一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法

1.本发明涉及水泥土材料技术领域，具体是一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法。


背景技术：

2.水泥土是由土、水泥等材料按一定的比例混合制成的多相复合材料，其加固机理是利用水泥的水化反应，将需要加固的土体颗粒胶结在一起，共同形成具有一定强度和抗变形能力的柱体或块体。水泥土加固法以其施工方便、造价低廉、设计灵活和噪音小等优点被广泛应用于建(构)筑物地基加固、边坡稳定、堤坝人工挡土墙防渗等工程中。地聚合物是以天然矿物、固体废弃物和人工硅铝化合物等为原材料，通过强碱作用和晶格重构等聚合作用而形成的具有三维网状结构的新型胶凝材料，种类繁多，在土木工程领域应用最为广泛的为偏高领土(metakaolin；简称mk)，能够与水泥的水化产物氢氧化钙反应生成水化硅酸钙(c-s-h)和水化铝酸钙(cah)等胶凝物质,有效地促进水泥水化并填充水泥土内部的孔隙。研究表明，在水泥基材料中采用偏高岭土部分替代水泥能够有效地提高材料的强度，且能减少水泥生产过程中产生的co2，是一种符合碳达峰、碳中和目标的绿色建筑材料。
3.在制备偏高岭土水泥土时，一般需要加入碱激发剂，以激活偏高岭土的活性，而碱激发剂的种类、加料顺序和相关工艺流程都会影响制备出的偏高岭土水泥土的性能，目前针对偏高岭土水泥土制备方法的主要研究成果如下：
4.(1)在中国专利申请公开说明书cn108314343a中，公布了一种用于制备地聚合物水泥土的拌和方法，包括以下步骤：
5.①
土样预拌：将土样进行烘干、粉碎、筛分后，按最优含水率将筛分后的干土样和水拌合，浸润一昼夜，制成湿土；
6.②
制备偏高岭土与预拌湿土混合物：将偏高岭土加入步骤
①
所述的预拌好的湿土中，拌匀；
7.③
将制备好的碱激发剂(浓度为50％的naoh溶液与钠水玻璃混合而成)加入步骤
②
中所述的偏高岭土与预拌湿土混合物中，拌匀，静置10min；
8.④
将计算所需的水泥加入步骤
③
所述的含有碱激发剂的偏高岭土与预拌湿土混合物中，然后边搅拌边加入水泥对应的水灰比的水，拌匀。
9.(2)在安徽理工大学学报(自然科学版)2020年第40卷第6期出版的学术论文《碱-偏高岭土改性水泥土抗压性能试验与分析》中，公布了一种地聚合物水泥土的拌和方法，包括以下步骤：
10.①
将原状土置于105℃的烘箱中烘干24h，粉碎并过2mm筛；
11.②
按最优含水率19.60％进行土样配置，拌合均匀后装入密封袋浸润24h，使水分分布均匀；
12.③
向含水率为19.60％的湿土中加入水泥、mk、naoh和水(naoh与水配成溶液，并提前密封24h)。拌合均匀后，将混合料装入模具并击实。
13.在上述两种偏高岭土水泥土的制备方法中，专利cn108314343a公布的方法针对的碱激发剂类型是采用浓度为50％的naoh溶液与钠水玻璃混合而成，而后进行不同拌和方法的优化，最终得到较优拌和方法；而学术论文《碱-偏高岭土改性水泥土抗压性能试验与分析》中的方法采用的碱激发剂类型是naoh与水配成溶液，拌和方法为常规的依次投料，并未针对此种类型的碱激发剂进行拌和方法优化的研究。鉴于此，需要发明一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法，实现通过优化加料顺序和相关工艺流程以提高偏高岭土水泥土强度的目的。


