新型固化剂的研制与在软土加固中的试验分析

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1、浙江大学硕士学位论文第1章绪论脱硫石膏的主要成分是二水硫酸钙j(CaS04·2H20)16J，呈中性或略偏碱性。是一种具有较高水化活性的胶凝材料，其具有水化速度快，早期强度高的特点。钢渣具有与硅酸盐水泥熟料类似的化学组成。但是，受其形成过程的影响，钢渣的化学成分、矿物组成波动大：钢渣中含有大量的铁和含铁元素的化合物，难以磨至理想的细度；钢渣的活性低，水化速度慢、早强低；钢渣中含有的游离CaO、MgO在水化反应后期产生体积膨胀【71。基于此，本项课题以开辟脱硫石膏和钢渣综合利用新方法切入点，利用二者制备无熟料水泥作为软土地基的加固材料，并

2、以此为基础开展相关材料的配合比组成、制备工艺、物理力学性能等内容的研究，对于促进脱硫石膏和钢渣的综合利用，提高其综合利用附加值，减轻企业排废负担，增加收入和改善生态环境。软弱地基主要是指由淤泥、淤泥质土、冲填土、杂填土或其他高压缩性土层构成的地基。软土是一种特殊土，它具有含水量高、压缩性大、抗剪强度低、固结系数小等特点。在外荷载作用下，需要经过较长时间压缩固结才能稳定，同时会产生较大沉降及不均匀变形，所以需要进行人工处理，以改变地基土的结构，改善地基土的力学性能，保证建筑物的正常使用。水泥土搅拌法加固软黏土地基的一种较常用的地基加固方法

3、，它是以材料水泥作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成具有足够强度、变形模量和稳定性的水泥土，这些加固主体与柱体问的土构成了一种复合地基【8】。搅拌法常用的固化剂是水泥，用量占原状土的7％到20％之间，即水泥的用量是相当多的。而生产一吨水泥就要排放约l-屯C02，对环境的污染相当严重【91。最大限度的利用工业废渣生产绿色建材是当今材料业的一个研究主体。脱硫石膏、钢渣作为排放量越来越多的工业废渣，考虑其各自的特性，用钢渣、脱硫石膏等废弃物替代水泥作为软土固化剂理论上有着其合理性，但

4、是其应用于软土加固中是否满足加固强度要求等一系列问题，尚需进一步研究。1．3国内外研究概况1．3．1国内外脱硫石膏循环利用状况在20世纪70年代，日本以及欧洲各国已经开始对烟气脱硫的工艺及脱硫石膏的应用进行研究【1o‘’21。——j——浙江大学硕士学位论文第l章绪论日本从1977年以来，几乎全部使用工业副产石膏生产纸面石膏板和纤维石膏板，在水泥工业中应用量也非常大。脱硫石膏几乎100％得到应用，其中石膏板和水泥中的用量达到95％以上【12，131。另外，日本近年还采用粉煤灰和FGD并添加少量石灰做成具有一定水化强度的湿润性粉状材料，作为

5、沙土替代料【141。在德国，因为石膏新型建筑材料和新的生产技术的发展，石膏的需求量很大，脱硫石膏已全部得到利用，几乎所有石膏企业都部分或全部使用脱硫石膏作为原料。很多电厂和石膏企业在电厂附近建厂。专门处理电厂排出的脱硫石膏生产石膏产品115-17】。英国的天然石膏资源已接近用完，这为脱硫石膏的应用提供了市场。奥地利现在脱硫石膏的利用量己占全国石膏总用量的70％，且使用量还在不断上升。荷兰与德国合作，生产脱硫硬石膏用于自流平地面施工和水泥缓凝剂，年用脱硫石膏达37×101t【18】。国内脱硫石膏产生的历史很短，综合利用也是刚刚起步，对其应

6、用价值和市场竞争力普遍认识不够。对脱硫石膏的应用集中在纸面石青板、石膏砌块等，水泥行业由于设备、工艺等原因多采用天然石膏，脱硫石膏使用较少‘"1。目前我国的化工石膏仍然是以堆放为主，面临着严重的环保问题。近年来，随着我国科技水平的总体提高，人们在更深层次上认识到石膏建筑制品的优越性，石膏制品的应用逐年增加，国家产业部门已将石膏列为重点发展的建材产品。我国脱硫石膏于1992年在重庆产出，年产40万吨。重庆的脱硫石膏经国内外权威部门多次化验认为：品位高、杂质少，尤其是可溶性杂质少(CI一、Na+、K+的含量均不高于100ppm)，可以替代天

7、然石膏作建筑材料。从技术角度，国外已经有了成功经验，脱硫石膏能否利用不是关键所在，重要的是结合国内具体情况，研究开发出市场竞争力强的脱硫石膏产品，一方面可以满足市场对石膏制品不断增长的需求，另一方面可以为电力部门在脱硫石膏综合利用方面积累经验，为国家推广烟气脱硫技术的宏观决策作依据。[20-211脱硫石膏作为建筑材料主要应用于建筑石膏、粉刷石膏、石膏砌块(条板)及纸面石膏板、烟气脱硫石膏作水泥缓凝剂、烟气脱硫石膏腻子烟气脱硫石膏粉煤灰胶结材等领域。采用烟气脱硫石膏作水泥缓凝剂已成为国外烟气脱硫石膏主一4一渐江大学硕士学位论文第1章绪论要

8、利用途径之一。因此开发脱硫石膏作为水泥缓凝剂及作为水泥基材等高品质应用显的尤为重要。1．3．2国内外钢渣循环利用状况[22-25】发达国家开展钢渣的综合利用研究从上世纪四十年代便已展开，迄今为止已开发出多种