專利名稱：提供一種土壤和建筑垃圾的固化劑的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于土壤和建筑垃圾固化的材料——奧特賽特固化劑，本發(fā)明屬于建筑材料領域。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所處理的土壤主要應用在水利防滲防沖刷、軟弱地基加固處理、公路鐵路路基加固等較難處理的或有較高要求的工程中。本發(fā)明所處理的建筑垃圾是指由于城市布局調(diào)整，市政規(guī)劃建設、房地產(chǎn)開發(fā)、危舊房屋拆遷改造過程中，形成的廢舊混凝土、沙礫、磚瓦、石灰及少量的陶瓷、玻璃、土等，不包括金屬、木材、瀝青及有機生活垃圾等。
隨著經(jīng)濟建設的高速增長，環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展進一步惡化，環(huán)保要求日益提高。這在建材領域里的突出現(xiàn)象，一是城市建筑垃圾的大量堆放形成城市新的污染；二是實心粘土燒結(jié)磚，破壞耕地，大量消耗能源。雖然市場上墻體新材料層出不群，如粘土空心磚、陶?？招钠鰤K、混凝土空心砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊和各類墻板等，但在承重墻體材料方面尚沒有合適的材料來替代實心粘土燒結(jié)磚。目前北京門頭溝區(qū)利用頁巖和煤矸石生產(chǎn)燒結(jié)實心粘土磚，但仍然明顯存在環(huán)保方面的缺陷。
專利“89102223.6”的“自然養(yǎng)護粉煤灰磚”發(fā)明專利公開了一種利用粉煤灰制造免燒磚的技術(shù)方法，它用粉煤灰和砂子，硅酸鹽水泥和堿土金屬鹵化物，經(jīng)攪拌，加壓成型、硬化處理成粉煤灰磚。專利“CN1117030A”的水硬性灰渣磚、塊則利用了固體廢棄物，如灰渣、爐渣、鋼渣等代替土源，試制出含灰渣的水硬性固結(jié)劑。
以上專利各具特色，但在固化材料時仍存在一些不足，如1、固化粉土或含有顆粒較細的粉料時，強度并無明顯提高。2、灰渣或粉煤灰磚都需要加大量的砂子，明顯增加了成本。3、專利的主要目的是如何消化灰渣和粉煤灰，應用在墻體材料方面還存在強度和耐久性的問題。4、灰渣或粉煤灰的存量不足以提供連續(xù)生產(chǎn)的量，且利用率不高。
專利1125702提供了一種石灰類土壤固化劑，利用生石灰、硬石膏、硫酸鈉以及硫酸鋁混合粉磨至比表面積300～500m2/kg。專利1131131提供了一種水泥類土壤固化劑，利用硅酸鹽水泥熟料、硬石膏、丙三醇混合粉磨至比表面積300～500m2/kg。專利1107500提供了一種穩(wěn)定土壤鋪筑路基的土壤改性劑，利用了烷基苯磺酸、聚硅氧烷磷酸、聚丙烯酸、脂肪酸、聚乙烯醇制成乳液。以上三種專利各有特點，但固化土壤時仍有一些不足，三種固化劑均無法處理高液塑限高有機質(zhì)的淤泥、濕陷性黃土、鹽漬土等工程中的劣質(zhì)壤土。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以固化處理建筑垃圾粒料加壓成型標準實心磚，并在常溫條件下養(yǎng)護達到國家建材行業(yè)標準《非燒結(jié)普通粘土磚》(JC422-91)的各項指標要求。其用途可以用作承重和非承重墻體料、步道磚、護坡構(gòu)件等各種功能構(gòu)件。
本發(fā)明的另一個目的是所提供的固化劑還可以處理在公路、鐵路、水利、軟弱地基處理工程中所遇到的各種復雜的土壤。固化劑穩(wěn)定土作為道路基層材料，其性能可滿足國家建材行業(yè)標準CJJ/J80-98的規(guī)程要求。
高性能奧特賽特固化劑是一種粉狀固體，加入特殊的激發(fā)素得到的無機材料為主的水泥基有機高分子復合材料，這種性能良好的固化材料對于一般低中液限粘土、河砂、風化土及含有有機質(zhì)較高的淤泥等都有十分顯著的穩(wěn)定固化效果?？捎糜诠疯F路路基、水利渠道、湖底固化防滲抗沖刷、軟弱地基處理工程中，同傳統(tǒng)工藝相比，具有強度高、防滲性能好、抗沖刷、污染小、施工周期短、綜合成本低特特點。高性能奧特賽特固化劑作為土壤穩(wěn)定材料，可以處理水泥石灰等穩(wěn)定材料無法處理的工程特殊土壤，如淤泥、粉細土等，其強度相比同摻量的水泥要高50％～200％。
