一种高水泥浆复合固化剂.pdf

本发明涉及的是一种对岩土工程(如勘察钻孔、灌注桩与锚固工程、非开挖施工等)中产生的废泥浆，以及水库、水渠、塘、水池等底部淤泥进行固化处理所采用的复合型泥浆固化剂。本发明采用在水泥类固化剂中添加细砂，石灰，工业废石膏，粉煤灰，高吸水性树脂按一定配比混合均匀而制成的复合型泥浆固化剂。本发明大大提高了泥浆的固化效果，减少了水泥用量，降低了成本。除此之外，在水泥中掺入了废石膏、粉煤灰等工业废料，减少了环境污染，促进了废料的循环利用，具有良好的经济效益和社会效益。

1、  一种高水泥浆复合固化剂，其特征在于：由水泥、细砂、石灰、粉煤灰、石膏、高吸水性树脂以重量比20∶25∶2.5∶10∶20∶0.5组成。

2、  如权利要求1所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：水泥为标号425的普通硅酸盐水泥。

3、  如权利要求1所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：细砂为细度模数1.7的砂。

4、  如权利要求1所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：石灰为熟石灰粉，Ca(OH)₂含量为85％，细度300目。

5、  如权利要求1所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：石膏为发电厂脱硫废石膏，其中：三氧化硫＞42％，含水率＜10％，粒径＜200mm。

6.  如权利要求1所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：粉煤灰为为干排粉煤灰，SiO2，CaO的质量份数分别为65.2％，4.0％。

