一种用于筑路和生产环保免烧砖的液态固土胶的生产和应用

本发明涉及一种无机化工产品的制造和在建筑领域的应用，具体地说是用多种无机化工原料经过化学反应生成的胶体产品配方和制备工艺；特别是指在筑路和生产建筑用砖方面的应用。

本发明的目的是基于在建筑领域长期使用的烧结粘土砖即红砖在生产过程中要使用大量优质粘土，直接破坏耕地和毁坏良田；生产中要消耗大量优质煤，浪费能源并造成环境污染。而现在推行的振动式水泥砖或水泥砌块抗压强度低、吸水性和抗冻融性差，难以取代红砖。用本发明的液态固土胶制砖不侵占农田，原料来源广泛，可以是建筑垃圾、化工厂矿山废物、山砂土、沙漠、石粉或粉煤灰等；生产过程免烧免蒸，符合环保的要求；生产量即生产规模可以达到年产一亿块，而投资总额远比红砖投资要低，尤其是制成的标准砖其性能指标完全达到红砖的国家标准(GB5101-2003)。

在我国已经公开的发明专利中，与液态固土胶属同类的产品很多，或称为土壤固化剂，或称凝固剂、固土王等，有代表性的如：CN0132282、CN1632054等，用了许多种价格昂贵的化工原料难于配制；其它如：CN1746432、CN1632055等，或是用大量矿渣、粉煤灰，或用多种有机、无机物组成的胶凝材料，或是用水泥熟料，这些不是原料难得就是性能不稳定，难于用在规模性生产实践，因而在实际操作中是缺乏可行性的。

本发明的原理是：首选性能稳定的无机原料为主体材料，配伍选用强碱和弱碱搭配，也就是相似的碱类碱土类盐按比例配合，这些盐碱中含有的元素为钾，钠，硅，镁等，整体呈碱性状态；同时添加足量的含有碱性铝酸盐，氟化物，用上述的碱性物激活铝酸盐并增加后期强度；用硅胶增加粘性达到初凝强度高；选用无机减水剂和表面活性剂达到与各种原料混溶和及时减水。本发明制砖的水泥用量仅为总重量的4～6％，配以2～3％的液态固土胶即可；比原来的水泥砖，水泥用量减少1～1.3倍，制砖成本也极大地降低。同样用本发明的液态固土胶修筑路基，仅用4％的水泥或石灰配以4％液态固土胶就能制成符合要求的路基。

本发明的技术方案是以下述方式实现的：

1，本发明的液态固土胶其重量组成配比如下：

a-铝酸钠                            1～5％；

氟化钠(或氟化铵)                    1～10％；

液体水玻璃(浓度40％，模数2～3)      10～30％；

碳酸钠即纯碱                        2～10％；

氯化钾                              2～10％；

硫酸钠                              2～7％；

火山灰                              10～25％；

木质磺酸钠                          0.5～1％

水                                  配制到100％。

上述组成的原理是：氯化钾和碳酸钠起弱碱作用；碱性水玻璃起初期粘合作用；氟化钠起增强水泥的作用；a-铝酸钠则有激活火山灰与被其它碱激活作用，从而达到增加铝、硅比的作用。

2，本发明的工艺路线按下述实施：准确称量上述物料后，将木质磺酸钠加入到水玻璃液体中，强力搅拌，并不用等到全部溶解，就可以将火山灰全部加入，充分搅拌成均匀粘稠粥状物，再加入除a-铝酸钠以外的其它物料(不分先后)，搅拌混匀，最后加入a-铝酸钠，成为乳白色均匀胶体。用计算量清水稀释得到成品(温度不限)。

产品理化性能如下表：

  名称   技术指标   钠离子(Na+)   0.4～1.2   铝离子(Al+++)   0.8～1.8   钾离子(K+)   0.1～0.4   pH   7.5～8.5   密度   1.1～1.2   固形物   50～60％

