一种高含水软土的硅铝基快速固化材料及其制备方法与流程

本发明涉及建筑材料领域，尤其是涉及一种高含水软土的硅铝基快速固化材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着建设项目的快速发展，在道路工程中不可避免地会出现软土，软土是一种饱和软弱粘性土，其土颗粒表面带负电，表面积大，周围介质中的水分子和阳离子容易被吸收，因此软土具有高含水率、大孔隙比、低强度、高压缩性、低渗透系数、高灵敏度、结构性、高盐分、高有机质等工程特性，常处于流塑或者软塑状态，不能满足工程建设的需要，严重制约了基础建设的发展。

2、其中，高含水率软土的含水率大于液限且孔隙比大于等于1.0，传统的抛填处理、脱水、热处理、吹填土地复垦等方法在处理高含水率软土的应用中均受到了限制。在软土中加入固化材料，与软土中的自由水发生水化反应，使软土中部分自由水转化为化学结合水，同时水化产物能直接胶结在软土中土壤颗粒表面，将土壤颗粒凝结成整体、坚实、稳定、持久的板块结构，这种方法不仅土壤性能好，而且成本低，适用范围广，成为了国内外工程建设中高含水软土固化的最佳选择。

3、目前国内应用较多的软土固化材料主要有水泥、石灰、矿渣等钙基固化材料，但对于高含水率软土，此类固化材料需要很高掺量时才能胶结土壤，虽然可满足一定的工程需求，但是水泥和生石灰的生产具有高能耗和高污染的缺点，不利于可持续发展及节能减排。

4、为解决高含水率软土的固化难题，已有很多方法研究，但是大部分方法在处理高出最佳含水率很多的软土时，特别是接近液限的软土，仍需要提前将软土晾晒，使土的含水率控制在最优含水率左右。因此，目前依然亟需一种高效且成本低，能够较好地适用于高含水率软土的高性能固化材料。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足提供一种高含水软土的硅铝基快速固化材料及其制备方法，可以直接固化高含水率的软土，甚至是含水率大于液限的软土，固化后满足道路使用要求。

2、本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

3、一种高含水软土的硅铝基快速固化材料，所述硅铝基快速固化材料按重量份包括：洗砂滤饼16-18份，核桃壳2-4份，偏高岭土3-6份，氧化钙1-2份，硅灰0.5-1份，硅酸钠0.4-0.8份，氢氧化钠0.1-0.2份。

4、优选地，所述洗砂滤饼为机制砂或粗骨料破碎过程通过絮凝剂沉淀的残余废渣。

5、优选地，所述絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺。

6、优选地，所述核桃壳中木质素含量≥30％。

7、优选地，所述偏高岭土7d活性指数≥95％。

8、优选地，所述硅酸钠和氢氧化钠为粒状，粒度≤1mm。

9、优选地，所述高含水软土的含水率为10％-100％。

10、优选地，所述硅铝基快速固化材料的用量为固化土体质量的25-55％。

11、所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料的制备方法，包括如下步骤：

12、将核桃壳研磨至平均粒径为0.1-1mm，然后加入水溶解，调节溶液的ph为9-11，升高温度至50-70℃后向反应液中滴入1-2份氯乙酸钠，控制反应时间为1-3h，得到改性核桃壳粉；

13、将改性核桃壳粉加入到洗砂滤饼中混合均匀得到组分a；

14、将偏高岭土、氧化钙、硅灰混合均匀后，再加入硅酸钠、氢氧化钠继续拌合得到组分b；

15、组分a和组分b复合使用得到硅铝基快速固化材料。

16、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

17、1)本发明利用洗砂滤饼中阳离子絮凝剂，能够与软土中的胶体颗粒发生作用，有效中和粒子表面的负电荷，促进土体沉降，同时改性的木质素能够提前中和粘土颗粒上的表面电荷，使颗粒更接近有利于阳离子絮凝剂分子吸附的距离，阳离子高分子絮凝剂在溶胀过程中即可实现快速吸附，解决了传统的阳离子高分子絮凝剂粘度大、溶解时间长、电荷利用率低等缺点。

18、2)本发明将洗砂滤饼制备成高含水软土固化材料，解决了洗砂滤饼用于普通混凝土中易离析泌水，以及对工作性损失严重的问题，洗砂滤饼用于制备软土固化材料，不仅减少了传统固化材料中水泥的用量，降低了碳排放，而且实现了洗砂滤饼的高值化利用。

19、3)本发明将洗砂滤饼用于高含水软土，不仅提高了固相组分，而且基于离子改变了固化土中孔径分布并有效降低填充土壤颗粒间空隙，再通过碱激发体系使土壤颗粒表面产生不可逆转的凝结硬化，使其满足道路材料的应用需求。

技术特征：

1.一种高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述硅铝基快速固化材料按重量份包括：洗砂滤饼16-18份，核桃壳2-4份，偏高岭土3-6份，氧化钙1-2份，硅灰0.5-1份，硅酸钠0.4-0.8份，氢氧化钠0.1-0.2份。

2.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述洗砂滤饼为机制砂或粗骨料破碎过程通过絮凝剂沉淀的残余废渣。

3.如权利要求2所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述絮凝剂为阳离子型聚丙烯酰胺。

4.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述核桃壳中木质素含量≥30％。

5.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述偏高岭土7d活性指数≥95％。

6.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述硅酸钠和氢氧化钠为粒状，粒度≤1mm。

7.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述高含水软土的含水率为10％-100％。

8.如权利要求1所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料，其特征在于，所述硅铝基快速固化材料的用量为固化土体质量的25-55％。

9.如权利要求1至8任一项所述的高含水软土的硅铝基快速固化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种高含水软土的硅铝基快速固化材料及其制备方法。所述硅铝基快速固化材料按重量份包括：洗砂滤饼16‑18份，核桃壳2‑4份，偏高岭土3‑6份，氧化钙1‑2份，硅灰0.5‑1份，硅酸钠0.4‑0.8份，氢氧化钠0.1‑0.2份。本发明可以直接固化高含水率的软土，甚至是含水率大于液限的软土，固化后满足道路使用要求。

技术研发人员：管世玉,郭浩,朱雨沐,李崧巍,孙权,张江雄,贺行洋,苏英,代飞
受保护的技术使用者：中建三局第一建设工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31