一种高水泥浆复合固化剂
技术领域
本发明涉及一种高水泥浆复合固化剂，适用于岩土工程(如勘察钻孔、灌注桩与锚固工程、非开挖施工等)中产生的废泥浆，以及水库、水渠、塘、水池等底部淤泥的固化处理，属于土木建筑材料技术领域。
背景技术
岩土工程施工(如勘察钻孔、灌注桩与锚固工程、非开挖施工等)中产生的大量废泥浆，主要是由粘土、污水、污油、钻屑和泥浆处理剂组成的悬浮液和胶体溶液的混和体，会给环境造成污染，给施工带来负面影响。具体表现为：工程施工产生的废泥浆在自然状态下难以降解，造成周边地区土壤板结，土地盐碱化，植被大量破坏；废泥浆长期累积渗透到地表下水层或随雨水外溢流入江河小溪，污染水源，直接或间接对动物、植物和人类健康产生危害，如当作杂土外运，会造成二次污染；此外，废泥浆池长期闲置，占用宝贵的土地资源。对废泥浆进行固化处理的目的是使废泥浆不对周围环境造成污染，同时改变废泥浆的浆(或膏)状存放状态为固体态，使其转化成类似土壤的固体或胶结成强度较大的固体，就地填埋复耕或用作建筑材料。
对泥浆的固化处理，目前普遍采用水泥、石灰等作为固化剂。由于普通水泥、石灰凝结硬化慢，它们在高水固比情况下将出现未凝结之前有部分沉降，且泥浆中通常含有较多有机物质，这些有机物质会阻碍水泥的水化反应，造成水泥不能有效粘结粘性土，因此水泥浆的固化效果往往很差甚至无法进行。当使用石灰固化时，固化强度更低。除此之外，采用普通水泥作为泥浆固化剂所需水泥掺入比在10％左右，造价昂贵并造成了巨大的资源浪费。
本发明通过在普通水泥中添加细砂、工业废石膏、石灰、粉煤灰和高吸水性树脂等材料，研制了一种高水泥浆复合固化剂。该固化剂大大提高了泥浆的固化效果，减少了水泥用量，降低了成本。除此之外，在水泥中掺入了废石膏、粉煤灰等工业废料，减少了环境污染，促进了废料的循环利用，具有良好的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明的目的是提供一种能应用于实际泥浆固化工程的高性能、价格低廉的泥浆固化配方。这种泥浆固化配方在水泥中掺入了废石膏等工业废料，减少了环境污染，促进了废料的循环利用，
本发明所述泥浆固化配方，其中水泥质量比为23.6％～27.6％，细砂质量比30.2％～34.2％，石灰质量比2.7％～3.7％，石膏质量比23.6％～27.6％，粉煤灰质量比11.8％～13.8％，高吸水性树脂质量比为0.5％～0.7％。
本发明所述的的高水泥浆复合固化剂，所采用的水泥为标号425的普通硅酸盐水泥。
本发明所述的的高水泥浆复合固化剂，所采用的细砂为细度模数1.7的砂。
本发明所述的的高水泥浆复合固化剂，所采用的石灰为熟石灰粉，Ca(OH)₂含量为85％，细度300目。
本发明所述的高水泥浆复合固化剂，所采用的石膏为发电厂脱硫废石膏，其中：三氧化硫＞42％，含水率＜10％，粒径＜200mm。
本发明所述的高水泥浆复合固化剂，其特征在于：粉煤灰为为干排粉煤灰，SiO2，CaO的质量份数分别为65.2％，4.0％。
本发明所述的的高水泥浆复合固化剂，所采用的高吸水性树脂为″汇森″牌HS系列高吸水性树脂。
本发明的有益效果：(1)环境保护：利用本发明可以减少工程中产生的泥浆的废弃处置对周围环境的影响。(2)资源再生利用：利用本发明，将废弃的泥浆处理为工程性质较好的土工材料，产生了再生资源。(3)以废治废：本发明主要针对的是工程中产生的高水泥浆的处理问题，而本身利用的又是工业中大量产生的废弃物，同时达到了以废治废的目的。(4)价格低廉：本发明部分原料为工业中废料，产品价格便宜。(5)固化效果好：本发明添加了粉煤灰等活性成分对提高泥浆固化体的强度，降低其渗透性，提高其耐腐蚀性具有重要作用。而高吸水性树脂对加速泥浆凝固效果显著。(6)应用范围广：本发明可以根据泥浆的含水量调整固化剂掺入比，达到调节泥浆固化体强度的目的，从而满足填海工程、道路工程和堤防工程等多种工程需要。
该固化剂大大提高了泥浆的固化效果，减少了水泥用量，降低了成本，减少了环境污染，促进了废料的循环利用，具有良好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
实施例1
采用砂浆试验常规尺寸，试样尺寸为70.7mm×70.7mm×70.7mm。待固化的泥浆为某工地钻孔灌注桩费泥浆，含水率200％，密度1.36g/cm³。固化剂与泥浆拌和均匀后注入试模中，手工插捣，使泥浆面高于试模3～5mm，提起试模的一端振动5～10次，再提起试模的另一端振动5～10次，刮平表面。试块成型后在20℃下养护24h脱模，放入标准养护室养护。至7天龄期测泥浆固化体的无侧限抗压强度。固化剂配制原料为：所采用的水泥为标号425的普通硅酸盐水泥；所采用的细砂为细度模数1.7的砂；所采用的石灰为熟石灰粉，Ca(OH)₂含量为85％，细度300目；所采用的石膏为发电厂脱硫废石膏，其中：三氧化硫＞42％，含水率＜10％，粒径＜200mm；所采用的粉煤灰为为干排粉煤灰，SiO2，CaO的质量份数分别为65.2％，4.0％。所采用的高吸水性树脂为″汇森″牌HS系列高吸水性树脂。
固化剂试配过程的组分配方见表1～4，每组配方所加固的泥浆均为500ml。配制过程中各种材料允许偏差见表5。
表1泥浆固化剂试配过程各组分重量配比


表2泥浆固化剂试配过程各组分重量配比

表3泥浆固化剂试配过程各组分重量配比

表4泥浆固化剂试配过程各组分重量配比


表5固化剂组分计量允许偏差

由以上各实例可见，仅以水泥作为固化剂时，当其掺量为40g时，泥浆难以成型，不能满足运输要求。对于复合型固化剂，随着粉煤灰掺入比的增加，强度增加，泥浆的终凝时间缩短，但当粉煤灰掺入量大于10g时，随着粉煤灰掺入量的增加，强度未发生显著变化；随着高吸水性树脂的加入，强度增加，但当高吸水性树脂掺量大于0.5g时，强度提高不明显；随着高吸水性树脂的加入，泥浆的终凝时间显著缩短，但当高吸水性树脂掺量大于1.0g时，对泥浆终凝时间的影响不明显。
由以上试验结果可见，采用细砂：25g，石灰：2.5g，水泥：20g，石膏：20g，粉煤灰：10g，高吸水性树脂：0.5g的复合固化剂配方比水泥：55g(满足泥浆运输要求的最小水泥掺量)的固化剂配方的强度(7天龄期)要提高2倍，泥浆终凝时间缩短约78％，满足工程运输的要求同时并可节约工程造价10％。