一种土体增强剂及其制备和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种土体增强剂，以脱硫石膏、火山灰活性的材料、矿渣粉和水泥为原料，按１００份重量计，脱硫石膏的含量为１０～３０份，火山灰活性材料的含量为５～３５份，矿渣粉的含量为３０～７０份，水泥的含量为１０～２０份。这种土体增强剂能代替水泥，用于加固软土地基处理和加固，具有强度高的特点，经济效益、社会效益和实用价值明显。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑材料和建筑地基领域，具体涉及水硬性胶凝材料，具体地说是将脱硫废渣与其它材料制成土体增强剂，用于软土地基加固和处理。
技术介绍
随着环保意识的增强和《大气污染防治法》的颁布实施，电厂烟气脱硫势在必行， 正在上马和计划内的脱硫工程越来越多，2006年底前我国已有400家老火力发电厂完成脱 硫项目改造。目前，我国烟气脱硫采用的是工业化比较成熟和应用广泛的石灰/石灰石_石 膏湿法脱硫工艺。但这种工艺的后遗症就是产生大量的脱硫石膏。现在我国堆储的脱硫石 膏已达4000多万吨，预计2010年，脱硫石膏的积存量将超过1亿吨。 除了湿法脱硫工艺以外，干法脱硫工艺也被一些电厂采用。干法脱硫是采用粉状或粒状吸收剂或催化剂来脱除烟气中的二氧化硫，排放出的脱硫粉煤灰是一种新型的高钙高硫型灰渣，虽具有火山灰活性，但它含有多种对水泥、混凝土安定性、耐久性不利的潜在因素，如过高的S03、 f-CaO、 CaCl2含量以及特有的CaS03成分等，综合利用难度大。 目前我国处理脱硫废渣的方式大多采用堆存抛弃，随着脱硫废渣产生量和积存量不断上升，若不进行必要处置，必将对环境造成极大影响。 另一方面，在我国沿江、沿湖、沿海地区，地质条件大多为软土地基，土体的天然含 水量很高，工程上往往需要加入固化材料，以提高土体的强度及水稳定性。土体固化材料的 应用量大面广。但是，现有的普通水泥加固土体的效果并不理想，强度偏低。有必要对土体 固化材料的技术进行优化。
技术实现思路
本专利技术目的是利用脱硫废渣制成一种土体增强剂，用于软土地基加固和处理。 本专利技术还提供上述土体增强剂的制备方法。 本专利技术还将上述土体增强剂用于加固和处理软土地基。 技术方案为，一种脱硫废渣土体增强剂，其组分包括脱硫石膏、火山灰活性材料、 矿渣粉和水泥；按100份重量计，脱硫石膏的含量为10 30份，火山灰活性材料的含量为 5 35份，矿渣粉的含量为30 70份，水泥的含量为10 20份。 火山灰活性材料选自脱硫粉煤灰、粉煤灰、高钙粉煤灰、钢渣粉、石灰石粉或硅粉。 脱硫石膏和脱硫粉煤灰均是烟气脱硫后的废弃物，其中脱硫石膏主要成分是二水 硫酸钙，而火山灰活性的材料，如脱硫粉煤灰则含有硫酸钙、亚硫酸钙、游离氧化钙、氯化钙 等成分。为了调整土体液相，添加了适量的水泥；为了能提高加固土体的强度，生成较多的 钙矾石和水化硅酸钙，添加了一定量的矿渣粉。 优选的，按100份重量计，脱硫石膏的含量为10 20份，火山灰活性材料的含量为10 20份，矿渣粉的含量为40 60份，水泥10 20份。 这种土体增强剂的80iim筛筛余量一般为0 20X，优选为1% 5%。 上述土体增强剂的制备方为，将干燥后的脱硫石膏与脱硫粉煤灰、矿渣粉、水泥按比例混合。由于脱硫石膏含水率高达10_20%，需经过干燥预处理后再与其它材料混合。脱硫石膏干燥时的烘干温度为50 30(TC，优选烘干温度为100°C 120°C。 由于脱硫石膏的颗粒较细(50 lOOym)，为了降低生产能耗，也可先将脱硫粉煤灰、矿渣粉和水泥混合，使用过程中投入湿态的脱硫石膏(以干燥的脱硫石膏计)共同搅拌。 上述脱硫废渣土体增强剂可用于软土地基加固和处理，脱硫废渣土体增强剂与土的用量比为o.05 : i o.3 : i，优选为o. i : i o.2 : i。 本专利技术利用价格低廉、资源丰富的脱硫废渣为原材料，与其它材料复合，制成一种 土体增强剂，加固土体的效果明显优于普通水泥。