一种抗结团剂、预混物、土体固化剂及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及抗结团剂技术领域，具体的为一种土体固化剂用抗结团剂、相关预混物、土体固化剂及其制备与应用。该抗结团剂包含功能组分和分散组分；其中，功能组分为水反应性组分；分散组分为惰性组分，不与水反应；功能组分重量百分含量为5%

【技术实现步骤摘要】
一种抗结团剂、预混物、土体固化剂及其制备与应用


[0001]本专利技术涉及抗结团剂
，具体的为一种土体固化剂用抗结团剂、相关土体固化剂及其制备与应用。

技术介绍

[0002]现阶段，土体固化剂已经用于方方面面，例如用于建造各类道路，铁路建设，滩涂造地，土地整理，河湖治理，机场建设等；适用于深坑基层，帷幕灌浆，矿坑填充，岩坡固结，滩涂种植，岩坡绿化，植被恢复，土层喷涂，沙坡固结等；用于垃圾填埋场建设，湖河治理，农田水利，港工建设等；用于滩涂种植，岩坡绿化，植被恢复，沙坡固结等；用于淤泥固结，软基处理，滩涂造地等。
[0003]无机化合物类土体固化剂以水泥、石灰为主要原料，但水泥生产工艺能耗大、成本高，并且排放大量二氧化碳气体污染环境（每生产一吨水泥大约需要100度电量，释放大约500多kg的CO2）。以石灰为固化剂需要严格控制其掺量，掺量过高常会导致土体开裂等问题。随着工业化的发展，各种工业废弃物给人类赖以生存的环境带来了严重的危害，将工业矿渣等废弃物开发利用，形成土体固化剂成为固体废弃物资源化利用的重要途径。
[0004]大宗固体废弃物如粉煤灰、电石渣、石膏、钢渣、矿渣、铝渣、赤泥、污泥焚烧渣、生活垃圾焚烧灰、各种建筑固废作为排放量越来越多的废渣，堆存量巨大，占用大量土地，造成严重的环境污染。固化剂以这些工业废物为原料制备，可以实现工业废物的资源化利用，同时消除工业废物对环境的不利影响，解决了使用传统无机化合物类固化剂导致的高能耗高排放问题，节约工程造价，同时提高了固化效果，成本较低。
[0005]但是在土体固化剂制备过程中，由于各工业固废来源多样、成份复杂，含水率不一，导致固化剂性能不稳定。本专利技术主要专注于性能指标中的结团、结块问题。固化剂物料混合、运输、贮存过程中的结团、结块，将极大影响固化剂的使用。
[0006]CN112430049A公开一种降低重金属污染土渗透系数、污染物有效扩散系数的固化剂及其制备方法与应用，固化剂具体制备过程中，需要分别对钢渣粉、电石渣粉、石膏粉进行烘干处理，使用烘干方式解决含水原料结团问题能耗高、生产效率低。
[0007]CN113173766A公开一种土体固化剂及应用该土体固化剂的旋喷锚桩施工工艺，原料组成为水泥40
‑
60％、脱硫石膏20
‑
35％、矿渣粉10
‑
20％、减水剂0.01
‑
1％、硫铝酸盐激发剂0.01
‑
5％，该专利制备过程中需要进行过筛去除大的结块，以提高土体固化剂的成品质量。
[0008]CN112374849A公开了一种适合金属地下矿山的充填材料及其使用方法，实际制备过程中固化剂原料需要进行机械搅拌并经过烘干、粉磨处理。
