一种凝固添加剂及其制备方法及其应用与流程

本发明涉及固化材料领域，尤其涉及一种凝固添加剂及其制备方法及其应用。

背景技术：

混凝土一般由水泥，沙和碎石(或砾石)与水混合形成。这种混凝土主要作为建筑物结构材料或铺路材料等。水泥的大量使用对环境也存在严重污染，随着水泥中成分的相互作用会产生污染土壤和水源的物质，例如因水化反应生成各种水化物，会溢出多余的氢氧化钙对周边的土和水造成污染，并且目前水泥并不能满足某些高强度施工要求，如果使用基本量的水泥不能满足强度要求的情况下，会通过增加水泥用量来最大限度的降低冬季的冻结效果，弥补强度的不足。但过量水泥又会产生上面所说的污染环境问题。

因此，现有技术有待于进一步发展和进步。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种凝固添加剂及其制备方法及其应用，以解决水泥使用过程中存在的固化强度低且污染环境的问题。

本发明技术方案如下：

一种凝固添加剂，其中，所述凝固添加剂的组分包括培养液，硫酸钾，尿素，氯化镁，氯化钠，氯化钙和碳酸氢钠，其中所述培养液的组分包括糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙和硼砂。

所述的凝固添加剂，其中，按重量百分比计，包括以下组分：

培养液0.5~3%；

硫酸钾23~27%；

尿素2.0~15%；

氯化镁20~25%；

氯化钠25~30%；

氯化钙15~30%；

碳酸氢钠1~3%。

所述的凝固添加剂，其中，所述培养液按重量百分比计，包括以下组分：

锡酸钠1~5%；

碳酸钙1~5%；

硼砂0.1~0.5%；

糖蜜1~10%；

氯化铵1~15%；

余量为水。

一种如上所述的凝固添加剂的制备方法，其中，包括以下步骤：

a、将糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙及硼砂与水按比例混合制备培养液；

b、向步骤a制备的培养液中加入硫酸钾，尿素，氯化镁，氯化钠，氯化钙和碳酸氢钠并混合，之后养护1-6小时制成粉末状凝固添加剂。

本发明提供一种如上所述的凝固添加剂的应用，其中，所述凝固添加剂应用于配合水泥实现工业废料与建筑废料的固化以制备建筑材料。

所述的凝固添加剂的应用，其中，所述工业废料或建筑废料为含有土壤的工业废料或建筑废料，其中，工业废料或建筑废料含有土壤比重为10~90%；所述凝固添加剂占含有土壤的工业废料或建筑废料的比重为0.1~0.5%。

本发明提供一种如上所述的凝固添加剂的应用，其中，所述凝固添加剂应用于配合水泥实现土壤固化进行道路施工。

本发明提供一种如上所述的凝固添加剂的应用，其中，所述凝固添加剂应用于沙漠固化实现沙漠生态修复。

本发明提供一种如上所述的凝固添加剂的应用，其中，所述凝固添加剂应用于加工人工鱼礁以建造海洋牧场。

有益效果

本发明提供一种凝固添加剂及其制备方法及其应用，该凝固添加剂能够配合水泥有效固化土壤或者含有土壤的工业废料和建筑废料，相较于传统水泥固化法，本发明凝固添加剂具有固化强度高的特点，不仅可作为一般混凝土替代物，而且本发明凝固添加剂还能有效利用固化反应中产生的多余氢氧化钙，降低对土壤和水的污染。

附图说明

图1为针对本发明实例中样本进行性能测试结果图。

图2为本发明实例1中利用本发明凝固添加剂固化土壤的实例照片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明凝固添加剂包括以下组分：培养液、硫酸钾、尿素、氯化镁、氯化钠、氯化钙和碳酸氢钠。其中，培养液包含糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙和硼砂。

