碩士新型無(wú)熟料鋁合金固化劑研制及其固化土力學(xué)性能試驗(yàn)

長(zhǎng)安大學(xué)本論文經(jīng)答辯委員會(huì)全體委員審查,確認(rèn)符合長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文質(zhì)量要求。答辯委員會(huì)簽名：主任：委員：導(dǎo)師：答辯日期：原創(chuàng)性聲明本人聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果。參與同一工作的其他同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。簽名：日期：本論文使用授權(quán)說(shuō)明本人完全了解長(zhǎng)安大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留論文及送交論文復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容。（保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：導(dǎo)師簽名：日期：長(zhǎng)安大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文新型無(wú)熟料鋁合金固化劑研制及其固化土力學(xué)性能試驗(yàn)研究姓名：導(dǎo)師：學(xué)科專業(yè)：長(zhǎng)安大學(xué)土木工程學(xué)院2015年5月ADissertationSubmittedtoShanghaiUniversityfortheDegreeofMasterinCivilEngineeringThedevelopmentofnewnon-clinkerincorporatingsodaresiduecuringagentandexperimentalstudyonitssoil’smechanicalpropertiesM.D.Candidate:Supervisor:Major:StructureEngineeringDepartmentofCivilEngineering,ShanghaiUniversityFeb.2014摘要堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，是我國(guó)一項(xiàng)長(zhǎng)期的基本國(guó)策?？沙掷m(xù)發(fā)展道路的核心是資源的循環(huán)利用，而工業(yè)廢棄物作為一種特殊資源，如何將其變廢為寶，走廢棄物資源化道路，是一個(gè)非常具有現(xiàn)實(shí)意義的研究課題。鋁合金和脫硫石膏都是我國(guó)常見(jiàn)的兩種工業(yè)廢棄物，鋁合金是氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，脫硫石膏是由火力發(fā)電廠煙氣脫硫產(chǎn)生的廢料。多年來(lái)，這兩種固體廢棄物的綜合利用水平較低，最常用的處理方法就是就地堆積，然而這不僅占用耕地，而且破壞生態(tài)環(huán)境。本課題首先綜合利用鋁合金、礦渣、粉煤灰作為主要原材料，并摻入適量的脫硫石膏及復(fù)摻少量激發(fā)劑進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，采用球磨工藝進(jìn)行深加工，充分激發(fā)其活性，研制出一種能在物理力學(xué)性能方面基本取代32.5標(biāo)號(hào)復(fù)合水泥技術(shù)要求的土壤固化劑——新型無(wú)熟料鋁合金固化劑。然后對(duì)新型無(wú)熟料鋁合金固化劑進(jìn)行正交試驗(yàn)，探討了各種原材料摻量對(duì)其強(qiáng)度、安定性、標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量和凝結(jié)時(shí)間的影響，并根據(jù)強(qiáng)度和安定性等優(yōu)選出最佳配合比。為了進(jìn)一步了解最佳配合比下的新型無(wú)熟料鋁合金固化劑性能，對(duì)其養(yǎng)護(hù)條件、耐久性能、水化熱及微觀等方面進(jìn)行進(jìn)一步分析，最終發(fā)現(xiàn)該固化劑的水化產(chǎn)物與水泥相似。通過(guò)對(duì)5種摻入比的新型無(wú)熟料鋁合金固化土進(jìn)行14d、28d、90d三種齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、劈裂抗拉試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)研究了新型無(wú)熟料鋁合金固化土的工程特性，并對(duì)新型無(wú)熟料鋁合金固化土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系等方面的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，為該新型固化劑材料在實(shí)際工程方面的應(yīng)用提供理論支撐。