专利名称：一种制备粘土固化剂的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备粘土固化剂的方法。
背景技术：
高钙粉煤灰通常是指火力发电厂、高炉制气厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高(氧化钙含量大于10%)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，简称粉煤灰。我国大大小小的水库大多修建于上世纪六、七十年代，鉴于当时的财力和技术水平，坝体大多采用土坝。因为土坝的防渗、抗鼠啃噬能力弱等诸多因素影响，加之年久失修，现均渗漏严重，有的甚至形成了管涌，严重危及农业农村的稳定与发展，水库治理已刻不容缓。面对如此严峻的形势，我国加大了科研治水、科技兴水的力度，对粘土水泥浆防渗灌浆成套技术研究较多，应用也较广泛，但对粘土固化剂研究较少。在用传统的粘土水泥浆进行地下(如水库坝体)防渗处理时，由于地下水的稀释、流动等性能增加了施工难度，且存在粘土与水泥不相容、凝固速率不可控、凝固后体积收缩且强度不高、工程成本高等困难，影响施工效果，提高了施工成本。在堤坝除险加固中现普遍采用粘土-水泥-固化剂新工艺，但因我国固化剂市场存在工艺水平不高、产品质量良莠不齐且价格居高不下诸多因素影响，对粘土-水泥-固化剂灌浆技术的推广产生了不少障碍。本发明以火力发电、高炉制气等工厂将煤燃烧后的固体废弃物(高钙粉煤灰)为主料，加入其他无机化学成分经科学配比而成。本固化剂具有无毒、与粘土水泥浆兼容、凝固速度可控、浆液结石体强度及膨化率大、成本低廉、原灌浆设备可用等优点，从根本上解决了粘土-水泥-固化剂防渗灌浆技术推广难题。同时，本发明对隧道等地下工程的加固、堵水和道路施工中的软泥硬化等具有良好效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备粘土固化剂的方法，以解决上述存在的问题。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是:一种制备粘土固化剂的方法，其特征在于它由以下步骤组成，其中所用原料的重量配比为:
Cl)高钙粉煤灰50-60份，(2)石膏粉32-41份，(3)硫酸钠7-12份，(4)精灰10-15
份；
所述的各步骤为:
A、研磨:将原料(I)- (4)混合投入研磨机研磨成通过80目筛的混合料；
B、恒温活化:将混合料放入温度为165-175 恒温箱中，恒温I分钟，进行活化；
C、密封包装:将活化后的 混合料在密闭式传送带上吹风冷却干燥后，真空包装成产品。本发明的有益效果是:
1.结石体抗压强度高。现有的粘土固化剂形成的结石体中含有的水化铝酸三钙、无定型水化硅酸二钙及硫铝酸钙等结晶水化物呈均质绒毛状，结构相对脆弱，抗压、抗击能力不强；本发明在同样条件下彻底改变了结石体的微观结构，生成了大量的、立体的、相互交联的钙矾石晶体，抗压、抗击能力强。2.结石体膨胀明显。现有的粘土固化剂因生成的具有膨胀性的硫铝酸钙含量不高，导致结石体膨胀不太明显，甚至有收缩的情况发生；本发明因生成了大量的、针棒状的、难溶于水的、膨化系数较大的钙矾石晶体，在同样的配比、同等的条件下，结石体的宏观膨化效果明显。3.价格较低。现有的粘土固化剂生产原料从化工厂采购，成本相对较高；本发明因采用煤燃烧后的固体废弃物一粉煤灰为原料，既解决了火电厂、高炉制气厂等企业废煤渣的处理烦恼，又可变废为宝，在消纳工业废弃物、保护环境的同时，实现再生资源的循环利用，生产低碳环保的粘土固化剂产品，成本相对较低，在同等条件下可节约灌浆材料成本20%以上。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明及其具体实施方式
作进一步详细说明。本发明的特征在于它由以下步骤组成，其中所用原料的重量配比为:
(I)高钙粉煤灰50-60份，(2)石膏粉32-41份，(3)硫酸钠7-12份，(4)精灰10-15
份；
所述的各步骤为:
A、研磨:将原料(I)-(5)混合投入研磨机研磨成通过80目筛的混合料；
B、恒温活化:将混合料放入温度为165-`175 恒温箱中，恒温I分钟，进行活化；
C、密封包装:将活化后的混合料在密闭式传送带上吹风冷却干燥后，真空包装成产品。以下给出本发明的实施例 实例I
粘土固化剂的重量配比为:
高钙粉煤灰55份，石膏粉32份，硫酸钠9.5份，精灰15份，混合投入研磨机研磨成通过
