本发明专利技术公开了一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂及其制备方法，所述土体固化剂按重量份包括：5‑15份的促凝剂，1‑5份的激发剂，5‑10份的石膏，50‑60份的矿粉，5‑10份的尾矿，5‑10份的粉煤灰，15‑20份的水泥，本发明专利技术中的土体固化剂制作成本低，能够对多元固废进行充分利用，降低能耗，减少二氧化碳排放量的同时还能减少土体固化剂的凝结时间、提高地质聚合物加固土的无侧限抗压强度；本发明专利技术中土体固化剂的制备方法工艺流程简单，制作成本低，能够控制凝结时间，通过本发明专利技术的制备方法制备的土体固化剂具有早强快硬，绿色低能耗等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑材料，尤其涉及一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂及其制备方法。
技术介绍
1、淤泥质黏土具有流动性高、含水率高和抗剪强度低等特性，在施工期间或运营期间淤泥质黏土易导致基础设施或建筑物产生不均匀沉降，为满足实际工程的需要通常利用土体固化剂对软土地基进行固化处理。土体固化剂是指用来固化细粒土的无机化合物、有机化合物，土体硬化后物理力学性能显著提高，能够满足工程所需的承载力要求。水泥作为土体固化剂已有多年的历史，发展较为成熟，但水泥土体固化剂凝结时间长，不适合工业应用，且水泥的生产过程给环境带来了大量的污染，产生了大量的碳排放，不符合低碳发展的进程。
2、同时，随着城市化进程的不断加快，城市中固体废弃物的产生和排出数量也在快速增长，固废处理及利用成为一大课题。碱激发无机地质聚合物如尾矿，矿粉，粉煤灰等都可作为固废进行利用，具有早强快硬，造价低，强度高，制备过程能耗低，碳排放低的特点，且能提供与硅酸盐水泥基胶凝材料相似的性能，被认为是一种低碳胶凝材料。在碱性环境下，固废中的无机地质聚合物发生解聚缩聚反应，形成具有流动度、硬化后具有一定强度的凝胶材料，该凝胶材料具有与硅酸盐水泥基胶凝材料相似的性能，能够与土颗粒结合，提高土颗粒的胶结作用。为了降低固化成本，提高环境效益，本领域技术人员通常将碱液与固废中的粉煤灰、燃煤废渣反应形成固化剂，如中国专利cn116177909公开的一种盾构泥浆的固化剂及其制备方法，但该固化剂与泥浆反应速度慢，无法满足工地现场可操作时间要求，且对于泥浆固化土强度的提高有限。
3、因此，为对固废进行充分利用，降低水泥使用量和建筑材料能耗，减少二氧化碳气体排放量，缩短地质聚合物固化土凝结时间且满足施工要求，本申请提供一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，本专利技术的部分实施例能够对建筑固废进行充分利用，降低水泥使用量和建筑材料能耗，减少二氧化碳气体排放量的同时还能增强土体的力学性能和工作性能。在二水石膏(caso4·2h2o)的硫酸盐激发和硅酸钠的碱激发共同作用下，铝硅酸盐原材料中的硅氧键和铝氧键发生断裂，从而被分解为硅、铝正四面体单体，这些硅、铝正四面体单体重组为低聚物，通过聚合反应形成由si-o-al和si-o-si组成的网状凝胶结构，并最终固化为地质聚合物，再与淤泥质黏土混合均匀即可进行土体加固。
2、本专利技术能够制备得到凝结时间33-54min的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂及无侧限抗压强度2092-2811kpa的地质聚合物固化土。本专利技术具有能充分利用建筑固废，能耗低，制备方法简单，原料价格低廉的优点，所制备的土体固化剂具有早强快硬，凝结时间可控，成本低，环保绿色低能耗的优点，可以为多元固废基地质聚合物代替水泥在土体加固方面的应用推广提供理论参考。
3、为了达到上述专利技术的目的，本专利技术提供的技术方案如下：
4、一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，所述土体固化剂按重量份包括：5-15份的促凝剂，1-5份的激发剂，5-10份的石膏，50-60份的矿粉，5-10份的尾矿，5-10份的粉煤灰，15-20份的水泥。
5、在一种实施方案中，所述促凝剂为钙质促凝剂。
6、在一种实施方案中，所述钙质促凝剂为氢氧化钙和氯化钙的混合物，所述钙质促凝剂的纯度为分析纯。
7、在一种实施方案中，所述激发剂为固体硅酸钠，所述石膏为脱硫石膏。
8、在一种实施方案中，所述激发剂的模数为2.3，所述石膏的粒度小于0.074mm。
9、在一种实施方案中，所述尾矿的细度在采用45微米负压筛分法判断时为6％，所述尾矿的堆积密度为610kg/m3，mb值为7。
10、在一种实施方案中，所述矿粉为s95级或以上。
11、在一种实施方案中，所述粉煤灰为ⅱ级f类粉煤灰。
12、在一种实施方案中，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级大于或等于42.5。
13、本专利技术还提供一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂的制备方法，包括如下步骤：
14、步骤一、将淤泥质黏土烘干粉碎并过筛，得到粉末状黏土，再取550-600份的黏土向其中加入165-180份的水，在机械搅拌下混合均匀，得到土样a；
15、步骤二、将5-10份的石膏，1-5份的激发剂，5-15份的促凝剂，50-60份的矿粉，5-10份的尾矿，5-10份的粉煤灰和15-20份的水泥在机械搅拌下混合均匀，得到干料b，干料b为所述快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂；
