用于软弱地基固化的软基固化灰.pdf

本发明涉及一种用于软弱地基固化的软基固化灰，其特征在于：它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比 米3：皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.1～0.6将上述皂化渣经过晾晒、搅拌、加硫酸、加水、沥水、晾晒后再加入粉煤灰、搅拌、晾晒、检验、包装。本发明的有益效果：本发明是以经过处理的化工废料--皂化渣和粉煤灰为主要原料，广泛应用于填海(河)造地、公路铁路软弱地基处理、堆场地基处理和民房建筑。一方面可以缓解皂化渣带来的污染问题和危害，另一方面也可以促进软弱地基处理事业发展，既变废为宝，改善了环境，又创造经济效益。

1、  一种用于软弱地基固化的软基固化灰，其特征在于：它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比米³：皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.1～0.6将上述皂化渣经过晾晒、搅拌、加硫酸、加水、沥水、晾晒后再加入粉煤灰、搅拌、晾晒、检验、包装。

用于软弱地基固化的软基固化灰
技术领域
本发明属于化工建筑材料，尤其涉及一种用于软弱地基固化的软基固化灰。
背景技术
滨海新区被纳入国家发展战略规划之后，建设用地需求急速增加，塘沽区通过填海来造地正是为了缓解这一矛盾。目前，填海造地主要以真空预压、回填土和翻晒施工为主。真空预压法耗时较长，成本较高，成品荷载强度较低，难以满足大型企业基建需要。回填土法需使用大量的干土，大大增加了成本，也不符合国家限制挖土的政策。翻晒施工经过实践检验，在成本、环保、成品质量技术指标等方面均能满足设计要求，是一种较理想的施工方法，而翻晒法的施工关键就是使用大量的软基固化灰。天津大沽化工股份有限公司是天津市的重要化工企业，每年生产排放70万立方米的皂化渣和十余万立方米的粉煤灰，不仅对自然环境造成危害，也可引发人体多种疾病。多年来一直对皂化渣和粉煤灰采取简单的堆存、填坑和制砖等处理方法。天津大学与天津临港工业区建设开发公司曾在2006.3出版的《港工技术》发表过“工业废料皂化渣加固吹填软土的研究”充分肯定用皂化渣加固吹填软土具有可行性，经济效益和环境效益显著，值得大力推广应用。但是，该项研究成果没有对皂化渣的碱性离子去除，没有消除皂化渣对环境产生的碱化污染，因此，该项利用皂化渣加固吹填软土的研究成果无法在工程应用上发挥作用。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种用于软弱地基固化的软基固化灰，是以经过处理的化工废料——皂化渣和粉煤灰为主要原料，广泛应用于填海(河)造地、铁路软弱地基处理、堆场地基处理和民房建筑。一方面可以缓解皂化渣带来的污染问题和危害，另一方面也可以支持软弱地基处理事业的发展，即变废为宝，改善了环境，又创造了经济效益。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种用于软弱地基固化的软基固化灰，其特征在于：它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比米³∶皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.1～0.6将上述皂化渣经过晾晒、搅拌、加硫酸、加水、沥水、晾晒后再加入粉煤灰、搅拌、晾晒、检验、包装。
主要原料基本性状：
皂化渣是生产环氧丙烷过程中排放的工业废物，是Ca(OH)₂含量较低的电石灰，为白色固体物，其PH值约为14，皂化渣颗粒的细度为0.25-2MM；
粉煤灰是由烟囱收集的灰尘，其基本性状属于火山灰性质的混合材料，其主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧化物。粉煤灰能够与水反应生成具有一定强度类似于水泥凝胶体的胶凝物质。
本发明的有益效果：本发明是以经过处理的化工废料——皂化渣和粉煤灰为主要原料，生产出软基固化灰，该产品广泛应用于填海(河)造地、铁路软弱地基处理、堆场地基处理和民房建筑。一方面可以缓解皂化渣带来的污染问题和危害，另一方面也可以支持软弱地基处理事业发展，即变废为宝，改善了环境，又创造了经济效益。
附图说明
附图是本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合较佳实施案例详细说明本发明的具体实施方式。
实施例1
一种用于软弱地基固化的软基固化灰，它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比米³：皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.1
实施例2
软基固化灰，它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比 米³：皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.6
实施例3
软基固化灰，它由皂化渣和粉煤灰组成，按其体积百分比 米³：皂化渣∶粉煤灰＝1∶0.3
软基固化灰的制备方法：
1、投料
包括晾晒、搅拌，主要作用是降低原料的含水率和分解电石。
将皂化渣运送至原料堆场。取750立方米皂化渣放入晾晒场，按长、宽、高之比为30∶25∶1堆好，用竹耙搅晒，加速失水。晾晒至皂化渣中含水率低于30％后，放入搅拌池中，进行搅拌，直到原料块颗径小于2厘米。不合格返回至晾晒环节。