最后將新型無(wú)熟料鋁合金固化土與同標(biāo)號(hào)復(fù)合水泥土進(jìn)行14d、28d、90d齡期的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)其結(jié)果進(jìn)行分析，從而確定研究該固化劑作為土壤固化劑的可行性。此外從新型無(wú)熟料鋁合金固化劑遇水后所產(chǎn)生的一系列化學(xué)反應(yīng)及其與土發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)的增強(qiáng)機(jī)理出發(fā)，結(jié)合鋁合金的強(qiáng)堿性作用問(wèn)題，探討了新型無(wú)熟料鋁合金固化土力學(xué)性能的影響機(jī)理。關(guān)鍵詞：鋁合金；脫硫石膏；固化劑；抗壓、抗拉強(qiáng)度；壓縮性能；三軸壓縮ABSTRACTAdheretotheroadofsustainabledevelopmentisalong-termbasicnationalpolicy.Thesustainabledevelopment'scoreisrecyclingutilizationofresources,industrialwastes,asaspecialresources,howtochangeitintoresources,andalongwithrecyclingroad,isaresearchtaskwithrealisticmeaning.Thesodaresidueandthefluegasdesulfurization(FGD)gypsumarecommontypesofindustrialreject.Thesodaresidueistheindustrialwasteinthepuresodaprocesswhichwasproducedbytheammonia-sodamethod,theFGDgypsumisakindofby-producedinthepowerstations.Overtheyears,thesetwokindsofsolidwastewithalowlevelofcomprehensiveutilization,andthemostcommonlyusedprocessingmethodisin-situaccumulation.However,theprocessingmethodthatusedinin-situaccumulationnotonlytheoccupationofcultivatedland,anddestructionofecologicalenvironment.Firstlysodaresidue,slagandflyashweretakenasmainrawmaterial,appropriateamountdesulfurizedgypsumwasmixedandalittleactivatorwascompoundaddition,theballmillprocessforfurtherprocessing,fullyarousingtheiractivitytopreparesoilstabilizer—newnon-clinkerincorporatingsodaresiduecuringagentwithreachingthetechnicalrequirementsof32.5compositecementonphysicalandmechanicalperformance.Basedon

orthogonal

test,weexploredthedosageofallkindsofmineralsimpactontheperformanceofclinker-freecementingmaterial,suchasstrength,stability,standardconsistencywaterquantityandsettingtime.Wegot

thebest

ofthe

the

mixdesignaboutthe

mineralcomposition.Inordertofurtherstudythebestproportionofthenewtypenonclinkersludgecuringagentperformance,sothearticlemaintenanceanddurability,hydrationheatandmicroscopicwereanalyzed.Finallywefoundthatthehydrationproductsofthiscuringagentissimilartothecement.Inordertostudytheengineeringcharacteristicsofthenewnon-clinkerincorporatingsodaresidue-stabilized-soil,throughsettingupfivekindsofmixingratioofthenewnon-clinkerincorporatingsodaresiduecuringagentfromthesoilconsolidation14d,28dand90dthreeagesofunconfinedcompressivestrengthtest,splittingtensiletest,compressiontest,triaxialcompressiontest,andthenewnon-clinkerincorporatingsodaresidue-stabilized-soil'scompressivestrength,tensilestrength,shearstrengthandstress-strainrelationshipoftestresultswereanalyzedtoprovidetheorysupportonthenewcuringagentmaterialsinpracticalengineeringtheapplication.Theauthorcontrasted14d,28dand90d'stestresultsbetweenthethenewnon-clinkerincorporatingsodaresidue-stabilized-soilandthesamelabelcompositecement-soil,thusfurtherstudyingthecuringagentasthefeasibilityofsoilstabilizer.Fromthemechanismsofstrengtheningofaseriesofchemicalreactionswasproducedbythenewnon-clinkerincorporatingsodaresiduecuringagentinwaterandwascomplexchemicalreactedinthesoil,andcombiningthestrongbasicrolefromtheproblems,probingintotheinfluencemechanismofthenewnon-clinkerincorporatingsodaresidue-stabilized-soil'smechanicsperformance.Keywords:sodaresidue;desulfurizationgypsum;curingagent;compressionstrength，tensilestrength;compressionperformance;triaxialcompressiontest目錄TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc14552摘要 iHYPERLINK\l_Toc8081ABSTRACT iiHYPERLINK\l_Toc17484第一章緒論 1HYPERLINK\l_Toc114141.1課題的研究背景及意義 1HYPERLINK\l_Toc32511.1.1自然資源的過(guò)度開(kāi)采和工業(yè)廢渣堆積問(wèn)題 1HYPERLINK\l_Toc31021.1.2傳統(tǒng)土壤固化劑存在的不足 2HYPERLINK\l_Toc119191.2土壤加固技術(shù) 3HYPERLINK\l_Toc95571.2.1土壤固化技術(shù)的概念 3HYPERLINK\l_Toc97681.2.2土壤固化劑的分類 4HYPERLINK\l_Toc138081.3國(guó)內(nèi)外研究概況 8HYPERLINK\l_Toc191381.3.1國(guó)內(nèi)外鋁合金研究利用情況 8HYPERLINK\l_Toc38381.3.2國(guó)內(nèi)外脫硫石膏研究利用情況 9HYPERLINK\l_Toc32361.3.3國(guó)外土壤固化劑的研究情況 11HYPERLINK\l_Toc320821.3.4國(guó)內(nèi)土壤固化劑的研究情況 13HYPERLINK\l_Toc217091.4論文研究的主要內(nèi)容和技術(shù)路線 16HYPERLINK\l_Toc321951.4.1研究的主要內(nèi)容 16HYPERLINK\l_Toc227391.4.2創(chuàng)新點(diǎn) 16HYPERLINK\l_Toc209241.5論文組織結(jié)構(gòu) 17HYPERLINK\l_Toc25830第二章實(shí)驗(yàn)材料和方法 19HYPERLINK\l_Toc74672.1原材料 19HYPERLINK\l_Toc73622.1.1脫硫石膏 19HYPERLINK\l_Toc275812.1.2鋁合金19HYPERLINK\l_Toc1862.1.3礦渣 20HYPERLINK\l_Toc149552.1.4激發(fā)劑 20HYPERLINK\l_Toc166402.1.5試驗(yàn)土 21HYPERLINK\l_Toc314432.1.6水泥 21HYPERLINK\l_Toc1812.2實(shí)驗(yàn)方法 22HYPERLINK\l_Toc42682.2.1新型無(wú)熟料鋁合金固化劑配制方法 22HYPERLINK\l_Toc106692.2.2正交試驗(yàn)23HYPERLINK\l_Toc77542.2.3水化熱試驗(yàn)25HYPERLINK\l_Toc201472.2.4無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 