技术实现要素：

14.本发明的目的是为了提出一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法，利用该方法，能够实现通过优化加料顺序和相关工艺流程以提高偏高岭土水泥土强度的目的。本发明具有方法简单、操作方便等特点。
15.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
16.一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法，包括以下步骤：
17.第一步，提前配置浓度为20％的naoh溶液，静置24h以上，备用；
18.第二步，将原状土经烘干和粉碎后，过2mm筛，得到干土，并测得土的最优含水率；
19.第三步，称取12％干土质量的水泥，将干土与水泥拌和均匀，然后按土的最优含水率将水加入干土和水泥的混合物中，并拌和均匀；
20.第四步，将第三步得到的拌合物静置0.5h；
21.第五步，称取3％干土质量的偏高岭土，将偏高岭土加入第四步的拌合物中，并拌和均匀；
22.第六步，按照水泥质量的62.5％称取第一步提前配置的naoh溶液，将其加入第五步的拌合物中，并拌和均匀，即可得到所需的偏高岭土水泥土。
23.上述方法中，所述水泥为42.5级普通硅酸盐水泥。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果：
25.本发明提出了一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法，能够在不改变水泥和偏高岭土用量的前提下，通过控制各种材料的比例并控制配料顺利，就能够实现提高偏高岭土水泥土强度的目的，具有较好的工程应用前景。
附图说明
26.图1是本发明的一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法流程图；
27.图2是实施例1中对比方法一的流程图；
28.图3是实施例1中对比方法二的流程图；
29.图4是实施例1中对比方法三的流程图；
30.图5是不同制备方法得到的偏高岭土水泥土的无侧限抗压强度。
具体实施方式
31.以下将结合附图和具体实施例对本发明专利做进一步的详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领
域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1：
33.如图1～图4是本发明的一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法以及对比方法一、对比方法二和对比方法三的流程图。图5是不同制备方法得到的偏高岭土水泥土的无侧限抗压强度。
34.原材料为黏土，经烘干粉碎后，过2mm的筛网，得到干土，并测得最优含水率为22％；水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，偏高岭土和水泥掺量分别为干土质量的3％和12％。
35.一种碱激发偏高岭土水泥土的制备方法：
36.第一步，提前配置浓度为20％的naoh溶液，静置24h以上；
37.第二步，将干土与水泥拌和均匀，然后按最优含水率22％将水加入干土和水泥的混合物中，并拌和均匀，然后静置0.5h；
38.第三步，将偏高岭土加入第二步的拌合物中，并拌和均匀；
39.第四步，按照水泥质量的62.5％称取第一步提前配置的naoh溶液，将其加入第三步的拌合物中，拌和均匀后，即可得到所需的偏高岭土水泥土混合料，将混合料分多次加入直径39.1mm，高度80mm的模具中，制备出偏高岭土水泥土试样，标准养护28d后，开展无侧限抗压强度试验，得到偏高岭土水泥土试样的无侧限抗压强度。
40.对比方法一：
41.第一步，提前配置浓度为20％的naoh溶液，静置24h以上；
42.第二步，按最优含水率22％将水加入干土中，制备出湿土，密封保存24h以上；
43.第三步，将水泥加入湿土中，拌和均匀，然后加入偏高岭土，继续拌和均匀；
44.第四步，按照水泥质量的62.5％称取第一步提前配置的naoh溶液，将其加入第三步的拌合物中，拌和均匀后，即可得到所需的偏高岭土水泥土混合料，将混合料分多次加入直径39.1mm，高度80mm的模具中，制备出偏高岭土水泥土试样，标准养护28d后，开展无侧限抗压强度试验，得到偏高岭土水泥土试样的无侧限抗压强度。
45.对比方法二：
46.第一步，提前配置浓度为20％的naoh溶液，静置24h以上；
47.第二步，按最优含水率22％将水加入干土中，制备出湿土，密封保存24h以上；
48.第三步，将水泥加入湿土中，拌和均匀，并静置0.5h，然后加入偏高岭土，继续拌和均匀；
49.第四步，按照水泥质量的62.5％称取第一步提前配置的naoh溶液，将其加入第三步的拌合物中，拌和均匀后，即可得到所需的偏高岭土水泥土混合料，将混合料分多次加入直径39.1mm，高度80mm的模具中，制备出偏高岭土水泥土试样，标准养护28d后，开展无侧限抗压强度试验，得到偏高岭土水泥土试样的无侧限抗压强度。
50.对比方法三：
51.第一步，提前配置浓度为20％的naoh溶液，静置24h以上；
52.第二步，将干土与水泥拌和均匀，然后按最优含水率22％将水加入干土和水泥的混合物中，并拌和均匀；
53.第三步，将偏高岭土加入第二步的拌合物中，并拌和均匀；
54.第四步，按照水泥质量的62.5％称取第一步提前配置的naoh溶液，将其加入第三步的拌合物中，拌和均匀后，即可得到所需的偏高岭土水泥土混合料，将混合料分多次加入直径39.1mm，高度80mm的模具中，制备出偏高岭土水泥土试样，标准养护28d后，开展无侧限抗压强度试验，得到偏高岭土水泥土试样的无侧限抗压强度。
55.从图5可以看出，按照本发明的制备方法所制备的偏高岭土水泥土试样的无侧限抗压强度(4.84mpa)明显高于对比方法一(3.45mpa)、对比方法二(3.17mpa)和对比方法三(3.72mpa)。