[发明专利]一种可固化软土的掺钢渣低碳胶凝材料及其使用方法

说明书

本发明公开了一种可固化软土的掺钢渣低碳胶凝材料，属于混凝土材料制备技术领域。本发明的掺钢渣低碳胶凝材料为双组分，由水玻璃和干料组成。其中，水玻璃的质量份数为65～105份；干料由以下质量份数的原料组成：300～500份矿渣、17～32份生石灰、36～56份碳酸钠、147～197份钢渣。采用的钢渣密度为2.8～3.6g/cm³，比表面积为350～425m²/kg。钢渣中含有游离的MgO和CaO，起到明显的膨胀作用，能提高固化土(软土+掺钢渣低碳胶凝材料+水)的密实性和固化强度。

技术领域

本发明属于混凝土材料制备技术领域，具体涉及一种可固化软土的掺钢渣低碳胶凝材料。

背景技术

近年来，随着我国基础设施建设发展速度的提高，对土地的需求量越来越大。全国的耕地数量也在减少。这就使得我们把眼光放在了软弱地基上，充分利用和用好这些软土地基具有深远的意义。软弱土质具有天然含水量大，塑性指数大、天然孔隙比大、重度小、渗透性小等特点，不能直接用于工程建设。需要采取措施对软土进行处理，提高软土地基的稳定性，以及荷载承载能力。

软土地基处理方法较多，主要包括：砂垫层法、强夯法、换填法、静力排水固结法、碎石桩法、浅层处理、粒料桩处理、加固土桩处理等。但目前固化软土地基最常用方式是添加水泥进行搅拌。使用特制的搅拌机械往软土中喷洒普通硅酸盐水泥进行搅拌，能起到加固软土地基的作用。但随着环保要求的提升，使用普通硅酸盐水泥作为固化剂已经无法满足当前需求。

目前，在国内已申请的有关软土地基的固化剂的发明中，CN113135730A公开了一种应用于软土地基的固化剂及固化工艺，通过采用硅酸盐水泥、石膏、矿物掺合料、碱性激发剂、羧酸盐和表面活性剂混合制备固化剂，不仅可以提高软土地基的固化强度，而且羧酸盐与钙离子之间存在着络合-解离平衡，可降低钙矾石的膨胀对水泥胶结构的破坏，保证软土地基的固化程度。虽然减少了硅酸盐水泥的用量，但由于其他材料的掺加，配方复杂，且成本较高。

此外，我国作为钢铁生产大国，每年产生大量的钢渣排放。而且我国的钢渣利用率低，每年仍以数干万吨的排渣量递增，大量钢渣堆积成渣山，占用大量土地，对环境造成严重影响。针对此情况，CN112919834A公开了－种以工业固体废物为主要原料的软土地基固化剂及使用方法。该发明将碳酸化钢渣、矿渣粉、普通硅酸盐水泥充分混合，按照0.45～0.55水灰比掺水，搅拌制成软土地基固化剂浆液，固化软土地基，且固化后的软土地基搅拌桩身无侧限抗压强度平均值为0.89MPa，大于标准值0.8MPa，满足设计要求。CN112921945A在此基础上，添加了粉煤灰、石灰和石膏，得到固化后的软土地基搅拌桩身无侧限抗压强度平均值为0.97MPa，高于CN112919834A中的数值。但是仍然掺加有普通硅酸盐水泥，无法真正做到全部替代普通硅酸盐水泥。生产1吨的水泥孰料，约排放1 吨CO₂。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷与问题，本发明提供了一种可固化软土的掺钢渣低碳胶凝材料，不含普通硅酸盐水泥，制得的固化土具有耐久性好、强度高等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可固化软土的掺钢渣低碳胶凝材料为双组分，由水玻璃和干料组成。其中，水玻璃的质量份数为65～105份。干料由以下质量份数的原料组成：300～500 份矿渣、17～32份生石灰、36～56份碳酸钠、147～197份钢渣。

进一步地，所述的水玻璃的模数为1.0～2.0，固含量为33～45％。

进一步地，所述的矿渣为S95级粒化高炉矿渣。

进一步地，所述的生石灰为工业纯等级的氧化钙，宏观形貌为白色软性粉末状固体。

进一步地，所述的碳酸钠为工业纯等级的无水碳酸钠。