车站将产生8.7万m³废弃泥浆，开挖直径6m的地铁隧道每公里产生废弃泥浆6.8万m³，截至2015年底，上海地铁已建成车站366座，隧道总长度617公里，废弃泥浆总产量约7400万m³。目前，国内对于工程废弃泥浆的处置消纳矛盾还没引起足够的重视，以致一些不法单位直接将废弃泥浆排放河道或良田，引发了河道淤堵、破坏耕地等一系列环保问题。一些发达国家如日本、美国等，对废弃泥浆处置已形成了科学模式(即：收集-处理-消纳-再利用)，经过固化剂处理后的泥浆，主要作为建筑材料，林地或耕地开发，垃圾填埋和填海造陆等，其中直接用作建筑材料和土地利用占到70％以上。因此，废弃泥浆固化剂的研发已成为我国城市发展中资源再生和环境友好的重要课题。

现有技术的石灰石脱硫剂越来越多的应用到硫化床锅炉中，锅炉燃烧的工业废渣经除尘收集后形成流化床粉煤灰/脱硫灰，相比大量应用于商品混凝土中的煤粉锅炉粉煤灰(生成温度1300℃以上)，工业废渣流化床粉煤灰生成温度低(850-900℃)，成分中含有大量游离氧化钙、石膏、氧化铝、氧化硅等活性材料，在碱性(和盐类)激发和其他方法改性下有良好的水硬性和抗水软化性能。但流化床粉煤灰因成分所限和对混凝土拌合物工作性的影响很大，很难应用到商品混凝土中，同时造成很大的粉尘污染负担。

技术实现要素：

本发明为了有效地解决以上技术问题，给出了一种复合固化剂,其特征在于,包括:流化床粉煤灰、水泥、石膏、元明粉、sap高吸水性树脂超细粉体，其中：

流化床粉煤灰占所述复合固化剂的质量百分比的20～30％；

水泥占所述复合固化剂的质量百分比的5～12％；

石膏占所述复合固化剂的质量百分比的5～12％；

元明粉占所述复合固化剂的质量百分比的0.5～0.8％；

sap高吸水性树脂超细粉体占所述复合固化剂的质量百分比的0.05～0.1％。

根据以上所述的复合固化剂,优选：流化床粉煤灰为ⅰ级高钙型粉煤灰。

根据以上所述的复合固化剂,优选：元明粉的规格为粉末状,纯度为98％以上。

根据以上所述的复合固化剂,优选：水泥为4.25#普通硅酸盐水泥。

根据以上所述的复合固化剂,优选：石膏为半水石膏,纯度为99％以上。

根据以上所述的复合固化剂,优选：sap高吸水性树脂超细粉体为甲基丙烯酸甲酯。

一种复合固化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤：

步骤一,在流化床粉煤灰中掺加水泥、石膏、元明粉,进行密封搅拌至均匀,得到混合物一；

步骤二,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体,得到混合物二；

步骤三,将混合物二继续搅拌和碾压,得到所述复合固化剂；

优选：上述步骤的各种物质按照所述的各物质比例进行添加。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤一中,搅拌温度为10-20℃。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤二中,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体的速度为10～30kg/min。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤三中,通过搅拌机和粉碎机搅拌和碾压混合物二10～30min,得到所述复合固化剂。

用本发明的复合固化剂掺量10-20％到含水量20％-60％淤泥当中，通过搅拌形成桩基或者复合地基。无承载力的淤泥经固化后压缩强度达到1-2mpa，抗冻线膨胀的体积稳定性和抗冻耐久性能及耐水软化性能大幅提高，复合地基可以达到60-200t/m²的承载能力。

附图说明

附图1是本发明一种复合固化剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

一种优选实施方式1

附图1是本发明一种复合固化剂的制备方法的流程图。

一种复合固化剂,其特征在于,包括:流化床粉煤灰、水泥、石膏、元明粉、sap高吸水性树脂超细粉体，其中：

流化床粉煤灰占所述复合固化剂的质量百分比的20～30％；

水泥占所述复合固化剂的质量百分比的5～12％；

石膏占所述复合固化剂的质量百分比的5～12％；

元明粉占所述复合固化剂的质量百分比的0.5～0.8％；

sap高吸水性树脂超细粉体占所述复合固化剂的质量百分比的0.05～0.1％。

根据以上所述的复合固化剂,优选：流化床粉煤灰为ⅰ级高钙型粉煤灰。高钙粉煤灰是火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高的粉煤灰，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料。高钙粉煤灰由于含有较高的cao含量，因此具有活性高，可自凝，自硬，颗粒细，需水量较低等性能特征。但是高钙粉煤灰中的游离氧化钙一般为2％～3％或更大，由于这部分游离状态的cao在水化过程中产生体积膨胀而有可能影响到体积安定性。但由于磨细高钙粉煤灰，晶体结构较疏松，晶粒较小，水化活性较大，因此这种f-cao水化可能较快，不易造成局部膨胀应力集中，不至于对体积安定性构成严重后果。

根据以上所述的复合固化剂,优选：元明粉的规格为粉末状,纯度为98％以上。高纯度、颗粒细的十水合硫酸钠称为元明粉，暴露于空气容易吸水生成十水合硫酸钠，十水合硫酸钠俗称芒硝。元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。高纯度的元明粉使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度。

根据以上所述的复合固化剂,优选：水泥为4.25#普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥的混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。按中国标准规定:普通水泥中如掺加活性混合材料，如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等,其掺加量按重量计不得超过15％,允许用不超过5％的窑灰或不超过10％的非活性混合材料代替；掺加非活性混合材料不得超过10％。