26HYPERLINK\l_Toc27912.2.5劈拉強(qiáng)度試驗(yàn) 27HYPERLINK\l_Toc177742.2.6壓縮試驗(yàn)方法 29HYPERLINK\l_Toc5472.2.7三軸壓縮試驗(yàn) 31HYPERLINK\l_Toc6682第三章新型無(wú)熟料鋁合金固化劑的研制 35HYPERLINK\l_Toc284453.1正交試驗(yàn) 35HYPERLINK\l_Toc173573.1.1正交試驗(yàn)結(jié)果 35HYPERLINK\l_Toc28843.1.2正交試驗(yàn)結(jié)果極差分析 36HYPERLINK\l_Toc251463.2最佳配合比的新型無(wú)熟料鋁合金固化劑研究 39HYPERLINK\l_Toc70283.2.1物理力學(xué)性能 39HYPERLINK\l_Toc89293.2.2耐久性研究 39HYPERLINK\l_Toc273883.2.3水化熱研究結(jié)果 40HYPERLINK\l_Toc205983.3最佳配合比新型無(wú)熟料鋁合金固化劑微觀分析 43HYPERLINK\l_Toc71243.3.1X射線衍射結(jié)構(gòu)分析 43HYPERLINK\l_Toc263073.3.2SEM分析 44HYPERLINK\l_Toc57113.4本章小結(jié) 46HYPERLINK\l_Toc26830第四章新型無(wú)熟料鋁合金固化土的工程特性研究 47HYPERLINK\l_Toc160184.1無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析 47HYPERLINK\l_Toc192484.2劈拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析 48HYPERLINK\l_Toc231724.3壓縮試驗(yàn)結(jié)果分析 50HYPERLINK\l_Toc123324.4三軸壓縮性狀分析 52HYPERLINK\l_Toc144544.5固化土強(qiáng)度形成機(jī)理分析 57HYPERLINK\l_Toc8624.6本章小結(jié) 58HYPERLINK\l_Toc21737第五章固化土力學(xué)性能對(duì)比分析研究 60HYPERLINK\l_Toc68325.1無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度對(duì)比結(jié)果分析 60HYPERLINK\l_Toc262605.2抗拉強(qiáng)度對(duì)比分析結(jié)果 61HYPERLINK\l_Toc15225.3壓縮試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析 62HYPERLINK\l_Toc201355.4三軸壓縮性狀對(duì)比分析 63HYPERLINK\l_Toc189875.5本章小結(jié) 68HYPERLINK\l_Toc9601第六章研究結(jié)論和展望 70HYPERLINK\l_Toc234746.1本課題主要研究結(jié)論 70HYPERLINK\l_Toc97196.2設(shè)想與展望 71HYPERLINK\l_Toc28752參考文獻(xiàn)73第一章緒論1.1課題的研究背景及意義近年來(lái)，隨著大量工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和使用，隨之而來(lái)的各種工業(yè)廢棄物給人類賴以生存的環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)，環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)讓我們?yōu)楣I(yè)發(fā)展付出了巨大的代價(jià)。于是，開(kāi)發(fā)和充分利用各種工業(yè)廢棄物成為了當(dāng)今世界的重要課題。我國(guó)自然資源并不豐富，并且人均占有量?jī)H為世界水平的l/2，屬中下等水平，而且由于粗放式經(jīng)營(yíng)，資源利用率低，浪費(fèi)嚴(yán)重，所以工業(yè)固體廢棄物資源化是最符合實(shí)際的處理方法，不僅能收回有用的物質(zhì)和能源，還能大大減輕固體廢渣對(duì)環(huán)境的危害，從而能夠產(chǎn)生巨大的社會(huì)效益和利益[1]。1.1.1自然資源的過(guò)度開(kāi)采和工業(yè)廢渣堆積問(wèn)題建材產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)是礦產(chǎn)資源產(chǎn)業(yè)，我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)每年都要消耗大量的不可再生資源，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響是極為顯著的。