利用建筑垃圾制備免燒實心標準磚固化技術(shù)的開發(fā)，具有節(jié)約燃煤、節(jié)約礦物資源、改善環(huán)境、降低成本等優(yōu)點。其原理簡述如下新制造的水泥、磚瓦用在建筑物或構(gòu)筑物上，使用若干年后，由于多種原因，建筑物或構(gòu)筑物必須報廢、拆除，于是成為建筑垃圾。作為建筑垃圾本身，通過分類分析，可以清楚地看到它們在化學成分及礦物成分上存在差別，有著不同的化學活性，如果將其簡單的通過破碎，粉磨，混合又作為骨料，在經(jīng)濟上未必合算?；瘜W分析及X射線衍射分析表明，在使用期20年的廢舊混凝土中，仍然存在未水化的C2S及未碳化的Ca(OH)2，并可依礦物成分的分析正確判別廢舊混凝土使用的骨料材質(zhì)經(jīng)長期使用后的廢紅磚與青磚礦物成分十分相似，燒結(jié)時未進行反應的SiO2大量存在，且燒結(jié)后有大量的未碳化、水化的氧化物，這些氧化物經(jīng)過特殊的激發(fā)作用后可以繼續(xù)發(fā)揮膠結(jié)作用。而且建筑垃圾經(jīng)磨細后由于以下原因也具有一定的膠結(jié)活性(1)新破、磨細廢渣表面具有較高的表面能；(2)新破、磨細廢渣中含有一定量的未水化成分(3)新破、磨細廢渣中一些具有潛在活性的物質(zhì)，在激發(fā)劑的作用下，表現(xiàn)出一定的水化反應活性。因此在重新利用這部分材料前必需先將其活化。
建筑垃圾粒料需要經(jīng)過破碎、篩分，并控制破碎后建筑垃圾粒料的粒徑和比例。本發(fā)明的建筑垃圾粒料級配為20～2mm占40％～60％，2mm以下占60％～40％。
本發(fā)明的固化劑分主固化劑和激發(fā)素兩個部分。
固化劑的全部原料為硅酸鹽水泥熟料、石灰、硬石膏、過硫酸胺、Na2SO4、NaNO2、CaCl2、三乙醇胺、水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛縮合物、聚丙烯酸鈉、水性環(huán)氧樹脂、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅酸鹽偶聯(lián)劑、吐溫80、乙二醇單丁醚、乙二胺、乙醇及工業(yè)廢渣包括鋼渣、水淬渣、粉煤灰及耐火粘土硅粉。
以上所有原料在市場上均能購得，硅酸鹽水泥熟料、石灰及硬石膏符合水泥行業(yè)標準，工業(yè)廢渣均符合相應的國家及行業(yè)標準。
固化劑重量百分比如下硅酸鹽水泥熟料 10％～50％工業(yè)廢渣10％～70％石灰8％～20％硬石膏 8％～20％激發(fā)素A 0.4％～3％激發(fā)素B 0.1％～2％激發(fā)素A重量百分比如下Na2SO420％～40％NaNO25％～10％
CaCl21％～5％Ca(NO2)25％～10％過硫酸胺5％～10％三乙醇胺5％～20％乙二胺 2％～7％水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽10％～30％萘磺酸鹽甲醛縮合物 10％～30％激發(fā)素B重量百分比如下聚丙烯酸鈉 5％～10％水性環(huán)氧樹脂 30％～60％鈦酸酯偶聯(lián)劑 2％～5％吐溫80 0.1％～3％乙醇 30％～50％乙二醇單丁醚 0.1％～1％固化劑要求細度其比表面積不小于380～500m2/kg。
應將固化劑和激發(fā)素A分別磨細至要求細度，然后按比例混合，或按比例混合后磨細至要求細度，包裝成為固化劑AS。此固化劑可直接用于建筑垃圾的固化。將激發(fā)素B按原料比例配置成乳液，密封保存。使用時，按比例量取與水一起拌入有固化劑AS加入的固化土拌合料中。
具體實施例方式
1稱取硅酸鹽水泥熟料360g，水渣320，石灰80g，硬石膏170g。
稱取9gNa2SO4，1gCaCl2，2g過硫酸胺，5g三乙醇胺，3乙二胺，10g水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽。
將其混合均勻即為激發(fā)素A。
將以上兩組分別或混合粉磨至400m2/kg，成為固化劑AS。
稱取10g聚丙烯酸鈉，50g水性環(huán)氧樹脂，2g鈦酸酯偶聯(lián)劑，2g吐溫80，35g乙醇，1g乙二醇單丁醚。即成激發(fā)素B具體實施方式
2
稱取硅酸鹽水泥熟料400g，水渣340，石灰100g，硬石膏150g。
稱取10gNa2SO4，2g NaNO2，2g過硫酸胺，5g三乙醇胺，1g乙二胺，5g水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽，5g萘磺酸鹽甲醛縮合物。將其混合均勻即為激發(fā)素A。
