【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种针对明挖工程渣土回填的土体改良技术，尤其涉及一种明挖工程渣土土性改良的固废基固化剂及其制备方法，属于固废建筑材料改良。
技术介绍
1、现有明挖工程渣土的处置方式主要为填埋处理，将渣土直接回填后再于土层最上方加盖一层正常土壤，这种方式的回填易导致渣土承载力不足，且造成水土流失，对周围建筑地基安全问题、人类生产生活质量产生负面影响。因此近年来渣土回填采用掺加固化剂的改良回填方式，实现一定的资源化利用。
2、目前常见的明挖工程渣土固化剂一般为水泥、石灰等，其特点是经济成本较高，制作过程排放大量二氧化碳对环境污染较大，资源化利用情况不明显。明挖工程渣土固化后强度受周围环境影响较大，主要受二氧化碳侵蚀以及渗水侵蚀影响，普通固化剂对一系列特殊环境不具有针对性，抵抗能力不足。
3、基于以上特点及功能需求分析，采用二氧化碳封存技术与固废材料和防渗技术联合使用的方法，能够有效弥补固化剂抵抗二氧化碳侵蚀和渗水侵蚀能力不足的现象，增强资源化利用率，并且能够大大降低明挖工程渣土固化回填工程的经济成本。同时，封存一定量的二氧化碳，有助于减轻温室效应的影响。
4、“二氧化碳封存技术与固废材料、防渗技术”的结合是一种经济有效的渣土回填手段，拟对抗碳化侵蚀能力、水稳定性能力进行补足，对二氧化碳封存和固废利用进行充分的验证分析，以提高对渣土回填对特殊环境的抵抗能力以及对资源进行更大限度的利用。
技术实现思路
1、基于上述
技术介绍
分析，本专利技术的技术目的在于提出
2、为了达到上述目的，第一方面，本专利技术通过大量试验对比，设计了应用于明挖工程渣土回填的固废基固化剂：与明挖渣土固化回填经常使用普通固化剂不同的是，本专利技术制备的固废基固化剂在抵抗二氧化碳侵蚀能力方面有显著提高，对二氧化碳侵蚀环境具有针对性；尤其是针对在二氧化碳侵蚀下抗压强度具有成长性，具备一定的二氧化碳封存能力。
3、第二方面，本专利技术制备的固废基固化剂在抵抗渗水侵蚀能力方面具有显著提高，水稳定性好，基于防渗技术，较普通固化剂本专利技术提出的固废基固化剂对临水环境具有针对性和适用性。
4、第三方面，本专利技术固化剂的原材料取自按质量计95%左右均为固废材料，相较明挖渣土固化回填经常使用普通固化剂，对固废的资源化利用程度大大提高。
5、第四方面，本专利技术固化剂引入的废水泥、硅晶粉作为固化材料，在基础化学反应的基础上增加微集料填充效应和活化特性，对明挖渣土固化回填达到更好固化效果。
6、本专利技术采用的技术方案在于提出了一种明挖工程渣土回填的固废基固化剂，包括普通固废材料、固碳固废材料和防渗透侵蚀材料；上述普通固废材料包括脱硫石膏和硅晶粉；上述固碳固废材料为废水泥粉；上述防渗透侵蚀材料包括环氧树脂和麦秆纤维；按照质量份比例计，各组份的配比如下：脱硫石膏90-110份、硅晶粉45-55份、废水泥粉45-55份、环氧树脂4-6份和麦秆纤维4-6份。
7、进一步地，所述硅晶粉来源为高炉炼铁时产生的工业副产物，为工业固废；硅晶粉作与脱硫石膏结合发生火山灰反应，产生胶凝团材料提升回填土强度，并存在微集料填充效应。所述废水泥粉和硅晶粉的粒径小于0.15mm；脱硫石膏和麦秆纤维粉粒径小于0.2mm。
8、进一步地，所述废水泥粉为长期堆放或存放不当导致已经产生部分水化的无法满足销售需求与工程应用的普通硅酸盐水泥；普通硅酸盐水泥经过破碎处理，过100目筛网后得到废水泥粉。废水泥粉活性部分在回填土固化过程中发生水化反应，生成胶凝材料以协同硬化；废水泥粉不活性部分充当回填土的粗骨料，提供前期强度；废水泥粉在水化反应中能够与空气中的二氧化碳接触时发生碳化反应，生成氢氧化钙且重新具备活化能力进行二次硬化。上述普通硅酸盐水泥的强度等级为32.5mpa，42.5mpa或52.5mpa中的一种或几种。
9、进一步地，所述脱硫石膏的初凝时间不低于4min，2h抗折强度不低于4mpa以及2h抗压强度不低于8mpa。所述脱硫石膏为烟气脱硫作业产生的工业副产物，脱硫石膏遇水凝结形成胶凝团材料。
