一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物的制作方法

本发明属于公路建筑材料，具体涉及一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物。

背景技术：

1、矿渣是钢铁工业产生的废渣。近年来，由于道路建设等领域需要大量的建筑材料，导致砂石过度开采，出现了植被破坏，河道被掏空等问题，由此兴起了固体废弃物资源再生利用研究的热潮，矿渣是典型的工业固体废弃物之一，其存量较大，据统计，2021年，矿渣粉累积产量达1.1亿吨大关，所以，在道路工程等建设领域最大程度的利用矿渣是当今研究的热点课题。

2、《混凝土》杂志(2005年7月刊)公开发表的《矿渣替代粗集料配制混凝土试验研究》的文章中采用矿渣粗集料全部替代碎石配制矿渣混凝土，并与同等强度等级的普通混凝土进行对比发现矿渣混凝土的各项力学性能较好，混凝土中掺入矿渣粗集料，提高了混凝土的抗弯和劈裂强度。《硅酸盐通报》(2011年8月刊)杂志公开发表的《矿渣作为混凝土掺合料的可行性研究》的文章中采用矿渣作为混凝土掺合料配制矿渣混凝土，研究得出一定量的矿渣可以较好的提高混凝土抗压强度，矿渣与粉煤灰复掺时，所得的矿渣粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能增加。

3、田亮等通过矿渣地聚物生成片晶状水化硅酸钙等胶凝材料对盐渍土进行固化，浸水后抗压强度仍能保持80％以上，表现出良好的水稳性。黄煜镔等对流化床燃煤固硫灰固化淤泥土的路用性能进行了研究，通过力学性能、加州承载比(cbr)和水稳性等性能分析，发现掺入20％(质量分数，文中掺量均为质量分数)固硫灰能够显著提高淤泥土的力学性能和路用性能。乔京生等通过动三轴试验研究固化土在动荷载作用下的动力特性，发现20％掺量矿渣固化土的动强度和动弹性模量相较于软土都有显著提升。由于矿渣-粉煤灰二元体系是研究最为广泛的地聚物体系，并且在工作性能、力学性能和耐久性等方面表现出较为优异的性质，越来越多的人利用矿渣-粉煤灰基地聚物进行软弱土或问题土的固化研究。吴俊等研究了矿渣-粉煤灰基地聚物固化淤泥质黏土的力学性能，发现14d的无侧限抗压强度可达到1.5mpa，表明矿渣-粉煤灰基地聚物可有效提高固化土的力学性能。孙秀丽等采用碱激发粉煤灰和矿粉改性淤泥研究其力学特性和微观结构，发现反应生成长石类和沸石类物相，形成致密的微观结构，显著提高了无侧限抗压强度。phetchuay等利用粉煤灰和电石渣制备地聚物固化海相软土，发现相同掺量的二元地聚物与水泥固化土的抗压强度相当，并且可以降低43％的碳排放。研究表明，地聚物在软土中反应，其主要产物n-a-s-h和c-a-s-h凝胶填充在孔隙结构中，将松散的软土颗粒胶结形成网状结构，凝胶增强了土骨架之间的黏结力，有助于形成更密实的微观结构，从而提高抗压强度。

4、由此可见，矿渣粉煤灰固化淤泥质土是可行的，且具有比较明显的经济、社会效益，是一种可实现矿渣高效利用的高附加值资源化利用途径。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，通过响应面法定量分析优化各因素掺量，充分利用了固体废料，实现了“以废治废”的目的，符合我国工程行业高质量绿色发展的总要求。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

3、一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，包括以下成分：矿渣-粉煤灰基干粉和碱激发剂；所述矿渣-粉煤灰基干粉的质量为所述淤泥质土质量的10-30％，所述碱激发剂的质量为所述淤泥质土质量的6-10％。

4、作为优选，所述矿渣-粉煤灰基干粉的质量为所述淤泥质土质量的20％，所述碱激发剂的质量为所述淤泥质土质量的7.3％。

5、作为优选，所述矿渣-粉煤灰基干粉为矿渣粉与粉煤灰粉的混合物；所述矿渣粉的质量占所述矿渣-粉煤灰基干粉质量的86.5％。

6、作为优选，所述矿渣粉为粒化s95高炉矿渣粉，其比表面积为420m2/kg，其技术要求满足《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》(gb/t18046-2008)的要求。

7、作为优选，所述粉煤灰为i级粉煤灰，其技术要求满足《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》(gb/t1596-2017)。

8、作为优选，所述碱激发剂为灰玻璃，其通过naoh调节模数，其符合《混凝土外加剂》(gb8076-2008)的要求。

9、作为优选，所述碱激发剂的模数为0.6-1.0；所述碱激发剂的模数为sio2与na2o的摩尔比。

10、作为优选，所述碱激发剂的模数为0.84。

11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

12、本发明用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，充分利用矿渣粉煤灰替代水泥、石灰，并过优化矿渣掺量、碱激发剂模数、碱激发剂掺量各因素参数，配置出强度高施工性能好的固化土试样，节约工程造价，提高矿渣、粉煤灰固体废物利用率，提高路面基层承载力，保护环境。

技术特征：

1.一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，包括以下成分：矿渣-粉煤灰基干粉和碱激发剂；所述矿渣-粉煤灰基干粉的质量为所述淤泥质土质量的10-30％，所述碱激发剂的质量为所述淤泥质土质量的6-10％。

2.根据权利要求1所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述矿渣-粉煤灰基干粉的质量为所述淤泥质土质量的20％，所述碱激发剂的质量为所述淤泥质土质量的7.3％。

3.根据权利要求1所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述矿渣-粉煤灰基干粉为矿渣粉与粉煤灰粉的混合物；所述矿渣粉的质量占所述矿渣-粉煤灰基干粉质量的86.5％。

4.根据权利要求3所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述矿渣粉为粒化s95高炉矿渣粉，其比表面积为420m2/kg。

5.根据权利要求3所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述粉煤灰为i级粉煤灰。

6.根据权利要求1所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述碱激发剂为灰玻璃，其通过naoh调节模数。

7.根据权利要求6所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述碱激发剂的模数为0.6-1.0；所述碱激发剂的模数为sio2与na2o的摩尔比。

8.根据权利要求7所述的用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，其特征在于，所述碱激发剂的模数为0.84。

技术总结
本发明属于公路建筑材料技术领域，具体涉及一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物。一种用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，包括以下成分：矿渣‑粉煤灰基干粉和碱激发剂；所述矿渣‑粉煤灰基干粉的质量为所述淤泥质土质量的10‑30％，所述碱激发剂的质量为所述淤泥质土质量的6‑10％。本发明用于固化淤泥质土的矿渣粉煤灰碱激发地聚物，充分利用矿渣粉煤灰替代水泥、石灰，并过优化矿渣掺量、碱激发剂模数、碱激发剂掺量各因素参数，配置出强度高施工性能好的固化土试样，节约工程造价，提高矿渣、粉煤灰固体废物利用率，提高路面基层承载力，保护环境。

技术研发人员：张红日,李胜,李侑军,王桂尧,李红明,王华煜,邓人睿,许桂蔚,张永杰,刘朝晖,柳力
受保护的技术使用者：广西交科集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7