本发明凝固添加剂应用于基于工业废料或建筑废料作为混凝土原料的固化成型。其中，所述工业废料或建筑废料为含有土壤的工业废料或建筑废料。

具体实施过程中，首先用水稀释本发明凝固添加剂，将上述用水稀释的凝固添加剂与含有土壤的工业废料或建筑废料以及水泥材料混合压实成型。在成型后养护时，因土壤（耕土）中的微生物产生碳酸盐，具体来说就是上述凝固添加剂中的尿素因分布在土壤（耕土）中的脲酶（urease）而转换成碳酸盐。另外，上述培养液中包含糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙以及硼砂，能为土壤微生物的增殖供给养分，并且能给于脲酶提供安定的反应环境。

优选实施例中，所述培养液由糖蜜1~10重量%，锡酸钠1~5重量%，氯化铵1~15重量%，碳酸钙1~5重量%，硼砂0.1~0.5重量%，剩余部分为水构成。按照如上比配制的培养液能够确保微生物具备高活性，使碳酸盐转换保持高效，从而能够实现氢氧化钙的高转换效率，避免氢氧化钙污染土壤和水。即培养液能够使凝固添加剂与工业废料或建筑废料固化成型后的维护过程中，将多余氢氧化钙及时转换成碳酸钙，并且凝固添加剂组分中含有大量的盐可作为水泥的水化反应稳定剂，同时上述盐组分还可在水泥水化反应时与各种重金属结合，起到遏制在水泥水化反应时各种重金属的浸出，并且凝固添加剂与水泥混合后可以提高水泥的固化强度，耐腐蚀性，抗风化性等性能。

优选实施例中，所述凝固添加剂包括以下组分：培养液0.5~3重量%，硫酸钾23~27重量%，尿素2~15重量%，氯化镁20~25重量%，氯化钠25~30重量%，氯化钙15~30重量%，碳酸氢钠1~3重量%。

凝固添加剂按照如上组分含量配制能够具备最高的固化强度，同时确保氢氧化钙的高转化率，避免溢出氢氧化钙对周边土壤和水造成污染。

硫酸钾作为刺激剂可以防止盐的堆积，碳酸氢钠易溶解，因而可以增加碳酸盐，并促进碳酸钙的形成。糖蜜作为糖源为微生物供给养分，硼砂有助于代谢作用。尿素受到分布在土壤中的脲酶(urease)的刺激，加水分解时形成碳酸盐，特别是尿素的含量，1kg土壤（耕土）1天能分解0.1~0.5g的尿素，所以，尿素过量的话会导致分解迟缓，因热敏反应而使水泥的硬度降低，因此，必须在最低的耕土添加范围内进行。

(nh2)2co+h2o→nh2cooh+2nh3

nh2cooh+h2o→nh3⁺+h2co3

h2co3→2h⁺+2co3^2-

nh3+h2o→nh4++oh-

ca(oh)2+h2co3→caco3+h2o

如以上化学式所述，尿素加水分解生成碳酸盐和氨。碳酸盐与多余的氢氧化钙反应形成碳酸钙，而氨则是运送正离子，使其固定在碳酸钙上。另外。

另外，为了易于运输和保管上述固化用凝固添加剂，将其养护，制成粉末状；使用时最好是取少量加水稀释，增加其使用体积。

本发明提供所述凝固添加剂的制备方法，其包括如下步骤：

(a)糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙及硼砂与水按比例混合制备培养液；

(b)在上述培养液中混入硫酸钾，尿素，氯化镁，氯化钠，氯化钙和碳酸氢钠混合，之后干燥1-6个小时制成粉末状凝固添加剂。

上述（a）阶段为制作培养液：糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙以及硼砂在水中混合，制作有机物和无机物混合的培养液。这时所使用的水量如果能将上述糖蜜，锡酸钠，氯化铵，碳酸钙以及硼砂完全溶解的话，虽然没有限制，但最好是加入溶质混合溶解度的10重量%为宜。

具体实施例中，所述凝固添加剂应用于配合水泥实现工业废料与建筑废料的固化以制备建筑材料。

现以该应用实施例具体说明本发明凝固添加剂的使用方法。

利用凝固添加剂配合水泥实现工业废料与建筑废料的固化以制备建筑材料的步骤具体如下：

(i)用水稀释上述凝固添加剂；(ii)将上述用水稀释的凝固添加剂与含有土壤的工业废料以及水泥固化剂混合成最佳含水比状态；(iii)将上述混合物压实成型，养护固化。