將以上兩組分別或混合粉磨至400m2/kg，成為固化劑AS。稱取10g聚丙烯酸鈉，43g水性環(huán)氧樹脂，4g鈦酸酯偶聯(lián)劑，2g吐溫80，40g乙醇，1g乙二醇單丁醚。
具體實施例方式
3稱取建筑垃圾粗集料(20～2mm)1200g，細集料(2mm以下)1800g，固化劑(AS)300g，充分拌合，加壓成型，將其制成240×115×53mm標準磚，自然養(yǎng)護，按墻體材料測試標準測試，其28天強度可達8～11Mpa。
具體實施例方式
4稱取建筑垃圾粗集料(20～2mm)1800g，細集料(2mm以下)1200g，固化劑(AS)450g，充分拌合，加壓成型，將其制成240×115×53mm標準磚，自然養(yǎng)護，按墻體材料測試標準測試，其28天強度可達12～16Mpa。
具體實施例方式
5先對欲固化的土質(zhì)進行擊實試驗，確定的最大干密度和最佳含水量。稱取粘土3000g，篩去10mm以上的特粗顆粒，摻固化劑(AS)240g，拌合均勻；按最佳含水量+2％量取水，稱取2.4g激發(fā)素B加入稱量好的水中，攪拌均勻后加入固化土中拌合均勻。按最大干密度計算合適稱量，制成Φ50×50mm的試件，標準養(yǎng)護，其28天強度可達1～5Mpa。
權(quán)利要求
1.一種用于固化土壤和建筑垃圾的水泥基有機高分子復合固化劑，其特征是由硅酸鹽水泥熟料、石灰、硬石膏、工業(yè)廢渣、激發(fā)素A或激發(fā)素B組成。
2.如權(quán)利要求1所述的固化劑激發(fā)素A，其特征是由過硫酸胺、Na2SO4、NaNO2、CaCl2、三乙醇胺、水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽、萘磺酸鹽甲醛縮合物和乙二胺中的1～4種組成。
3.如權(quán)利要求1所述的固化劑激發(fā)素B，其特征是由聚丙烯酸鈉、水性環(huán)氧樹脂、鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅酸鹽偶聯(lián)劑、吐溫80、乙二醇單丁醚、乙醇組成。
4.如權(quán)利要求1所述的固化劑其工業(yè)廢渣，是指鋼渣、水淬渣、粉煤灰及耐火粘土硅粉中的一種或幾種。
5.如權(quán)利要求1-4所述的固化劑，其特征是其重量百分比為硅酸鹽水泥熟料 10％～50％工業(yè)廢渣 10％～70％石灰 8％～20％硬石膏 8％～20％激發(fā)素A0.4％～3％激發(fā)素B0.1％～2％
6.如權(quán)利要求1-4所述的固化劑激發(fā)素A，其特征是其重量百分比為Na2SO420％～40％NaNO25％～10％CaCl21％～5％Ca(NO2)25％～10％過硫酸胺5％～10％三乙醇胺 5％～20％乙二胺2％～7％水溶性蜜胺甲醛樹脂磺酸鹽 10％～30％萘磺酸鹽甲醛縮合物10％～30％
7.如權(quán)利要求1-4所述的固化劑激發(fā)素B，其特征是其重量百分比為聚丙烯酸鈉5％～10％水性環(huán)氧樹脂 30％～60％鈦酸酯偶聯(lián)劑 2％～5％吐溫800.1％～3％乙醇 30％～50％乙二醇單丁醚 0.1％～1％
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于土壤和建筑垃圾固化的材料——奧特賽特固化劑，本發(fā)明屬于建筑材料領域。本發(fā)明的目的是解決城市中大量建筑垃圾堆放形成的城市污染及實心粘土燒結(jié)磚生產(chǎn)帶來的耕地破壞和大量能源消耗等社會問題。本發(fā)明提供一種可以固化建筑垃圾粒料加壓成型標準實心磚，并在常溫條件下養(yǎng)護達到國家建材行業(yè)標準。其用途可以用作承重和非承重墻體料、步道磚、護坡構(gòu)件等各種功能構(gòu)件，具有節(jié)約燃煤、節(jié)約礦物資源、改善環(huán)境、降低成本等優(yōu)點。本發(fā)明的另一個目的是所提供的固化劑還可以處理在公路、鐵路、水利、軟弱地基處理工程中所遇到的各種復雜的土壤，達到節(jié)約工程造價的目的。
文檔編號B09B3/00GK1513798SQ0313114
公開日2004年7月21日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者米忠路, 蔣建華 申請人:北京國葉奧特賽特固化劑研究開發(fā)中心, 蔣建華, 米忠路, 於春強, 楊寶林