[0009]CN111943625A公开了一种软土固化剂，该固化剂包含矿渣粉、工业副产熟石膏、沸石粉、电石渣、粉煤灰等多种工业固废，但是均严格限定了各固废原料的含水率及筛余量。
[0010]KR101299163B1涉及使用硬质水泥和矿物工业副产品硬化软土地基的固化材料组合物及其制造方法，其公开的固化组合物中含有作为炼钢副产品的粗硬质水泥35重量％至
60重量％，高炉矿渣粉20重量％至30重量％，粉煤灰5重量％至10重量％以及脱硫石膏15至25重量％。并公开了粗硬水泥最初会引起主动水合反应，产生足够量的氢氧化钙（Ca(OH)2），这会促进高炉矿渣粉和飞灰的火山灰反应，从而形成长效的长期强度以及有助于初始强度的发展。粉煤灰含有大量的二氧化硅（SiO2）和氧化铝（Al2O3），它通过与水泥水化反应中生成的氢氧化钙（Ca(OH)2）一起生成不溶性水合物而硬化。该专利关注点在于强度，未关注原材料的结团情况。
[0011]CN108178580A公开了一种搅拌桩及旋喷桩固化剂，固化剂包括以下质量百分比组成的原料：硅酸盐水泥35
‑
40％；粒化高炉矿渣50
‑
55％；生石灰8
‑
20％；脱硫石膏5
‑
10％；钠盐激发剂1
‑
3％；以及人造纤维0.4
‑
0.8％，该专利使用了惰性材料人造纤维，但并非将惰性材料用于抗结团剂。
[0012]CN111439987A公开了一种滩涂淤泥固化剂，该固化剂中使用了增强激发剂（成分为氧化钙16
‑
23％、硅酸钠46
‑
66％、氯化钙16
‑
27％和聚丙烯酰胺1
‑
7％），增强激发剂能快速消耗淤泥中的水分，并放出热量使淤泥温度增加，从而提高潜在活性材料的水化速度，但该专利主要聚焦的是消耗淤泥中的水分，而非固化剂组成中原料的水分。
[0013]KR102117552B1公开了一种用于增强低水泥软土地基的固化组合物和使用该组合物的软土地基处理方法，其公开了含有大量氧化钙的循环资源（工业副产物）在确保早期强度方面是有效的，从而减少了要增强的软土地基中的水分。另外，由于由上述反应产生的热量可以使软土地基中的水分蒸发，因此可以进一步提高上述效果。由此可见，该专利使用含有大量氧化钙的循环资源（工业副产物）主要是基于确保早期强度的考虑以及使软土地基中的水分蒸发。
[0014]CN107572990B公开了一种低成本高效软土固化剂及其制备方法与应用，其公开了矿渣粉：生石灰：脱硫石膏：早强剂＝100：30～50：50～70：0～5，但是生石灰与脱硫石膏湿粉混合后，会发生剧烈的消化反应生成氢氧化钙和大量热，其没有考虑到需要配合使用惰性分散组分。
[0015]综上所述，现有技术对含水率高的原料会进行烘干处理或者严格限定各固废原料的含水率及筛余量，关注的也是土体强度、土体水分的去除，直接加入生石灰，又会大量放热、膨胀，产生不利影响，对于如何高效、低成本的解决结团、结块问题，没有过多涉及，更没有提出使用专用的抗结团组合物/抗结团剂。

