[发明专利]含钡硫铝酸盐软土固化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及软土固化剂领域，具体涉及一种含钡硫铝酸盐软土固化剂及其制备方法。

背景技术

软土是指承载力低、孔隙比大、含水量高、压缩量高的一类土壤。对软土地基进行加固处理已经成为工程建设和维护的热点课题之一。软土加固处理方法有多种，如压实加固、热处理加固和化学加固等，其中，固化剂加固软土因其成本较低、施工相对简单，已成为目前应用较多的软土加固处理手段。

软土固化剂是指在常温下能够直接胶结土体颗粒，或能够与粘土矿物反应，生成胶凝物质，从而改善土体物理性能的材料。软土固化剂按其主要成分可分为钙基固化剂（水泥、石灰、粉煤灰、矿渣等）和非钙基固化剂（离子型固化剂、酶类固化剂、聚合物固化剂等）。目前国内应用较多的软土固化剂主要有水泥、石灰、粉煤灰等。

石灰、二灰（粉煤灰和石灰）固化剂成本较低，被广泛用于加固膨胀土，但在应用中发现存在许多缺点。例如固化效果缓慢，一般施工后需要7至28天方可形成一定强度；固化土强度不可控；水稳定性差，一般石灰土或二灰土被水浸泡后既丧失强度。

水泥加固土强度增长速度快，造价相对较高，广泛适用于各种粒径软土固化处理，但是在处理粘性土时，容易与土壤混合不均，无法获得理想效果。水泥浆体呈强碱性，pH值一般大于12，不利于环境保护，且普通硅酸盐水泥水化后体积收缩，易在固化土中形成裂缝。

含钡硫铝酸盐矿物的分子式为(3-x)CaO·xBaO·3Al₂O₃·CaSO₄，其中x=0.25~3，它是由铝制原料（如铝土矿）、石灰质原料（如石灰石）、石膏、重晶石在1200~1300℃温度下制成。它的水化速度很快，具有早强、高强的特点，一般3天内可形成全部强度，其3天强度相当于同标号硅酸盐水泥的28天强度。水化时能消耗大量自由水，生成钙矾石和氢氧化铝凝胶，水化物的水稳定性和抗冻性能较好。水化浆体pH值小于12，利于保护环境，且含钡硫铝酸盐矿物制备温度比普通硅酸盐水泥低100~200℃，也有利于降低能耗。

国内已开发了以硫铝酸盐矿物为主要成分的快硬硫铝酸盐水泥、高强硫铝酸盐水泥、膨胀硫铝酸盐水泥、自应力硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥五个品种，工艺成熟，只需稍微改变原料的配比，就可制得含钡硫铝酸盐熟料。

目前，关于含钡硫铝酸盐已经公开的专利有：含钡硫铝酸盐水泥（公开号：CN1035486A）；一种水泥基防渗堵漏材料（公开号：CN1526785A）。经检索，未发现有关将含钡硫铝酸盐制成软土固化剂的专利申请或文献报道。

发明内容

本发明针对现有软土固化剂的不足，提供一种新型含钡硫铝酸盐软土固化剂的配方和制备方法。

本发明提供一种软土固化剂，其组分和各组分重量百分含量为：

（1）含钡硫铝酸盐熟料50~80%

（2）煅烧石膏25~40%

（3）石灰10~12%

（4）保水剂0.5~2%

（5）缓凝剂0.5~5%

本软土固化剂所用的含钡硫铝酸盐熟料的矿物组成重量百分比为：

（1）含钡硫铝酸盐[(3-x)CaO·xBaO·3Al₂O₃·CaSO₄，其中x=0.25~3]55~75wt%

（2）硅酸二钙（2CaO·SiO₂） 8~37%

（3）铁相（2CaO·Fe₂O₃-6CaO·2Al₂O₃·Fe₂O₃）3~10%

本软土固化剂所采用的煅烧石膏，是由天然石膏在300℃温度下煅烧30分钟制成的。

本软土固化剂所采用的保水剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵或淀粉接枝丙烯酸盐中的任一种；缓凝剂为淀粉、蔗糖、葡萄糖、木质磺酸钙盐、羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素、六偏磷酸钠或柠檬酸钠中的任一种。

本发明的软土固化剂是以含钡硫铝酸盐熟料为主要原料，添加煅烧石膏、石灰、保水剂、缓凝剂共同研磨制成，控制固化剂粉料颗粒比表面积为300~400m²/kg。