一种快硬微膨胀型固化剂、固化土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种快硬微膨胀型固化土及制备方法，所述固化土的特征在于采用特殊配方的固化剂与土拌合而成，固化剂的配方为：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2~0.5份；早强剂0.5~1.0份；硅酸钠0.1~0.2份；偏铝酸钠0.1~0.2份；铝粉0.6~0.8份。固化土制备方法为：1）根据工程要求就地取土；2）将上述配制好的土壤固化剂与土均匀拌合；3）将拌合物填充到待堵漏的部位。结果表明，使用该种固化剂制备的固化土，早期强度高、堵漏效果好、可塑性能和粘结性能优异，且具有微膨胀。由于水泥用量的减少和不使用骨料，成本低、环保性能好。

【技术实现步骤摘要】
一种快硬微膨胀型固化剂、固化土及其制备方法
本专利技术涉及固化剂
，具体为一种快硬微膨胀型固化剂、固化土及其制备方法。
技术介绍
随着社会的发展，各行业工程建设需求的增大，传统工程建设材料已经远远不能满足需求，土壤加固技术应运而生。它取自地球上最经济、来源最广泛的工程材料-土壤，通过加入土壤固化剂显著改变其物理力学性能。目前，针对土壤固化技术研究最多的主要是用于地基或回填材料的不同性能的固化土及土壤固化剂，如CN201710811670.5《一种预拌流态固化土》研究的是用于地基加固、沟槽回填的一种具有流动性能的固化土。本专利技术研究的固化土，抛开传统的地基材料应用，而将该种类型的固化土直接作为堵漏材料使用。常见的无机堵漏技术大多采用快硬型水泥作为基本组成材料加入其他无机材料后再配合砂石、或者浇筑砂浆混凝土后进行堵漏施工，虽然堵漏速度较快，但是不仅成本较高，而且增加了砂石用量。如CN201610511078.9《一种水泥基防水堵漏材料》中研制的堵漏材料需与水拌和后涂刷在砂浆或者混凝土表面使用，并且配方中需要使用石英砂尾矿。CN201510349693.X《一种快速防水堵漏材料》这种快速堵漏材料的配方中也需要使用细砂。本专利技术的快硬微膨胀型固化土所用的固化剂配方不含有砂石，可以就地取材，施工工艺简单，具备快速用于抢险施工的优势，并且工程造价低。另外，土本身的粘聚性还可以保证堵漏材料硬化前的防水性能，在有水流的情况下，材料不会随水流走。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种快硬微膨胀型固化剂及其制备方法。此固化剂的显著特点是快速硬化土壤并使其产生微膨胀。为了达到以上目的，本专利技术提供如下技术方案：一种快硬微膨胀型固化剂，包括如下组成：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2～0.5份；早强剂0.5～1.0份；硅酸钠0.1～0.2份；偏铝酸钠0.1～0.2份；铝粉0.5～0.8份。一种快硬微膨胀型固化土，包括土壤、固化剂，所述固化剂包括如下组成：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2～0.5份；早强剂0.5～1.0份；硅酸钠0.1～0.2份；偏铝酸钠0.1～0.2份；铝粉0.5～0.8份。一种快硬微膨胀型固化土制备方法，包括如下步骤，1)制备能够快速硬化土壤并产生膨胀的固化剂，固化剂配方为：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2～0.5份；早强剂0.5～1.0份；硅酸钠0.1～0.2份；偏铝酸钠0.1～0.2份；铝粉0.6～0.8份。2)根据工程要求就地取土，方便易行；3)将上述配制好的土壤固化剂与土均匀拌合；4)将拌合物填充到待堵漏的部位，硬化后形成具有高强度的整体性块体。进一步的优选的技术方案为，步骤2)根据工程要求就地取土，将土中植被去除后加入碳酸钠或氢氧化钠调节土的pH值为8～10，测定其含水率及密度，若含水率较低通过添加水的方式，使得土的含水率达到80％～90％。进一步的优选的技术方案为，步骤3)将上述配制好的土壤固化剂按照土体积计掺加到土壤中，通过搅拌设备进行搅拌均匀，形成均匀的拌合物。其中，土壤固化剂的添加量可按照工程实际情况调整，一般掺量为100～160kg/m3。进一步的优选的技术方案为，步骤4)将拌合物填充到待堵漏的部位，硬化后形成具有高强度的整体性块体，1h开始出现明显的硬化效果，1h固化土的无侧限抗压强度可达到50kpa以上、线膨胀率不小于0.05％，14d的无侧限抗压强度仍可以达到250kpa以上、线膨胀率不小于0.08％。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中普通硅酸盐水泥强度等级不能低于42.5级且比表面积不小于350m2/kg，快硬硫铝酸盐水泥强度等级不低于42.5级。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中矿粉选用S95级及以上。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中石膏采用天然二水石膏，二水硫酸钙含量不低于75％，产品品位不低于二级。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中石灰采用建筑生石灰，90μm筛余量不大于7％，有效氧化钙含量不低于75％。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中激发剂采用工业用三乙醇胺，三乙醇胺含量不小于99％。