根据以上所述的复合固化剂,优选：石膏为半水石膏,纯度为99％以上。工业上将生石膏加热到150℃脱水成半水石膏。半水石膏作为为水泥调速剂，以控制其硬化速度。

根据以上所述的复合固化剂,优选：sap高吸水性树脂超细粉体为甲基丙烯酸甲酯。高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；吸水能力特强，保水能力特高，通过丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物得到高保水量，高负荷下吸收量的平衡，所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复释水、吸水。甲基丙烯酸甲酯具有低温固化，快速固化，超强抗紫外线的特点，具有天然的硬度与韧性的平衡，耐磨性、耐候性、耐高低温差：-20～+70℃等优点，其许多物理化学及使用性能均具有显著的独特优点。

一种复合固化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤：

步骤一,，在室温为15℃的实验室中采用防风精准天平(精度为0.001g)对流化床粉煤灰、水泥、石膏、元明粉进行称重，在流化床粉煤灰中掺加水泥、石膏、元明粉,进行密封搅拌至均匀,得到混合物一；

步骤二,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体,得到混合物二；

步骤三,将混合物二继续搅拌和碾压,得到所述复合固化剂。

优选：上述步骤的各种物质按照所述的各物质比例进行添加。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤一中,搅拌温度为10～20℃。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤二中,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体的速度为10～30kg/min。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤三中,通过搅拌机和粉碎机搅拌和碾压混合物二10～30min,得到所述复合固化剂。

一种优选实施方式2

附图1是本发明一种复合固化剂的制备方法的流程图。

一种复合固化剂,其特征在于,包括:流化床粉煤灰、水泥、石膏、元明粉、sap高吸水性树脂超细粉体，其中：

流化床粉煤灰占所述复合固化剂的质量百分比的25～28％；

水泥占所述复合固化剂的质量百分比的6～10％；

石膏占所述复合固化剂的质量百分比的6～10％；

元明粉占所述复合固化剂的质量百分比的0.6～0.7％；

sap高吸水性树脂超细粉体占所述复合固化剂的质量百分比的0.06～0.09％。

根据以上所述的复合固化剂,优选：流化床粉煤灰为ⅰ级高钙型粉煤灰。高钙粉煤灰是火力发电厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高的粉煤灰，是一种既含有一定数量水硬性晶体矿物又含有潜在活性物质的材料。高钙粉煤灰由于含有较高的cao含量，因此具有活性高，可自凝，自硬，颗粒细，需水量较低等性能特征。但是高钙粉煤灰中的游离氧化钙一般为2％～3％或更大，由于这部分游离状态的ca0在水化过程中产生体积膨胀而有可能影响到体积安定性。但由于磨细高钙粉煤灰，晶体结构较疏松，晶粒较小，水化活性较大，因此这种f-cao水化可能较快，不易造成局部膨胀应力集中，不至于对体积安定性构成严重后果。

根据以上所述的复合固化剂,优选：元明粉的规格为粉末状,纯度为98％以上。高纯度、颗粒细的十水合硫酸钠称为元明粉，暴露于空气容易吸水生成十水合硫酸钠，十水合硫酸钠俗称芒硝。元明粉，白色、无臭、有苦味的结晶或粉末，有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。高纯度的元明粉使水化产物硫铝酸钙更快地生成，从而加快了水泥的水化硬化速度。

根据以上所述的复合固化剂,优选：水泥为4.25#普通硅酸盐水泥。硅酸盐水泥是以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，5％以下的石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。普通硅酸盐水泥的混合材料的加入量根据其具有的活性大小而定。按中国标准规定:普通水泥中如掺加活性混合材料，如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等,其掺加量按重量计不得超过15％,允许用不超过5％的窑灰或不超过10％的非活性混合材料代替；掺加非活性混合材料不得超过10％。

根据以上所述的复合固化剂,优选：石膏为半水石膏,纯度为99％以上。工业上将生石膏加热到150℃脱水成半水石膏。半水石膏作为为水泥调速剂，以控制其硬化速度。

根据以上所述的复合固化剂,优选：sap高吸水性树脂超细粉体为甲基丙烯酸甲酯。高吸水性树脂是一种新型的高分子材料，它能够吸收自身重量几百倍至千倍的水分，无毒、无害、无污染；吸水能力特强，保水能力特高，通过丙烯酸聚合得到的高分子量聚合物得到高保水量，高负荷下吸收量的平衡，所吸水分不能被简单的物理方法挤出，并且可反复释水、吸水。甲基丙烯酸甲酯具有低温固化，快速固化，超强抗紫外线的特点，具有天然的硬度与韧性的平衡，耐磨性、耐候性、耐高低温差：-20～+70℃等优点，其许多物理化学及使用性能均具有显著的独特优点。

一种复合固化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤：

步骤一,在流化床粉煤灰中掺加水泥、石膏、元明粉,进行密封搅拌至均匀,得到混合物一；

步骤二,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体,得到混合物二；

步骤三,将混合物二继续搅拌和碾压,得到所述复合固化剂；

优选：上述步骤的各种物质按照所述的各物质比例进行添加。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤一中,搅拌温度为12～18℃。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤二中,混合物一中掺入sap高吸水性树脂超细粉体的速度为15～25kg/min。

根据以上所述的复合固化剂的制备方法,优选：在步骤三中,通过搅拌机和粉碎机搅拌和碾压混合物二15～25min,得到所述复合固化剂。