本發(fā)明屬于建材領(lǐng)域，具體涉及一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著科技水平的進(jìn)步，人們的生活質(zhì)量也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的混凝土材料已經(jīng)不能滿足各種各樣的建筑需求。為此，人們開發(fā)出了地質(zhì)聚合物材料。地質(zhì)聚合物可以應(yīng)用于諸多工程領(lǐng)域，橋梁工程、建筑工程、巖土工程、地下空間建造和土壤地質(zhì)等。可以用于制備水泥、混凝土、磚瓦、砌塊、板材、人工輕質(zhì)骨材，以及路基材料?，F(xiàn)有的地質(zhì)聚合物中最重要的種類即為粉煤灰地質(zhì)聚合物。粉煤灰地質(zhì)聚合物即利用粉煤灰生成地質(zhì)聚合物材料。粉煤灰地質(zhì)聚合物的原材料為低鈣類粉煤灰，它們?cè)趬A性激發(fā)劑的激發(fā)作用下生成地質(zhì)聚合物，具備膠凝材料的主要特性，可以用來(lái)替代水泥，同時(shí)解決了工業(yè)副產(chǎn)品粉煤灰的再利用問(wèn)題。但是，使用粉煤灰制作的地質(zhì)聚合物其原材料粉煤灰本身是一種工業(yè)副產(chǎn)品，產(chǎn)量有限，這也導(dǎo)致其市場(chǎng)價(jià)格逐漸升高。隨著國(guó)家去產(chǎn)能政策的繼續(xù)實(shí)行，粉煤灰地質(zhì)聚合物成本會(huì)進(jìn)一步上升。為此，需要開發(fā)一種新型的地質(zhì)聚合物，其原料充足，成本低廉，能夠更加廣泛的運(yùn)用到建筑生產(chǎn)中。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料，旨在解決現(xiàn)有粉煤灰地質(zhì)聚合物成本較高的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料，包括原料和堿性激發(fā)劑，所述堿性激發(fā)劑和所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述原料包括全風(fēng)化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合，所述原料共361-460份。渣土是一種建筑垃圾。現(xiàn)在，隨著持續(xù)不斷的城市建設(shè)，渣土在中國(guó)的存量大，價(jià)格低廉，利用渣土采用堿性激發(fā)的方法制備地質(zhì)聚合物，可以替代水泥作為膠凝材料。渣土作為建筑垃圾，因日漸增多的建筑項(xiàng)目，變得越來(lái)越多，且關(guān)于渣土的堆放問(wèn)題也顯得更為棘手。充分利用好渣土，實(shí)現(xiàn)化廢為寶、保護(hù)環(huán)境、消除隱患成為地質(zhì)聚合物新的研究和應(yīng)用方向。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液的混合物，所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液質(zhì)量之比為2.3-2.7:1。這兩種堿性溶液的混合物對(duì)渣土聚合物固化材料的聚合有著更好的作用。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為2.0。該濃度更有利于聚合。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。該濃度更有利于聚合。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：本方案提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料中還包括塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質(zhì)量的1-3%。在拌合過(guò)程中適當(dāng)加入塑化劑可以獲得和易性更加優(yōu)良的產(chǎn)品。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。這種塑化劑更有利于產(chǎn)品。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：本方案提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料中還包括水，所述水的投料量占所述原料質(zhì)量的4.5-6.6%。在拌合過(guò)程中適當(dāng)加入水可以獲得和易性更加優(yōu)良的產(chǎn)品。本發(fā)明的另一目的在于提供一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料的制備方法。一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料的制備方法，包括以下步驟，步驟A：原料預(yù)處理，所述原料預(yù)處理系對(duì)原料經(jīng)過(guò)烘干與研磨處理后攪拌，所述原料包括全風(fēng)化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合；步驟B：加入堿性激發(fā)劑，系在攪拌的同時(shí)向步驟A中獲得的原料按照先后順序分別加入氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液；所述氫氧化鈉溶液與所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量之和與所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質(zhì)量之比為2.3-2.7：1；所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L；步驟C：養(yǎng)護(hù)步驟；所述養(yǎng)護(hù)步驟系將步驟B獲得的混合體系在恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中、密閉大氣壓下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為60-70攝氏度，養(yǎng)護(hù)相對(duì)濕度為90-99%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為七天以上。