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中早强剂采用纯度大于98％的工业级甲酸钙，甲酸钙的用量应随温度的下降要逐渐增加。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中硅酸钠采用模数3.10～3.40固-2工业固体硅酸钠，指标需满足一等品及以上的要求。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中偏铝酸钠采用工业偏铝酸钠，含量不小于80％。进一步的优选的技术方案为，所述步骤1)中铝粉采用粒度大于等于80μm，铝含量不小于90％的球磨铝粉。技术原理：固化剂掺入到土壤中，在水的作用下产生各种化学反应生成凝胶状的水化物，包围土壤颗粒，增强土粒间的粘结强度和稳定性。本专利技术不同于传统固化剂之处在于，本固化剂的加入可以使得固化土达到快硬、微膨胀的效果，并且固化土后期强度不会下降，从而可以作为堵漏材料使用达到堵漏的目的。为实现该目标，本固化剂中包含了早强和微膨胀的组分。为了节约成本，本固化剂中将矿粉作为主体成分，激发剂的添加是为了使矿粉快速发生水化反应，提供大量的水化产物。快硬硫铝酸盐水泥、早强剂、硅酸钠、偏铝酸钠作为早强组分是固化土快速硬化最主要的原因，早强剂激发水泥的水化反应，使得水化反应加速进行，硅酸钠、偏铝酸钠可以反应生成硅酸凝胶和铝酸凝胶，并且可以激发矿粉的水化反应使得土体强度快速提高。快硬硫铝酸盐水泥、石膏、铝粉作为微膨胀组分是固化土产生微膨胀的主要原因，硫铝酸盐水泥水化过程会产生微膨胀，石膏固化会产生钙矾石起膨胀填充的作用，铝粉与水泥起化学反应生成氢气从而使体积膨胀，但是铝粉的添加量需要严格的控制以防止内部产生过多的气泡而形成孔洞。以上这些组分相互作用，从而制备出一种快硬微膨胀型的固化土。本专利技术具有如下优点：(1)本专利技术的固化土是一种应用于全新领域的固化土，不在局限于传统的地基材料，而是可以作为堵漏材料使用。(2)本专利技术的固化土与传统的固化土相比，具有快速硬化的特点，1h的无侧限抗压强度可以达到50kpa以上。(3)本专利技术的固化土与传统的固化土相比，具有微膨胀的特点，1h线膨胀率可以达到0.05％以上，微膨胀的特性使其更适用于做堵漏材料。(4)本专利技术的固化土在满足快速硬化及微膨胀的提前下，14d无侧限抗压强度仍可以达到250kpa以上，能够满足长期使用的要求。(5)本专利技术的适用于做堵漏材料的快硬微膨胀型固化土，与传统的无机堵漏材料相比，不需要配合使用骨料或者混凝土，大大节省砂石的用量，保护了资源，并且施工工艺简单、工程造价低。(6)本专利技术的适用于做堵漏材料的快硬微膨胀型固化土，与传统的无机堵漏材料相比，水泥用量减少，低碳环保、成本降低。(7)本专利技术的适用于做堵漏材料的快硬微膨胀型固化土，与传统的无机堵漏材料相比，施工性能更好，因为土本身的粘聚性可以保证堵漏材料硬化前的防水性能，不需要额外加入防水剂就可以保证在有水流的情况下，材料不会随水流走。具体实施方式下面结合具体实施方式，进一步阐明本专利技术，应理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快硬微膨胀型固化土制备方法，其特征在于：包括如下步骤，1）制备能够快速硬化土壤并产生膨胀的固化剂，固化剂配方为：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2~0.5份；早强剂0.5~1.0份；硅酸钠0.1~0.2份；偏铝酸钠0.1~0.2份；铝粉0.6~0.8份；2）根据工程要求就地取土，得到土壤；3）将上述配制好的土壤固化剂与土壤均匀拌合，得到拌合物；4）将拌合物填充到待堵漏的部位，硬化后形成具有高强度的整体性块体。

【技术特征摘要】
1.一种快硬微膨胀型固化土制备方法，其特征在于：包括如下步骤，1）制备能够快速硬化土壤并产生膨胀的固化剂，固化剂配方为：普通硅酸盐水泥20份；快硬硫铝酸盐水泥5份；矿粉50份；石膏10份；石灰5份；激发剂0.2~0.5份；早强剂0.5~1.0份；硅酸钠0.1~0.2份；偏铝酸钠0.1~0.2份；铝粉0.6~0.8份；2）根据工程要求就地取土，得到土壤；3）将上述配制好的土壤固化剂与土壤均匀拌合，得到拌合物；4）将拌合物填充到待堵漏的部位，硬化后形成具有高强度的整体性块体。2.如权利要求1所述的一种快硬微膨胀型固化土制备方法，其特征在于：步骤2)根据工程要求就地取土，将土中植被去除后加入碳酸钠或氢氧化钠调节土的pH值为8~10，测定其含水率及密度，含水率较低时通过添加水的方式，使得土的含水率达到80%~90%。3.如权利要求1所述的一种快硬微膨胀型固化土制备方法，其特征在于：步骤3）将上述配制好的土壤固化剂按照土体积计掺加到土壤中，通过搅拌设备进行搅拌均匀，形成均匀的拌合物，其中，土壤固化剂的添加量掺量为100~160kg/m3。4.如权利要求1所述的一种快硬微膨胀型固化土制备方法，其特征在于：步骤4）将拌合物填充到待堵漏的部位，硬化后形成具有高强度的整体性块体，1h开始出现明显的硬化效果，1h固化土的无侧限抗压强度可达到50kpa以上、线膨胀率不小于0.05%，14d的无侧限抗压强度可达到250kpa以上、线膨胀率不小于0.08%。5.如权利要求1所述的一种快硬微...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟天雪，汪潇，张惠敏，
申请(专利权)人：江苏坤泽科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32