10、进一步地，环氧树脂和麦秆纤维为固化剂的防渗透侵蚀材料；环氧树脂粉遇水呈胶结状，将其掺入回填土中封锁回填土土团微粒之间的孔隙，阻拦水分子渗透；通过掺加麦秆纤维提高回填土抗剪强度。
11、进一步地，所述环氧树脂在25℃下粘度为6-10pa·s，环氧当量不低于210g/eq。所述麦秆纤维在650℃下燃烧60min，其灰分不高于10.5%。
12、进一步地，所述硅晶粉的密度不低于2.4g/cm3，二氧化硅含量不低于95%，莫氏硬度不低于6.8。
13、进一步地，固废基固化剂的28d抗压强度中，其无侧限抗压强度范围在1.21-5.93mpa之间。
14、本专利技术还提供了一种包含所述固废基固化剂明挖工程渣土回填的回填土，所述明挖工程渣土回填的回填土按100份计质量比例的组分为：明挖工程渣土72-76份，固废基固化剂14-15份，水10份-14份。
15、明挖工程渣土为干土。
16、应用流程为：对明挖工程渣土进行晾晒预处理得到风干渣土，风干渣土含水率不超过5%；将固废基固化剂与风干渣土拌合均匀，随后加入预先准备无污染的拌合用水，拌合均匀得到固废改良渣土回填土混合料；将固废改良渣土回填土混合料回填至明挖基坑中，采用振荡压实法进行压实，压实度不低于2.05g/cm3，最后采用混凝土路面养护工艺对明挖基坑进行养护。
17、所述拌合用水以偏碱性水。
18、需要注意地是，固废改良渣土回填土有三个施工要点：1）所述废水泥要将其破碎过筛，以防止其拌合不均匀的情况；2）固废基固化剂配比可根据气候环境、工程需求、土质情况等不同影响进行设计计算；3）该回填土拌合完成后需要于半小时内回填至基坑中，通过振荡压实令其压实度达到2.05-2.15g/cm3，其养护和现有混凝土路面养护工艺相似。
19、与现有技术相比较，1、本专利技术固废基固化剂可以解决明挖渣土堆放和运输产生的成本损耗，通过改良回填，扩大资源利用率。为工业固废提供一种合理的处理途径，解决了普通回填土对抗渗透、抗碳化侵蚀能力差的问题，以及承载力低的问题。使用本专利技术的固废基固化剂可以使回填土最终的无侧限抗压强度达到1.21mpa以上，通过调整配比可以达到5.93mpa，大大提高回填土无侧限抗压强度和承载力。
20、2、本专利技术固废基固化剂的配比模式采用了“二氧化碳封存技术与固废材料、防渗技术”的组合方式，将普通固废材料、固碳固废材料与防渗透侵蚀材料三者作为协同组分进行搭配。不仅填补了固化剂市场上针对抗碳化侵蚀能力固化剂的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，包括普通固废材料、固碳固废材料和防渗透侵蚀材料；上述普通固废材料包括脱硫石膏和硅晶粉；上述固碳固废材料为废水泥粉；上述防渗透侵蚀材料包括环氧树脂和麦秆纤维；按照质量份比例计，各组份的配比如下：脱硫石膏90-110份、硅晶粉45-55份、废水泥粉45-55份、环氧树脂4-6份和麦秆纤维4-6份。
2.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述硅晶粉来源为高炉炼铁时产生的工业副产物，为工业固废；硅晶粉作与脱硫石膏结合发生火山灰反应，产生胶凝团材料提升回填土强度，并存在微集料填充效应；所述废水泥粉和硅晶粉的粒径小于0.15mm；脱硫石膏和麦秆纤维粉粒径小于0.2mm。
3.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述废水泥粉为已经产生部分水化的普通硅酸盐水泥；普通硅酸盐水泥经过破碎处理，过100目筛网后得到废水泥粉；废水泥粉活性部分在回填土固化过程中发生水化反应，生成胶凝材料以协同硬化；废水泥粉不活性部分充当回填土的粗骨料；废水泥粉在水化反应中能够与空气中的二氧
4.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述脱硫石膏的初凝时间不低于4min，2h抗折强度不低于4MPa以及2h抗压强度不低于8MPa；所述脱硫石膏为烟气脱硫作业产生的工业副产物，脱硫石膏遇水凝结形成胶凝团材料。