其反应机理如下 脱硫废渣土体增强剂固化土的强度主要来源于水化物的包裹胶结土颗粒作用和 填充颗粒间孔隙作用。首先是水泥中包含的4种矿物3CaO Si02、2CaO Si02、3CaO *A1203 和4CaO A1203 Fe203，遇水水化生成水化硅酸*丐和水化铝酸*丐等水化产物。由于掺加了大 量的脱硫石膏和脱硫粉煤灰，水化铝酸f丐转化为f丐砜石(AFt)。以上反应式为 3CaO Si02+nH20 — xCaO 2Si02 yH20+ (3_x) Ca (OH) 2 2CaO Si02+mH20 — xCaO 2Si02 yH20+ (2_x) Ca (OH) 2 3CaO Al203+3 (3CaS04 2H20) +26H20 — 3CaO A1203 3CaS04 32H20 4CaO A1203 Fe203+2Ca (OH) 2+6 (CaS04 2H20) +50H20 — 2 脱硫粉煤灰中的游离氧化钙含量较高，遇水反应成Ca (OH) 2，提高了液相的碱度。 水泥、山灰活性材料中的矿物成分水化产生的Ca (OH) 2，与矿渣粉和火山灰活性材 料中的活性Si02和活性A1203化合，生产水化硅酸钙和水化铝酸钙等水化产物 活性Si02+3Ca(0H)2+nH20 — 3CaO Si02 (n+3)H20 活性3Ca (OH) 2+Al203+nH20 — 3CaO A1203 (n+3) H20在Ca (OH) 2存在条件下，脱硫石膏的CaS04 2H20与矿渣中活性A1203的化合，生成 牵丐砜石 3CaS04+3CaO A1203+32H20 — 3CaO A1203 3CaS04 32H20除了脱硫石膏、火山灰活性材料、水泥、矿渣粉之间发生水化反应外，粘土矿物中 的Si02和A1203化合也同时参与反应。在Ca(OH)2存在条件下，粘土中的Si02和A1203发生 火山灰反应，生成更多的水化硅酸钙和水化铝酸钙。在石膏的存在下，水化铝酸钙缓慢转化 为钙矾石。反应式同上。 由于钙矾石的生成，将粘土中大量的自由水转化为结晶水，降低了粘土的含水量， 并且钙矾石为针状晶体，填充土中的孔隙和空隙，提高了土体的强度。此外，水化硅酸钙和 水化铝酸钙等水化产物起到胶结土颗粒的作用。 本专利技术的脱硫废渣土体增强剂，以脱硫废渣(脱硫石膏、脱硫粉煤灰)为主要原 料，能代替水泥，用于加固软土地基处理和加固，具有强度高的特点。而且本专利技术充分利用 脱硫废渣(脱硫石膏、脱硫粉煤灰)、粉煤灰这些工业废渣，减少污染，降低成本。具体实施例方式本专利技术用的脱硫石膏是电力工业中石灰/石灰石_石膏湿法脱硫工艺的剩余物。 由于含水率达10%_20%以上，应经干燥预处理后再使用。脱硫石膏的化学分析结果(质 量百分数)列于表1中，主要成分是二水硫酸钙。 表1 <table>table see original document page 5</column></row><table> 干法脱硫是采用粉状或粒状吸收剂或催化剂来脱除烟气中的二氧化硫，排放出的 脱硫粉煤灰是一种新型的高钙高硫型灰渣，化学分析结果列于表2中 表2 <table>table see original document page 5</column></row><table> 本专利技术方法用混合方法制得的脱硫废渣土体增强剂，按GB/T1345-2005《水泥细度 检验方法筛析法》的80 ii 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脱硫废渣土体增强剂，其特征在于，包括脱硫石膏、火山灰活性材料、矿渣粉和水泥；按１００份重量计，脱硫石膏的含量为１０～３０份，火山灰活性材料含量为５～３５份，矿渣粉的含量为３０～７０份，水泥的含量为１０～２０份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院集团有限公司，上海建研建材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]