一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂及其制备方法

本发明涉及土壤固化剂，尤其涉及一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂及其制备方法。

背景技术：

1、对于磷石膏在道路工程基层材料方面的应用，如公告号为cn114804675a的中国发明专利提供了一种复合碱激发胶凝材料及其使用方法，制备得到的复合碱激发胶凝材料不仅有能耗低、强度高、耐久性好等优点，并且能满足同不类型的土壤，使其力学性能大幅度提高。如公告号为cn115893966a的中国发明专利提供了一种用于道路基层的水泥稳定磷石膏底灰碎石及制备方法，上述用于道路基层的水泥稳定磷石膏底灰碎石，同时实现底灰和磷石膏的资源化利用的拓展、天然细集料的全替代和水泥生产资源消耗的降低，保护环境的同时节约资源。如公告号为cn115974515a的中国发明专利提供了一种基于粘性土的流态固化土及其制备方法，该发明实现了基于粘性土的流态固化土的制备,是一种高效、经济、稳定的粘性土流态固化土。

2、鉴于上述，添加磷石膏用于道路路基建设的可行性已被证实，将其用于固化土壤也是其中一种方式，但是由于磷石膏的亲水性，导致在以往的研究中磷石膏掺量过少，从而不能实现大量消耗磷石膏的目的。又或者需要添加的外加剂种类过多，不仅使用流程复杂也提升了造价。因此提供一种既能大量消纳磷石膏，强度也达标的固化材料是有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述问题，而提出的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其包括如下按质量百分数计的原料：固化材料由固化拌合物和稳定剂配比而成；固化拌合物包括水泥7％、石灰2％、煅烧磷石膏10％、磷石膏81％；稳定剂包括硅酸钠、偏铝酸钠、氯化钙；固化材料与土壤的比例自适应配比。

4、优选地，固化拌合物与稳定剂的配比为98％：2％，稳定剂包括硅酸钠100％；其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20％-30％，土壤70％-80％。

5、优选地，固化材料与土壤的配比为25％：75％。

6、优选地，固化拌合物与稳定剂的配比为97.8％：2.2％，稳定剂包括硅酸钠90％、偏铝酸钠10％，其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20％-30％，土壤70％-80％。

7、优选地，固化材料与土壤的配比为25％：75％。

8、优选地，固化拌合物与稳定剂的配比为97.5％：2.5％，稳定剂包括硅酸钠80％、氯化钙20％，其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20％-30％，土壤70％-80％。

9、优选地，固化材料与土壤的配比为25％：75％。

10、优选地，煅烧磷石膏通过磷石膏在150℃的烘箱煅烧2h，使得磷石膏失水制成。

11、一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂的制备方法，用于制备所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其方法包括如下步骤，

12、s1、将土壤在105℃的烘箱中充分烘干超过12h；随后将烘干后的土样碾磨后过2mm筛，得到性质均匀的粉状土样，放置在干燥密封环境下备用；

13、s2、将s1中的粉状土样中按照比例依次加入石灰和磷石膏，并拌合均匀；

14、s3、称取定量的水，并按照比例在水中加入稳定剂，拌合均匀使得稳定剂全部溶于水；

15、s4、将s3中的稳定剂溶液与s2的中拌合土均匀搅拌；

16、s5、向s4中的土样拌合物中按照比例依次加入水泥和煅烧磷石膏，充分拌合均匀；

17、s6、用静压法将s5中的土样拌合物静压成直径5cm、高5cm的圆柱形试件；

18、s7、将s6中的试件脱模后放入密封袋中，在标准养护条件下养护至所需龄期，得到磷石膏复合材料固化土。

19、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

20、本发明中，煅烧磷石膏在遇水后发生水化反应，生成磷石膏，石膏晶粒间相互连接形成稳定结构，其内在黏聚力有助于维持材料的稳定性，提升强度。磷石膏含有p2o5呈酸性，但在磷石膏复合材料固化土壤时产生负向影响。因此，添加石灰有助于抑制磷石膏中水溶性磷和氟的浸出，中和磷石膏的酸度，为水化反应生成凝胶和钙矾石提供了有利的碱性环境，提升早期强度。磷石膏与水泥水化产物反应生成钙矾石，同时水泥与石灰之间也有火山灰反应的发生，此过程持久而缓慢。