建材產(chǎn)業(yè)作為整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，必須在循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中加以重視，才能在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。只有這樣，我國(guó)的節(jié)能減排目標(biāo)才能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。純堿是重要的化工原料，主要用于建筑材料、化工、化學(xué)農(nóng)藥、有色金屬、紡織等工業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位。目前純堿生產(chǎn)主要有天然堿法、氨堿法和聯(lián)堿法，我國(guó)純堿生產(chǎn)以氨堿法為主。而鋁合金就是堿廠利用氨堿法生產(chǎn)純堿過(guò)程中產(chǎn)生的白色固體廢料，是幾大廢渣之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)1t純堿，就會(huì)排放出約10m3的廢液，其中含廢渣300-600kg（視石灰石原料的好壞而定），這是鋁合金的來(lái)源。堿廠每年排放出大量的鋁合金，形成了鋁合金山。鋁合金山的存在不僅使場(chǎng)地周圍的土質(zhì)受到鹽漬化的侵蝕，同時(shí)鋁合金粉塵向四周擴(kuò)散，對(duì)周圍環(huán)境造成了極大的危害，并且鋁合金占用大量的土地，這樣既影響該地區(qū)生態(tài)景觀，也影響和阻礙該地區(qū)的開(kāi)發(fā)、建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2-3]。為了盡量減少對(duì)環(huán)境的影響，燃煤電廠采取多種脫硫工藝來(lái)對(duì)含有二氧化硫的廢氣進(jìn)行處理，以減少向氣中排放SO2的含量。目前大多數(shù)工廠采用的工藝較為成熟，其中應(yīng)用較為廣泛的脫硫技術(shù)是石灰石／石灰—石膏濕法脫硫工藝，但是這種工藝在處理過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生另一種工業(yè)廢物—脫硫石膏。脫硫石膏又稱排煙脫硫石膏、硫石膏或FGD石膏（FlueGasDesulphurizationGypsum，簡(jiǎn)稱FGD），是對(duì)含硫燃料（煤、油等）燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫凈化處理而得到，主要是火力發(fā)電廠、煉油廠等處理煙氣中的SO2后生成以CaSO4·2H2O為主要成分的工業(yè)副產(chǎn)物。據(jù)相關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，每年我國(guó)脫硫石膏約產(chǎn)生了1500萬(wàn)噸。據(jù)估計(jì)，到2020年中國(guó)脫硫石膏年產(chǎn)量將達(dá)到9000萬(wàn)噸，脫硫石膏的處理問(wèn)題將成為發(fā)電廠的一個(gè)重大問(wèn)題。將脫硫石膏直接填埋或堆存不僅會(huì)浪費(fèi)有限的土地，此外長(zhǎng)期堆存還有可能造成固體廢棄物滲透到地下，對(duì)地下水和地下生物產(chǎn)生二次污染，這可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)煙氣未處理時(shí)的危害程度。因?yàn)槊摿蚴啾旧硎菦](méi)有壞處的，但是當(dāng)它和有機(jī)廢物、雨水混合在一種無(wú)氧環(huán)境中就會(huì)產(chǎn)生硫化氫氣體。硫化氫氣體是一種有害氣體，低濃度會(huì)放出臭雞蛋氣味，達(dá)到較高濃度會(huì)致人死亡，如果不對(duì)脫硫石膏的處理技術(shù)加以創(chuàng)新、開(kāi)拓新的用途，進(jìn)行全面的綜合利用，必定會(huì)造成二次污染。由此可見(jiàn)，回收、再利用脫硫石膏對(duì)保護(hù)人類健康和環(huán)境是多么重要。因此，對(duì)脫硫石膏的進(jìn)一步研究也是迫在眉睫[4-8]。1.1.2傳統(tǒng)土壤固化劑存在的不足土壤是地球上最經(jīng)濟(jì)，來(lái)源最廣泛的工程材料，其開(kāi)采和加工都比較容易。如果能夠在各個(gè)領(lǐng)域的工程建設(shè)中大量使用土壤代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工程材料，就能極大地節(jié)省石子、砂礫的用量，從而抑制對(duì)自然資源的破壞性開(kāi)采，保護(hù)了山林、水源和良田等稀缺土地資源，避免了自然資源的大量消耗，對(duì)生態(tài)環(huán)境起到了積極的保護(hù)作用，保證了國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，還可避免材料的長(zhǎng)距離運(yùn)輸，節(jié)省了運(yùn)費(fèi)，降低了工程造價(jià)，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益[9]。