本产品小包装为塑料桶包装，大包装可用罐车。本产品无毒，无味，呈弱碱性，腐蚀性不强。生产过程中无三废排放，是一种环保型产品。

所述的火山灰是火山喷出的细小碎屑，经沉积和凝结形成火山凝灰岩，含大量铝，硅等，是制造水泥和耐火材料的原料，在中国内蒙和东北很普遍。

下面是生产本产品的具体实施例：

一，制备1kg液态固土胶方法：

配方：a-铝酸钠    30g；

氟化钠            60g；

液体水玻璃        250g；

碳酸钠(纯碱)      60g；

氯化钾            60g；

硫酸钠            50g；

火山灰            100g；

木质磺酸钠        10g；

自来水等清洁水    380ml。

制造方法：在2000毫升的烧杯中，加入液体水玻璃250克，准备一枝硬木或钢制或玻璃搅拌棒，加入木质磺酸钠10克；强力搅拌3～5分钟，一次性倾入火山灰100克，强力搅拌10分钟以上，陆续加入氟化钠60克；碳酸钠60克；氯化钾60克；硫酸钠50克；其间要求不停地搅拌，形成粘稠粥样胶体，此时加入a-铝酸钠30克，搅拌直到泡沫消失。人工搅拌是十分费力的，最好用电动搅拌，其间缓慢注入清水380毫升，最终形成白色乳状液体，罐装并密封储存。

二，制备1吨液体固土胶的方法：

配方：a-铝酸钠    15kg；

氟化钠            30kg；

液体水玻璃        250kg；

碳酸钠            80kg；

氯化钾            80kg；

硫酸钠            40kg；

火山灰            150kg；

木质磺酸钠        10kg；

自来水等清洁水    345kg；

在1.5方带有电动搅拌器的搪瓷反应釜(可不带加热套)中，注入液体水玻璃250公斤，开动搅拌，加入木质磺酸钠10公斤；搅拌10分钟以后加入火山灰150公斤，搅拌20分钟后，依次加入氟化钠30公斤；碳酸钠80公斤；氯化钾80公斤；硫酸钠40公斤，再加入a-铝酸钠15公斤搅拌直到液体表面平稳，其间开始加入清水到345公斤搅拌均匀。出釜装塑料桶密封保存。

本发明的主要应用之一是在多种固体废料中添加少量液态固土胶，在制造标砖或多孔砖时极大地减少水泥的用量。现时广泛流行的水泥砌块，需要用10-15％的高标号水泥，砂石料应符合国家标准，并从中应加有一定数量的大颗粒骨料，原料要求高，大量固体废料得不到应用，产品各项性能指标只能达到国家最低标准。

用本发明制砖，其工艺路线是：选用压力式制砖机，这种机型可以是机械式或液压式，单位面积承受压力不低于22MPa/cm2。在各种型号混凝土搅拌机中，加入按重量配比的基料，所说的基料可以是砂土、粉煤灰、山砂土、建筑垃圾、煤矸石；也可以是海沙或化工厂废物如锰矿粉渣、磷石膏渣、电石渣；还可以是铁矿粉渣或是它们中的两种或多种混合料，再加入按重量比4～6％的325号水泥，搅拌过程中加入2～3％的液体固土胶液，配水到含水量为8～12％，在制砖生产实践中，只要用手攥成团，手一松泥团散开就表示水分适合，然后用压力机压成各种砖形，如盲孔砖、标准砖等。

下述实施例可以说明：

1，在800吨四柱液压机上，生产标准砖即24×11.5×5cm标准砖，每次26块，单位压强为25.6MPa，一块标砖重量为2500g，基料为含土量在20％的北川地震倒塌的建筑垃圾，加入325号水泥量为100g(占4％)，液态固土胶50g(占2％)，含水量为7％，压成砖后当时可以码放13层，6小时表干，7天可以通过检测。

2，在200吨机械式压力机上，单砖受压100吨，基料为河北省三河市电厂粉煤灰和冀县石粉，用3％的水泥(325号)，3％的液体固土胶，压力成形，15天检测，结果全都达到红砖标准.检测结果和红砖国家标准对照如下：

  检验项目   GB5101-2003烧结砖标准   用本发明制砖检验值   抗压强度   平均值＞10.0MPa   平均值＝13.2MPa   强度标准值fk＞6.5MPa   强度标准值fk＝9.03MPa   抗冻融性   质量损失＜2％   质量损失0.9％   抗风化饱合系数   平均值＜0.85最大单块＜0.87   平均值0.77最大单块0.85   结论   全部合格

用本发明在北京顺义北小营修筑300米路段，该路原为黄土路，要求修成宽6米的沥青路面，达到三级公路水平。方法是用挖掘机翻松原来经过人行车走而踩实的土路，挖出虚土形成路床，不必从外地运入石子，只要回填原来的黄土，按土方量加入4％的325号水泥和4％的液态固土胶，计量洒水，再经过旋耕犁反复旋耕，平整路面，用32吨带振动式的压路机反复碾压，中间要求用水保养，7天后实测抗压强度可以达到3.2MPa，其它工艺同传统筑路方法，该路经过5年仍在使用。

用本发明确定的配方经过小试，中试可以说满足了修路的多种要求，目前已经在四川绵阳建厂。