上述(i)阶段，将制成粉末状的凝固添加剂加适量的水混合，使其均匀地混入土中。本发明凝固添加剂只有与水和土以及水泥混合时才会开始产生反应，因此，混合前最好先将其加水稀释。

上述(ii)阶段是将与水混合的凝固添加剂加入到含有土壤的工业废料和水泥凝固添加剂以及水混合，制作其最佳含水比的固化用混合物，上述的土壤和工业废料可以作为代替传统混凝土的骨料使用。并且，上述凝固添加剂可以在水泥水化反应时产生的各种水化物，将多余的氢氧化钙转化为碳酸钙，防止污染周边的土壤和水。

所用的工业废料和建筑废料均为固体废弃物，工业废料最好是是矿场产生的矿尾，矿渣，或者各种焚烧物；建筑废料最好是建筑解体后产生的混凝土废料，或者是地基工程后多余的废土。优选的是，上述工业废料或建筑废料中土的占比是10~90重量%。

上述(iii)阶段是将上述最佳含水比状态的混合物压实成型并养护的阶段；当利用该混合物制备砖等建筑材料时，将混合物充填进特定的模具中，压实养护即可。

另一具体实施例中，所述凝固添加剂应用于配合水泥实现土壤固化进行道路施工。这样一方面能够减少水泥的使用量，减轻环境负担同时降低水泥使用对环境造成的破坏，另一方面能够大幅提升水泥的固化强度，所铺设的道路的强度、耐候性、环保性均能得到有效提升。

另一具体实施例中，所述凝固添加剂应用于沙漠固化实现沙漠生态修复。该添加剂对环境环保，能够通过配合水泥这类固定材料实现对沙漠流沙的固定，从而为沙漠生态修复创造条件。

另一具体实施例中，所述凝固添加剂应用于加工人工鱼礁以建造海洋牧场。该添加剂环保无毒以及其固化产品耐候性强的特点使其特别符合人工鱼礁的建造，从而为新型海洋牧场的实现创造条件。

实例1

按照糖蜜1重量%，锡酸钠5重量%，氯化铵10重量%，碳酸钙5重量%，硼砂0.1重量%，剩余部分为水配置培养液。

利用上述配合好的培养液进一步配置凝固添加剂，所用组分比例为：培养液0.5重量%，硫酸钾23重量%，尿素8.5重量%，氯化镁22重量%，氯化钠27重量%，氯化钙17重量%，碳酸氢钠2重量%，将上述组分混合后干燥2小时，制成粉末状凝固添加剂。

在100kg土中加入与水混合的凝固添加剂0.2kg，波特兰水泥10kg，以及加水混合成最佳含水比状态，制成固化用混合物。

将上述固化用混合物压制成大小191mm×91mm×54mm的3个试验标本。

实例2

实例1中,除添加一般波特兰水泥15%的情况外，其他情况保持不变。

对比例1

参照实例1中除了不使用凝固添加剂以外，其他的保持不变。

试验例

上述实例1，2和对比例1中制作标本所使用的机器与图1中所示的试验机器一致。对实施例1、2以及对比例1中的样本进行测试(ksf2325:2002，ksf2328:2002)，结果如图1。

如图1所示,案例1和2对不使用硬化添加剂的大比例1加大破坏负荷和抗压强度。本发明凝固添加剂配合水泥固化土壤压榨后,可代替砖头等普通混凝土,如图2所示,建筑材料硬度高,固化强度高。使用本发明的凝固添加剂在浸水地区施工后长苔,即本发明的凝固添加剂本身无毒无害,在搭配使用水泥时与水泥的固化强度最大。

本发明提供一种凝固添加剂及其制备方法及其应用，该凝固添加剂能够配合水泥有效固化土壤或者含有土壤的工业废料和建筑废料，相较于传统水泥固化法，本发明凝固添加剂具有固化强度高的特点，不仅可作为一般混凝土替代物，而且本发明凝固添加剂还能有效利用固化反应中产生的多余氢氧化钙，降低对土壤和水的污染。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。