16、步骤三、将55-60份的水加入干料b中，在机械搅拌下混合均匀，得到浆体c；
17、步骤四、将浆体c加入到土样a中，经过机械搅拌混合均匀得到地质聚合物加固土。
18、本专利技术的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂及制备方法如下积极有益的效果：
19、本专利技术中的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，制作成本低，能够对矿粉、尾矿、粉煤灰及脱硫石膏等多元固废进行充分利用，降低水泥使用量和建筑材料能耗，在减少二氧化碳气体排放量的同时还能增强土体的力学性能和工作性能，能够满足施工要求；
20、本专利技术中的的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，通过促凝剂不仅能够减少土体固化剂的凝结时间，还能提高地质聚合物加固土的无侧限抗压强度；
21、本专利技术使用的激发剂能显著提高地质聚合物加固土的无侧限抗压强度，在石膏的硫酸盐激发和硅酸钠的碱激发的共同作用下，铝硅酸盐原材料中的硅氧键和铝氧键发生断裂和重组。石膏中的硫酸根与钙离子结合生成钙矾石，钙矾石反应膨胀之后与土体结合，会显著提高加固土的无侧限抗压强度。铝硅酸盐材料中的[sio4]四面体和[alo4]四面体在碱性环境中溶解，形成[si(oh)4]和[al(oh)4]-单体，然后单体基于化学平衡原理向固体颗粒内部扩散、渗透，发生聚合形成凝胶相，凝结固化为地质聚合物，并且活性二氧化硅(sio2)和三氧化二铝(al2o3)不断地溶解出来参与水化反应生成水化硅酸钙(c-s-h)凝胶及水硬性钙矾石(cao·al2o3·3caso4·32h2o)，再与淤泥质黏土混合均匀即可进行土体加固，可进一步提高加固土的无侧限抗压强度。
22、本专利技术中的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂的制备方法工艺流程简单，制作成本低，能够在较短的凝结时间(凝结时间只需33-54min)，制作出无侧限抗压强度高达2092-2811kpa的地质聚合物固化土，且通过本专利技术的制备方法制备的土体固化剂具有早强快硬，凝结时间可控，成本低，绿色低能耗的优点。
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【技术保护点】
1.一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述土体固化剂按重量份包括：5-15份的促凝剂，1-5份的激发剂，5-10份的石膏，50-60份的矿粉，5-10份的尾矿，5-10份的粉煤灰，15-20份的水泥。
2.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述促凝剂为钙质促凝剂。
3.根据权利要求2所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述钙质促凝剂为氢氧化钙和氯化钙的混合物，所述钙质促凝剂的纯度为分析纯。
4.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述激发剂为固体硅酸钠，所述石膏为脱硫石膏。
5.根据权利要求4所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述激发剂的模数为2.3，所述石膏的粒度小于0.074mm。
6.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述尾矿的细度在采用45微米负压筛分法判断时为6％，所述尾矿的堆积密度为610kg/m3，MB值为7。
7.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述矿粉为S95级或以上。
8.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述粉煤灰为Ⅱ级F类粉煤灰。
9.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，所述水泥的强度等级大于或等于42.5。
10.一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述土体固化剂按重量份包括：5-15份的促凝剂，1-5份的激发剂，5-10份的石膏，50-60份的矿粉，5-10份的尾矿，5-10份的粉煤灰，15-20份的水泥。
2.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述促凝剂为钙质促凝剂。
3.根据权利要求2所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述钙质促凝剂为氢氧化钙和氯化钙的混合物，所述钙质促凝剂的纯度为分析纯。
4.根据权利要求1所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述激发剂为固体硅酸钠，所述石膏为脱硫石膏。
5.根据权利要求4所述的快硬型多元固废基地质聚合物土体固化剂，其特征在于，所述激发剂的模数...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雪萍，高双双，朱敏涛，谈彬彬，詹子康，顾伟宏，
申请(专利权)人：上海建工建材科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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