0.178mm(80目)筛孔的混合料，然后将此混合料放入温度为I 7 O °C的恒温箱中，恒温I分钟进行活化，再将活化后的混合料在密闭式传送带上吹风冷却至室温并干燥至水分〈0.5%(重量百分数)后，真空包装成产品(粘土固化剂)。将干粘土、水泥、粘土固化剂按20:5:1的重量比例搅拌均匀成为混合料，再按混合料:水=2:1的比例配制粘土固化剂浆液，凝固时间为7分钟，浆液结合体I小时塑性强度为 11.2kpa，4 小时为 38kpa，24 小时为 943.8kpa，72 小时为 2.76Mpa, 28 天为 MPa。实例2
高钙粉煤灰50份，石膏粉39份，硫酸钠7份，精灰11份，恒温活化温度为165°C，配制的粘土固化剂浆液初鉴定时间为9分钟，浆液结合体I小时塑性强度为10.4KPa，4小时为31KPa，24小时为913.4Kpa, 72小时为2.23MPa, 28天为7.45MPa，其余同实例I。实例3
高钙粉煤灰60份，石膏粉41份，硫酸钠7份，精灰12份，精灰12份，恒温活化温度为175°C，配制的粘土固化剂浆液初鉴定时间为6分钟，浆液结合体I小时塑性强度为12.7KPa，4 小时为 41KPa，24 小时为 1.04Mpa, 72 小时为 2.82MPa, 28 天为 8.14MPa，其余同实例I。高钙粉煤灰:高钙粉煤灰通常是指火力发电厂、高炉制气厂采用褐煤、次烟煤作为燃料而排放出的一种氧化钙成分较高(氧化钙含量大于10%)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，简称粉煤灰。粘土固化剂:在粘土与水泥形成的混合浆液中加入该物质，可彻底解决粘土与水泥的不相容、凝固速率不可控、凝固后体积收缩且强度不高、工程成本高等难题。浆液结石体:浆液凝固后形成的固态混合物，因其在固化前呈现出胶体的特性，又可称为胶凝体。所述的石膏粉即B —半水石膏粉(1253高强石膏粉)，湖南临澧新厦建材有限公司生产。所述的硫酸钠即无水硫酸钠，廊坊鹏彩精细化工有限公司生产，分析纯级。所述的精灰即精灰粉，湖南省桃江县宏顺灰钙粉厂生产，化学纯级。使用方法:与传统的粘土固化剂的使用方法相类似。制浆时，将干粘土、水泥、特种粘土固化剂(本发明产品)按20:5:1的比例加水打成浆液，用灌浆机灌注。作用机理:
1.碳化作用(次要影响):粘土固化剂(本发明)的水化产物氢氧化钙与粘土及溶于水中的二氧化碳气体发生反应，生成了更难溶于水的碳酸钙，碳酸钙的生成可使粘土粒团结并具有一定的强度。2.离子交换作用(重要影响):粘土颗粒的表面一般带负电荷，易吸附一价的如钠离子、钾离子和极性水分子，当与粘土固化剂接触时，由于粘土固化剂产生的钙离子的交换能力大于一价阳离子，故钙离子交换一部分钠离子和钾离子而使粘土表面的双电层结构的厚度变薄，克服了粘土颗粒间的斥力而使其相互靠近，促进了粘土颗粒逐渐凝聚成较大的团粒，提高了结石体的强度。3.钙矾石晶体的形成(主要影响):在粘土固化剂中的硫酸盐作用下，氢氧化钙和土体中的活性铝盐作用，使片状的氢氧化钙转化为针棒状的硬度较大的钙矾石晶体，由于钙矾石晶体含有大量的结晶水，能迅速吸收土壤中的水份并膨化，降低了固化土的孔隙率，提高了固化土的强度；同时，钙矾石晶体的形成不仅使固化土更加密实，而且使固化土体积膨胀，有效地堵塞渗漏通道， 大幅降低渗透系数。
权利要求
1.一种制备粘土固化剂的方法，其特征在于它由以下步骤组成，其中所用原料的重量配比为: 高钙粉煤灰50-60份，(2)石膏粉32-41份，(3)硫酸钠7-12份，(4)精灰10-15份； 所述的各步骤为: 研磨:将原料(I)- (4)混合投入研磨机研磨成通过80目筛的混合料； 恒温活化:将混合料放入温度为165-175 恒温箱中，恒温I分钟，进行活化； 密封包装:将活 化后的混合料在密闭式传送带上吹风冷却干燥后，真空包装成产品。
全文摘要
本发明公开了一种制备粘土固化剂的方法。本发明的目的在于提供一种制备粘土固化剂的方法。本发明的特征在于它由以下步骤组成，其中所用原料的重量配比为(1)高钙粉煤灰50-60份，(2)石膏粉32-41份，(3)硫酸纳7-12份，(4)精灰10-15份；所述的各步骤为A、研磨将原料(1)-(4)混合投入研磨机研磨成通过80目筛的混合料；B、恒温活化将混合料放入温度为165-175℃恒温箱中，恒温1分钟，进行活化；C、密封包装将活化后的混合料在密闭式传送带上吹风冷却干燥后，真空包装成产品。本发明主要用于粘土固化剂的制备。
文档编号C04B22/14GK103121804SQ20131007953
公开日2013年5月29日 申请日期2013年3月13日 优先权日2013年3月13日
发明者曾明慧, 赵伏阳 申请人:曾明慧, 赵伏阳