5.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，环氧树脂和麦秆纤维为固化剂的防渗透侵蚀材料；环氧树脂粉遇水呈胶结状，将其掺入回填土中封锁回填土土团微粒之间的孔隙；通过掺加麦秆纤维提高回填土抗剪强度。
6.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述环氧树脂在25℃下粘度为6-10Pa·s，环氧当量不低于210g/eq；所述麦秆纤维在650℃下燃烧60min，其灰分不高于10.5%。
7.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述硅晶粉的密度不低于2.4g/cm3，二氧化硅含量不低于95%，莫氏硬度不低于6.8。
8.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，固废基固化剂的28d抗压强度中，其无侧限抗压强度范围在1.21-5.93MPa之间。
9.一种包含如权利要求1-8任一所述固废基固化剂的明挖工程渣土回填的回填土，其特征在于，所述明挖工程渣土回填的回填土按100份计质量比例的组分为：明挖工程渣土72-76份，固废基固化剂14-15份，水10份-13份。
10.一种如权利要求9所述回填土的应用，其特征在于，明挖工程渣土为干土，对明挖工程渣土进行晾晒预处理得到风干渣土，风干渣土含水率不超过5%；将固废基固化剂与风干渣土拌合均匀，随后加入预先准备无污染的拌合用水，拌合均匀得到固废改良渣土回填土混合料；将固废改良渣土回填土混合料回填至明挖基坑中，采用振荡压实法进行压实，最后采用混凝土路面养护工艺对明挖基坑进行养护。
...【技术特征摘要】
1.一种明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，包括普通固废材料、固碳固废材料和防渗透侵蚀材料；上述普通固废材料包括脱硫石膏和硅晶粉；上述固碳固废材料为废水泥粉；上述防渗透侵蚀材料包括环氧树脂和麦秆纤维；按照质量份比例计，各组份的配比如下：脱硫石膏90-110份、硅晶粉45-55份、废水泥粉45-55份、环氧树脂4-6份和麦秆纤维4-6份。
2.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述硅晶粉来源为高炉炼铁时产生的工业副产物，为工业固废；硅晶粉作与脱硫石膏结合发生火山灰反应，产生胶凝团材料提升回填土强度，并存在微集料填充效应；所述废水泥粉和硅晶粉的粒径小于0.15mm；脱硫石膏和麦秆纤维粉粒径小于0.2mm。
3.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述废水泥粉为已经产生部分水化的普通硅酸盐水泥；普通硅酸盐水泥经过破碎处理，过100目筛网后得到废水泥粉；废水泥粉活性部分在回填土固化过程中发生水化反应，生成胶凝材料以协同硬化；废水泥粉不活性部分充当回填土的粗骨料；废水泥粉在水化反应中能够与空气中的二氧化碳接触时发生碳化反应，生成氢氧化钙且重新具备活化能力进行二次硬化；上述普通硅酸盐水泥的强度等级为32.5mpa，42.5mpa或52.5mpa中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的明挖工程渣土回填的固废基固化剂，其特征在于，所述脱硫石膏的初凝时间不低于4min，2h抗折强度不低于4mpa以及2h抗压强度不低于8mpa；所述脱硫石膏为烟气脱硫作业产生的工业副产物，脱硫石膏遇水凝结形成胶凝团...
【专利技术属性】
技术研发人员：马涛，高伯川，贾沼霖，秦永刚，曹帅，邢润栋，王艳峰，马建国，王建，董智杰，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：
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