2、中和、水洗和沥水
包括加硫酸和粉煤灰、水洗、沥水、晾晒四个步骤，主要作用是去碱、去电石、形成微孔和降低含水率。
按配方中的比例用硫酸泵将225000升的2％稀硫酸或自来水均匀喷洒入投料后的搅拌池中搅拌，并检测混合料的气体排放，当混合料无气体排放时，停止搅拌和停止喷洒自来，打开搅拌池底部的网状渗水孔沥水，目测混合料没有稀泥状时，将混合料放入晾晒场晾晒和过筛，直至含水率不高于15％，粒径不大于2毫米。不合格返回至加硫酸和加水环节。用振动筛按比例加入粉煤灰后拌匀，晾晒，直至含水率不高于15％。
3、检验、包装、入库
主要原料基本性状：
皂化渣是生产环氧丙烷过程中排放的工业废物，是Ca(OH)₂含量较低的电石灰，为白色固体物，其PH值约为14，皂化渣颗粒的细度为0.25-2MM；皂化渣主要成分是碳酸钙占74.83％，氢氧化铝和氢氧化镁占10.46％，二氧化硅占11.28％，其他占3.43％左右。氢氧化镁等氢氧化物可使土壤碱化；铝离子可使人变痴呆。因此，只要能够中和铝、镁等碱性离子，即可达到去除碱污染的效果。皂化渣颗粒的细度很高，做胶结料十分有利。皂化渣无内聚力，经过拌合易均匀分散于土及其他材料中，所以混合料中单位体积内的皂化渣微粒的数量较多。依据加固土一般原理和石灰土强度形成机理，当其他条件一定时，无机结合料的强度主要取决于结合料的活性成分含量和细度。结合料越细，混合料性能越好。所以，增加单位体积内的皂化渣微粒的数量，可使混合料的强度增加。此外，皂化渣是一种微孔结构物质，具有良好的活性结合力和膨胀力，可以吸水、沥水，并具有良好的吸附性，是制造填海造陆材料的首选。
粉煤灰是由烟囱收集的灰尘，其基本性状属于火山灰性质的混合材料，其主要成分是硅、铝、铁、钙、镁的氧化物，具有潜在的化学活性，即粉煤灰单独与水拌合不具有水硬活性，但在一定条件下，能够与水反应生成类似于水泥凝胶体的胶凝物质，并具有一定的强度，由于煤粉微细，且在高温过程中形成玻璃珠，因此粉煤灰颗粒多成球形，具有一定强度。
渤海湾填海造地吹填海泥含水率和含盐量：含水率47％；含盐量1.167％；
渤海湾填海造地吹填海泥微粒颗径：微粒颗径25％左右大于2毫米，20％在1～2之间，30％在0.25～1之间，25％小于0.25。
处理碱和电石：皂化渣作为本发明的原材料，必须去除对环境产生污染的铝、镁等碱性离子，以降低对土壤和地下水的碱化。同时，还必须去除皂化渣的碳酸钙中还包裹着没有反应完全的电石，通常含量为15％-20％，这些电石为不稳定化合物。进入土壤后逐步分解和反应，释放出乙炔气体，引起地面沉降，并有可能引起其他危险。经过试验，选择了造价低的工业废硫酸为中和剂，且中和反应后形成的硫酸盐微溶于水。其化学反应式如下：
2Al(OH)₃+3H₂SO₄→Al₂(SO₄)₃+6H₂O
Mg(OH)₂+H₂SO₄→MgSO₄(微溶)+2H₂O
Ca₂C+4H₂O→2Ca(HO)₂+C₂H₄↑
Ca(HO)₂++H₂O₄→CaSO₄(微溶)2H₂O
由于铝、镁、钙等碱性离子与硫酸的反应顺序不同，经过化学处理后的皂化渣中的铝、镁等碱性离子及部分钙离子被中和了，剩下的钙离子，使之呈弱碱性，既减轻了污染，又保证了增钙效应。皂化渣的碳酸钙中还包裹着没有反应完全的电石，在硫酸的作用下与水发生了反应，释放出乙炔气体，去除气体对土壤的危害。经去碱和除电石处理后的皂化渣经加水处理后形成微孔结构材料，其孔径为15％左右大于2毫米，45％在1～2之间，10％在0.25～1之间，30％小于0.25。
皂化渣和粉煤灰与海泥结合：针对海泥的含水量、含盐量及微粒大小，采用处理后的皂化渣和粉煤灰与之拌合，经过脱盐、沥水、微粒胶合加固等过程，使海泥中的含水、含盐量降低，起到加速固化和防吸潮的作用，同时，碳酸钙微粒和粉煤灰与海泥微粒胶合后，可增加海泥的荷载强度。
1、中和皂化渣中的铝、镁等碱性离子及部分钙离子，释放出乙炔气体，去除碱污染和气体对土壤的危害。
Mⁿ⁺nH₂SO₄→M₂(SO₄)_n
Ca₂C+4H₂O→2Ca(HO)₂+C₂H₄↑
2、沥水、脱盐
处理后的皂化渣具有不同孔径的微孔，使其具有吸附性，可以吸收粉煤灰较小的颗粒，降低皂化渣的含水量，皂化渣的含水量为47％时，可加入32％的粉煤灰，使皂化渣的含水量达到15％。皂化渣和粉煤灰的混合物与海泥混合后，其中较大颗粒进入海泥空腔，在机械力的作用下，挤出水和盐，海泥中的盐和水一起排除，有效降低海泥的吸潮性，成为半干土。
微孔碳酸钙+粉煤灰+盐+水+海泥→盐+沥水+半干土
3、增加海泥标号
半干土在阳光和风的作用下也变为有抗压性的硬土，同时，在拌合的过程中，皂化渣的微孔结构再吸收海泥中1 以下粒度的海泥，并与海泥形成结合力，加速海泥固化，增加土的硬度，达到软基固化效果。
皂化渣+海泥+半干土→固化土
应用实例：本发明的产品已在天津临港工业区填海造地中使用，使用单位是中国建筑第六工程公司五公司、定州理想建筑有限公司、天津宝泰建设有限公司，使用标段为天津临港工业区滩涂开发一期翻晒工程三标段、七标段、十五标段、二十一标段等，检验单位为天津大学水运水利勘察设计研究所，验收单位为天津临港工业建设有限公司。本发明既缓解化工废料——皂化渣和粉煤灰带来的污染问题和危害，也解决了填海造地软弱地基固化难题，支持了滨海新区的建设事业，即变废为宝，改善了环境，又创造了经济效益。
以上所述，仅是本发明的较佳实施案例而已，并非对本发明的结构作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施案例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围。