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟C中養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加入水，所述水的投料量占所述原料質(zhì)量的4.5-6.6%。水不是必須加入的物質(zhì)，制備時(shí)根據(jù)流變性能需要適量加入水。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟C中養(yǎng)護(hù)過(guò)程中加入塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質(zhì)量的1-3%，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。塑化劑不是必須加入的物質(zhì)，制備時(shí)根據(jù)流變性能需要適量加入。本發(fā)明的有益效果是：本方案獲得的渣土地質(zhì)聚合物產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，工作性能良好，可以大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際工程當(dāng)中；本產(chǎn)品應(yīng)用極為廣泛，可以用于渣土土壤進(jìn)行原位地質(zhì)，提高渣土的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，可以作為建筑材料用于建設(shè)工程中，如制備凈漿、砂漿、混凝土、砌塊等，可以作為受壓受彎等建筑構(gòu)件，包括柱、梁、板等多種形式，能夠解決粉煤灰價(jià)格高漲的帶來(lái)的粉煤灰地質(zhì)聚合物制備成本的升高；此外，本方案減輕了渣土作為建筑垃圾堆放帶來(lái)的安全隱患、環(huán)境破壞的現(xiàn)狀，有利于節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，符合可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖。具體實(shí)施方式以下各實(shí)施例的說(shuō)明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語(yǔ)，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「內(nèi)」、「外」、「?jìng)?cè)面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語(yǔ)是用以說(shuō)明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。本發(fā)明首先提供了一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料，包括原料和堿性激發(fā)劑，所述堿性激發(fā)劑和所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述原料包括全風(fēng)化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合，所述原料共361-460份。渣土是一種建筑垃圾?，F(xiàn)在，隨著持續(xù)不斷的城市建設(shè)，渣土在中國(guó)的存量大，價(jià)格低廉，利用渣土采用堿性激發(fā)的方法制備地質(zhì)聚合物，可以替代水泥作為膠凝材料。渣土作為建筑垃圾，因日漸增多的建筑項(xiàng)目，變得越來(lái)越多。且關(guān)于渣土的堆放問(wèn)題也顯得更為棘手。充分利用好渣土，實(shí)現(xiàn)化廢為寶、保護(hù)環(huán)境、消除隱患成為地質(zhì)聚合物新的研究方向。地質(zhì)聚合膠凝材料是一個(gè)由硅和鋁離子作為骨架的的鏈狀結(jié)構(gòu)。它與天然沸石結(jié)構(gòu)相似，具有無(wú)定型的微觀結(jié)構(gòu)，整體上分析具有晶體結(jié)構(gòu)的特性。聚合過(guò)程基本上是在高堿條件下進(jìn)行的，所以導(dǎo)致聚合物會(huì)形成包含—Si―O―Al―O—鍵的鏈狀和環(huán)狀的聚合結(jié)構(gòu)?？梢员硎緸榛瘜W(xué)通式如下：Mn[―(SiO2)z―AlO2]n?wH2O其中，M為堿元素或陽(yáng)離子如鉀，鈉，鈣；符號(hào)“―”表明化學(xué)鍵的存在；n是聚合過(guò)程中的縮聚度；z是1，2，3或者更高，直到32。本方案中的渣土地質(zhì)聚合主要發(fā)生了如下反應(yīng)：和如下反應(yīng)：優(yōu)選的，所述堿性激發(fā)劑為氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液的混合物，所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質(zhì)量之比為2.3-2.7：1。這兩種堿性溶液的混合物對(duì)渣土聚合物固化材料的聚合有著更好的作用。優(yōu)選的，所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為2.0。該濃度更有利于聚合。優(yōu)選的，所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。該濃度更有利于聚合。