21、硅酸钠的引入促进了水泥水化，土颗粒被水化硅酸钙胶凝包裹，并填充孔隙，形成稳定的团粒结构，局部生成少量短柱状钙矾石，硅酸钠与水泥水化产物见相互搭接，呈网状分布，使固化后的土颗粒结构更加密实。更好地提高固化土的早期性能和水稳性能。

22、偏铝酸钠，在水中溶解后易析出氢氧化铝沉淀，由于其本身不和碱作用，会使得溶液偏碱性。钙矾石是一种细针状晶体，穿插于水化硅酸钙以及未水化的物相之间，增强了颗粒之间的连接力，因此提高了强度。溶液中al3+，s042-有利于钙矾石形成，提高强度，一方面，硅酸钠和偏铝酸钠的掺加可以促进凝胶的产生，大量的水化硅酸钙使土颗粒成团后形成整体，使强度提升；另一方面，硅酸钠和偏铝酸钠反应生成氢氧化铝，填补细小空隙，使得试样内部结构更加的密实，因此强度也得到了大幅度的提升。

23、氯化钙和硅酸钠一起掺入后，硅酸钠与氯化钙反应会立刻生成硅胶，其反应式为：na2o·nsio2+cacl2+mh2o→nsio2·(m-1)h2o+ca(oh)2+2nacl。胶凝材料能将土颗粒包裹住，胶结在土颗粒之间，填充孔隙，标准条件养护下，提高强度。水化后期各类晶体交叉结晶生成，搭接密实，但钙矾石晶体存在于氯化钙和硅酸钠反应产生的胶凝体中，使结构整体性增强，因此强度有大幅度提升。

技术特征：

1.一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：包括如下按质量百分数计的原料：固化材料由固化拌合物和稳定剂配比而成；固化拌合物包括水泥7%、石灰2%、煅烧磷石膏10%、磷石膏81%；稳定剂包括硅酸钠、偏铝酸钠、氯化钙；固化材料与土壤的比例自适应配比。

2.根据权利要求1所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化拌合物与稳定剂的配比为98%：2%，稳定剂包括硅酸钠100%；其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20%-30%，土壤70%-80%。

3.根据权利要求2所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化材料与土壤的配比为25%：75%。

4.根据权利要求1所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化拌合物与稳定剂的配比为97.8%：2.2%，稳定剂包括硅酸钠90%、偏铝酸钠10%，其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20%-30%，土壤70%-80%。

5.根据权利要求2所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化材料与土壤的配比为25%：75%。

6.根据权利要求1所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化拌合物与稳定剂的配比为97.5%：2.5%，稳定剂包括硅酸钠80%、氯化钙20%，其中，固化材料与土壤的配比，固化材料20%-30%，土壤70%-80%。

7.根据权利要求6所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：固化材料与土壤的配比为25%：75%。

8.根据权利要求1所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：煅烧磷石膏通过磷石膏在150℃的烘箱煅烧2h，使得磷石膏失水制成。

9.一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂的制备方法，用于制备权利要求1所述的一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂，其特征在于：方法包括如下步骤，

技术总结本发明涉及土壤固化剂技术领域，尤其涉及一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂及其制备方法。该固化剂包括如下按质量百分数计的原料：固化材料由固化拌合物和稳定剂配比而成；固化拌合物包括水泥7%、石灰2%、煅烧磷石膏10%、磷石膏81%；稳定剂包括硅酸钠、偏铝酸钠、氯化钙；固化材料与土壤的比例自适应配比。通过上述，较好地提高固化土的早期性能和水稳性能，使得试样内部结构更加的密实，因此强度也得到了大幅度的提升。该制备方法用于制备上述一种固废磷石膏路基改良土壤固化剂。技术研发人员：石贤增,赵梦,程芬芬,蔡国军,张宁,胡玉庆,刘涛,闫超,黄凯,刘路路,刘晓燕,谢燕梅受保护的技术使用者：安徽建筑大学技术研发日：技术公布日：2024/6/2