技术实现思路

[0016]有鉴于此，一方面，本专利技术的目的在于提供一种抗结团剂及其制备与应用，在本专利技术之前，土体固化剂领域以及干混砂浆、填筑材料、回填材料、路基材料领域，并没有专门的抗结团剂以解决原料的结团、结块问题。本专利技术通过合理选配原料，采用功能组分和分散组分结合，很好的解决了上述问题。
[0017]另一方面，本专利技术的目的在于提供一种预混物及其制备与应用，对于土体固化剂领域以及干混砂浆、填筑材料、回填材料、路基材料领域，并非每一种原料均会引起结团、结块。经本专利技术分析，主要是含水率0.5%以上、尤其是含水率1%以上的湿固体废弃物，进一步的为含水率2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%或15%以上的固体废弃物容易引起结团、结块。通过将前述含水率的固体废弃物与本专利技术的抗结团剂预混，能够很好的
解决结团、结块问题。
[0018]如无特别说明，本专利技术所述湿固体废弃物是指含有一定水分/附着水的固体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗结团剂，其特征在于，包含功能组分和分散组分；其中，功能组分为水反应性组分；分散组分为惰性组分，不与水反应。2.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，功能组分包含氧化钙、氧化镁、无水石膏、半水石膏中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的抗结团剂，其特征在于，功能组分包含70%
‑
100%重量百分含量的氧化钙；或，功能组分包含70%
‑
100%重量百分含量的无水石膏；或，功能组分包含60
‑
80%重量百分含量的氧化钙和20%
‑
40%重量百分含量的无水石膏。4.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，分散组分中至少部分为不溶于水或难溶于水的物质，所述不溶于水或难溶于水是指在20℃下水中溶解度小于0.01g/100g，优选小于0.001g/100g；优选以重量百分含量计15%以上为不溶于水或难溶于水的物质。5.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，分散组分包含碳酸钙、二氧化硅、磷酸三钙、亚硫酸钙、三氧化二铝、三氧化二铁、碳酸镁、二氧化钛中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，分散组分包含60%
‑
100%重量百分含量的碳酸钙，其余为其他不与水反应的惰性组分；或，分散组分包含60%
‑
100%重量百分含量的磷酸三钙，其余为其他不与水反应的惰性组分；或，分散组分包含40%
‑
100%重量百分含量的二氧化硅，其余为其他不与水反应的惰性组分；或，分散组分包含30%
‑
65%重量百分含量的二氧化硅、15%
‑
35%重量百分含量的三氧化二铝，其余为其他不与水反应的惰性组分；或，分散组分包含5%
‑
35%重量百分含量的碳酸钙和5%
‑
65%重量百分含量的亚硫酸钙，其余为其他不与水反应的惰性组分；或，分散组分包含碳酸钙、亚硫酸钙以及其他不与水反应的惰性组分，并且碳酸钙：亚硫酸钙：其他不与水反应的惰性组分重量比例为2
‑
4：1
‑
5：2
‑
4。7.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，功能组分重量百分含量为5%
‑
70%，分散组分重量百分含量为30
‑
95%；优选的，功能组分重量百分含量为10%
‑
40%，分散组分重量百分含量为60
‑
90%；进一步优选的，功能组分重量百分含量为15%
‑
30%，分散组分重量百分含量为70
‑
85%。8.根据权利要求1所述的抗结团剂，其特征在于，抗结团剂满足下述条件中的一种或多种：（1）密度为1
‑
4g/cm3，优选1
‑
3g/cm3，进一步优选1.5
‑
2.5g/cm3；（2）细度为200目
‑
2500目，优选400目
‑
2000目；（3）比表面积800cm2/g以上，优选2000
‑
6000cm2/g。9.根据权利要求1
‑
8任一项所述抗结团剂的用途，用于土体固化剂、干混砂浆、搅拌桩用施工粉料、搅拌桩用施工浆料、填筑材料、回填材料、路基材料的抗结团或抗结块。10.一种预混物，其特征在于，包含湿固体废弃物和权利要求1
‑
8任一项所述抗结团剂，所述湿固体废弃物是指含水率1%以上的固体废弃物。11.根据权利要求10所述的预混物，其特征在于，所述湿固体废弃物与所述抗结团剂的
加入重量比为10:1
‑
1:3，优选5:1
‑
1:2，进一步优选3:1
‑
1:1，更优选2:1
‑
1:1。12.根据权利要求10所述的预混物，其特征在于，所述湿固体废弃物含水率为3%以上；优选3%
‑
40%，进一步优选5%
‑
30%。13.根据权利要求10所述的预混物，其特征在于，所述湿固体废弃物选自电石渣、工业副产石膏、铝渣、赤泥、废弃石粉中的一种或多种。14.根据权利要求10所述的预混物，其特征在于，预混物采用2.36mm标准筛，筛余量20%以下，优选10%以下，进一步优选5%以下；优选的，预混物放置7天后，采用2.36mm标准筛，筛余量20%以下，优选10%以下，进一步优选5%以下。15.一种权利要求10
‑
14任一项所述预混物的制备方法，其特征在于，将所述湿固体废弃物和抗结团剂混合。16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述混合采用磨混的方式。17.一种土体固化剂，其特征在于，含有权利要求1
‑
8任一项所述抗结团剂。18.根据权利要求17所述的土体固化剂，其特征在于，含有抗结团剂、湿固体废弃物、矿物外加剂以及任选的水泥、任选的助剂、任选的焚烧灰；所述湿固体废弃物是指含水率1%以上的固体废弃物。19.根据权利要求18所述的土体固化剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欢欢，庞敏，周鹣鸣，李阳，李臻，韩云婷，陈刚，顾晓锋，虞芪敏，杨利香，王琼，倪雪峰，吴小琴，王堃，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：