一种具有固化和改良盐渍淤泥土双重功效的复合胶凝材料的制作方法

本发明具体涉及一种复合胶凝材料，更具体地说涉及一种具有固化和改良盐渍淤泥土双重功效的复合胶凝材料。
背景技术：
：随着沿海地区的进一步开发，许多投资巨大、关系到国计民生的重点工程及基础设施项目都向沿海聚集，其中很多项目不可避免的要建在软弱的盐渍淤泥地基上。盐渍淤泥土的缺点是含盐量和含水率较高，容易出现翻浆、盐涨、溶陷和次生盐质化等病害，并且植物生长困难；如果不经过固结和改良，难以直接作为工程土或者绿化土使用。盐渍淤泥土固结方法主要有机械方法、植被方法和化学方法，其中化学方法是目前比较常用的、经济的方法之一。化学方法主要通过向盐渍土中加入一定量的固化材料，来提高土壤的工程性能。更多情况下，人们使用传统的石灰、水泥和二灰等无机结合料对盐渍土等土壤进行固化。但人们也逐渐认识到了这些材料存在的缺陷与不足，很难满足当前工程建设发展的需要。国内外对盐渍淤泥土改良的方法主要有水利措施、生物措施、物理措施和化学措施。化学措施主要是在土壤中加入化学改良剂，通过改变土壤胶体吸附性离子的组成，来改善土壤的理化性能，促进土壤团粒结构的形成。随着国家对环保要求越来越高，，磷石膏和冶金废渣等工业废弃物的利用率亟需提高。如果将磷石膏和冶金废渣等工业废弃物用于固化和改良盐渍淤泥，结合磷石膏、冶金废渣和盐渍淤泥土的物理化学性质，在提高工业固废的利用率的同时，解决了含盐污泥在改性与固化方面的诸多问题，使其满足工程土和绿化土的要求，达到以废治废的目的。技术实现要素：本发明的目的是提供一种具有固化和改良盐渍淤泥土双重功效的复合胶凝材料，该复合胶凝材料以工业废渣磷石膏及冶金废渣作为固化材料的主要成分，不仅充分合理利用了工业废弃物，解决工业废渣排放堆放问题，同时固化和改良盐渍淤泥。辅以自制或自配的改性剂及激发剂，降低了淤泥固化成本，改善和提高淤泥固化产品的性能，扩大了固化体产品的应用空间。本发明是通过以下技术方案实现的：本发明的具有固化和改良盐渍淤泥土双重功效的复合胶凝材料，其由以下质量百分比的各组份组成：其中各组份用量均为各组份质量与盐渍淤泥质量的百分比；所述的激发剂a由naoh和水玻璃组成，naoh质量百分比为20％-40％，水玻璃占质量百分比为60％-80％；所述的激发剂b为na2so4。本发明上述的复合胶凝材料，其进一步的技术方案是所述的改性剂用量为0.6％～0.8％时，改性剂组成如下：本发明上述的复合胶凝材料，其进一步的技术方案还可以是所述的改性剂用量为0.9％～1.2％时，改性剂组成如下：本发明上述的复合胶凝材料，其进一步的技术方案还可以是所述的磷石膏组成如下：本发明上述的复合胶凝材料，其进一步的技术方案还可以是所述的高镁冶金废渣组成如下：更进一步的技术方案还可以是所述的高镁冶金废渣比表面积为100～500m2/kg。本发明上述的具有固化和改良盐渍淤泥土双重功效的复合胶凝材料其制备步骤为：将冶金废渣粉磨至比表面积为100～500m2/kg；按各组分将磷石膏、冶金废渣、改性剂和激发剂混合均匀。本发明公开的磷石膏-冶金废渣复合胶凝材料体系固化材料，各种组分的配比经过严格设计，各自发挥着重要作用，具有以下有益效果：本发明所使用的固化材料与土壤化学反应后，部分反应产物可产生微膨胀，补偿固化土的收缩，并且达到膨胀可控，保证体积稳定性。本发明中，磷石膏和冶金废渣两者的共同使用具有一定的协同作用，二者可以互相促进和互相反应，磷石膏激发冶金废渣活性，冶金废渣与磷石膏反应生成aft和c-s-h凝胶，改善材料体系的固化性能。本发明的磷石膏可改良盐渍淤泥土，降低盐渍淤泥土的可溶盐含量，为固化土的强度和耐水性提供了支撑，改善了淤泥土的工程性能和理化性能。本发明的激发剂可进一步激发高镁冶金废渣的活性，与冶金废渣反应生成c-a-s-h凝胶和n-a-s-h凝胶。本发明的改性剂可提高胶凝材料体系的si和al含量，提高了胶凝材料体系的反应活性。一系列反应过程中涉及到的主要化学反应如下：2(3cao·sio2)+6h2o→3cao·2sio2·3h2o+3ca(oh)22(2cao·sio2)+4h2o→3cao·2sio2·3h2o+ca(oh)23cao·al2o3+6h2o→4cao·al2o3·6h2o4cao·al2o3·fe2o3+10h2o+2ca(oh)2→6cao·al2o3·fe2o3·12h2o3cao·al2o3+10h2o+caso4·2h2o→3cao·al2o3·caso4·12h2oca(oh)2+na2o·nsio2+mh2o→cao·sio2·mh2o+naohcaso4+可溶性钠盐→ca2++产物(析出盐)附图1为固化处理前后的盐渍淤泥体xrd图谱，固化处理后固化体中生成了c-s-h凝胶和钙矾石，可以填补淤泥体中的间隙。