優(yōu)選的，本方案提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料中還包括塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質(zhì)量的1-3%。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中適當(dāng)加入塑化劑可以獲得和易性更加優(yōu)良的產(chǎn)品。優(yōu)選的，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。這種塑化劑更有利于產(chǎn)品。優(yōu)選的，本方案提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料中還包括水，所述水的投料量占所述原料質(zhì)量的4.5-6.6%。在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中適當(dāng)加入水可以獲得和易性更加優(yōu)良的產(chǎn)品。本發(fā)明的另一目的在于提供一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料的制備方法。一種渣土地質(zhì)聚合物固化材料的制備方法，包括以下步驟，步驟A：原料預(yù)處理，所述原料預(yù)處理系對(duì)原料經(jīng)過(guò)烘干與研磨處理后攪拌，所述原料包括全風(fēng)化花崗巖回填土、淤泥、余泥、海泥、污泥中的一種或幾種組合；步驟B：加入堿性激發(fā)劑，系在攪拌的同時(shí)向步驟A中獲得的原料按照先后順序分別加入氫氧化鈉溶液和硅酸鈉溶液；所述氫氧化鈉溶液與所述硅酸鈉溶液的質(zhì)量之和與所述原料的投料比為1：2.6-4.2；所述硅酸鈉溶液和所述氫氧化鈉溶液中質(zhì)量之比為2.3-2.7：1；所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L；步驟C：養(yǎng)護(hù)步驟；所述養(yǎng)護(hù)步驟系將步驟B獲得的混合體系在恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱中、密閉大氣壓下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度為60-70攝氏度，養(yǎng)護(hù)相對(duì)濕度為90-99%，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為七天以上。優(yōu)選的，所述步驟C中養(yǎng)護(hù)過(guò)程中可以加入水，所述水的投料量占所述原料質(zhì)量的4.5-6.6%。水不是必須加入的物質(zhì)，制備時(shí)根據(jù)流變性能需要適量加入水。優(yōu)選的，所述步驟C中養(yǎng)護(hù)過(guò)程中可以加入塑化劑，所述塑化劑的投料量占所述原料質(zhì)量的1-3%，所述塑化劑為萘磺酸鹽類塑化劑。塑化劑不是必須加入的物質(zhì)，制備時(shí)根據(jù)流變性能需要適量加入。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本方案做出進(jìn)一步解釋。具體實(shí)施例1-3是使用本方案提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料制備方法制備獲得的材料的投料比。具體實(shí)施例1：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑400kg40kg100kg19kg5kg具體實(shí)施例2：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑389kg37kg110kg26kg11kg具體實(shí)施例3：渣土NaOH溶液Na2SiO3溶液外加水塑化劑432kg45kg90kg20kg4.5kg其中所述硅酸鈉溶液的模數(shù)為2.0；所述氫氧化鈉溶液的摩爾濃度為14mol/L。圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的渣土地質(zhì)聚合物固化材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系圖。觀察圖中渣土地質(zhì)聚合物固化材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，整體趨勢(shì)為在應(yīng)變前期應(yīng)力應(yīng)變間的變化率逐漸加大，直至約0.01微應(yīng)變處，變化率開始大致不變，應(yīng)力隨應(yīng)變的增加不斷增加。曲線隨即呈下降趨勢(shì)，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，直至材料破壞。峰值應(yīng)力出現(xiàn)在微應(yīng)變?yōu)?.023處。說(shuō)明該材料具備一定的力學(xué)強(qiáng)度。本方案獲得的渣土地質(zhì)聚合物產(chǎn)品實(shí)用性強(qiáng)，工作性能良好，可以大規(guī)模應(yīng)用于實(shí)際工程當(dāng)中；本產(chǎn)品應(yīng)用極為廣泛，可以用于渣土土壤進(jìn)行原位地質(zhì)，提高渣土的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度，可以作為建筑材料用于建設(shè)工程中，如制備凈漿、砂漿、混凝土、砌塊等，可以作為受壓受彎等建筑構(gòu)件，包括柱、梁、板等多種形式，能夠解決粉煤灰價(jià)格高漲的帶來(lái)的粉煤灰地質(zhì)聚合物制備成本的升高；此外，本方案減輕了渣土作為建筑垃圾堆放帶來(lái)的安全隱患、環(huán)境破壞的現(xiàn)狀，有利于節(jié)約能源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，符合可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3