同时可以看出，仍有部分磷石膏和冶金废渣未反应完全。附图2为固化处理前的盐渍淤泥体sem图像，可以看出，盐渍淤泥体结构疏松；附图3为本实施例经过固化成型的盐渍淤泥固化土的sem图像，可以看出，经过固化处理，固化土具有较为密实的结构。本发明提供的盐渍淤泥土复合固化改良材料强度和稳定性高，能满足道路路基土对材料强度和稳定性的要求，同时浸出液可溶盐含量低，符合绿化土对理化性能的要求。并且无害化利用冶金废渣、磷石膏等废弃物资源，以废治废，成本低廉，有利于经济的可持续发展。。附图说明图1为实施例1固化处理前后的盐渍淤泥体xrd图谱图2为实施例1固化处理前的盐渍淤泥体sem图像图3为实施例1固化成型的盐渍淤泥固化土的sem图像具体实施方式实施例1本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏6％，冶金废渣7.5％，激发剂a1.5％，改性剂0.6％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。将烘干后的原土破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例2本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏6％，冶金废渣7.5％，激发剂a1.5％，改性剂0.9％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例3本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏10％，冶金废渣12.5％，激发剂a2.5％，改性剂0.8％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例4本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏10％，冶金废渣12.5％，激发剂a2.5％，改性剂1.2％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例5本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏6％，冶金废渣7.5％，激发剂a1.5％，改性剂0.6％，激发剂b0.4％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例6本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏6％，冶金废渣7.5％，激发剂a1.5％，改性剂0.9％，激发剂b0.4％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。其中磷石膏和高镁冶金废渣组成如下：改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例7本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏10％，冶金废渣12.5％，激发剂a2.5％，改性剂0.8％，激发剂b0.7％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。磷石膏和高镁冶金废渣组成如下；改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。实施例8本实施例中盐渍淤泥土复合固化改良材料的配合比为：磷石膏10％，冶金废渣12.5％，激发剂a2.5％，改性剂1.2％，激发剂b0.7％，固化剂混合均匀后，再将盐渍淤泥、固化剂置于搅拌锅中混和均匀，搅拌5分钟。出料，将混合好的固化材料采用试验机压制成型，制备φ50*50mm尺寸的圆柱形试样，标准养护，工程性能测试结果见表1。试件养护至一定龄期后，将固化体破碎，使样品颗粒通过3mm筛。再称取量100g的试样，置于2l锥形瓶中，加入500ml去离子水，调节振荡频率为110±10次/min、振幅为40mm，在室温下振荡8h，静置16h后将上层清液通过0.45μm微孔滤膜过滤并收集浸出液，理化性能测试结果见表2。磷石膏和高镁冶金废渣组成如下；改性剂的主要成分如下：所用的盐渍淤泥土含水率为32.6％。表1：实施例中固化材料试样的工程性能测试结果表2：实施例中固化材料试样的理化性能测试结果项目phec(ms/cm)实施例17.652.91实施例27.453.16实施例37.403.84实施例47.404.65实施例57.553.24实施例67.503.48实施例77.404.11实施例87.354.94当前第1页12