工程技術(shù)人員在長(zhǎng)期的工程實(shí)踐中，常常采用石灰、水泥等對(duì)土壤進(jìn)行固化，但是后來(lái)逐漸認(rèn)識(shí)到采用水泥、石灰、粉煤灰等傳統(tǒng)的土壤固化劑材料存在著明顯的不足，滿足不了工程建設(shè)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要。其中水泥的不足之處：水泥固化土壤受土壤類別限制，實(shí)踐證明水泥對(duì)塑性指數(shù)高的粘土、膨脹土、有機(jī)土及鹽浸土固化效果很不理想。而且水泥的初、終凝時(shí)間無(wú)法調(diào)整，影響工程質(zhì)量。水泥與土壤從加水拌合到碾壓終了的時(shí)間稱之為延遲時(shí)間（該時(shí)間是按國(guó)家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的），作為固結(jié)砂石的建筑材料不可能為固化土壤而調(diào)整初、終凝時(shí)間。在生產(chǎn)實(shí)踐中，有很多工程由于各種條件限制，施工時(shí)要求有足夠的延遲時(shí)間來(lái)完成各個(gè)工序，而水泥與土壤拌合后，為保證固化體的強(qiáng)度不受損失，要求在3-4小時(shí)的延遲時(shí)間內(nèi)完成養(yǎng)護(hù)前的各個(gè)工序。但是水泥無(wú)法滿足這種施工時(shí)的要求，因此施工質(zhì)量往往受到影響。石灰的不足之處：與土壤構(gòu)成的固化土強(qiáng)度形成緩慢，往往影響施工進(jìn)度；石灰固化體的強(qiáng)度與石灰的摻入量在一定范圍內(nèi)成正比，若摻量超出范圍，則固化體的強(qiáng)度反而會(huì)下降，因此，對(duì)于固化體強(qiáng)度要求較高的工程，石灰土的效果就不太理想。石灰固化土干縮大、失水易開(kāi)裂、浸水易軟化、水穩(wěn)性差，它是各種半剛性材料中收縮性較大的材料，也是易受水影響產(chǎn)生軟化的材料。而且石灰如果消解不充分，會(huì)使紅色粘土路面產(chǎn)生膨脹。石灰-粉煤灰的不足之處：早強(qiáng)性差，明顯影響施工的進(jìn)度和質(zhì)量，再加上粉煤灰的固有特性，固化土的水穩(wěn)定性較差[10]。因此，在保證工程質(zhì)量的前提下減少砂、礫和石料的用量，充分利用工程建設(shè)中的各種土料，減小對(duì)自然資源的破壞開(kāi)采，并尋找一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型化學(xué)加固材料具有重要的意義。在工程材料領(lǐng)域，目前世界各國(guó)的工程師們正努力開(kāi)發(fā)實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的土壤固化新材料—土壤固化劑，系統(tǒng)地研究土壤固化劑的性能及固化機(jī)理，并拓展新的應(yīng)用方向。目前，我國(guó)己經(jīng)充分地認(rèn)識(shí)到了節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的重要性，并對(duì)此高度重視。在當(dāng)前實(shí)施的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略中，明確提出了加快建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)的要求。如果將廢棄物鋁合金和脫硫石膏復(fù)合加以適量激發(fā)劑制備成具有符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的固化劑并研究其力學(xué)性能，具有很現(xiàn)實(shí)的意義，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境，符合“資源節(jié)約、環(huán)境友好”型社會(huì)的要求。1.2土壤加固技術(shù)1.2.1土壤固化技術(shù)的概念土壤加固包含土壤固化和土壤穩(wěn)定，而土壤穩(wěn)定不等同于土壤固化，一個(gè)強(qiáng)調(diào)固化土的板體性，另一個(gè)是強(qiáng)調(diào)固化土的穩(wěn)定性，二者既有交叉又有區(qū)別。土壤固化是指通過(guò)某種措施將碎散的土壤顆粒固結(jié)為具有一定強(qiáng)度的整體性物質(zhì)，經(jīng)過(guò)固化改良后的土可以稱為固化土。固化土與天然土的最大區(qū)別就是整體性和碎散性的區(qū)別。文中用到的土壤固化劑的加固應(yīng)該是都包含著幾方面的功能，而各種不同的固化劑側(cè)重點(diǎn)不同。大部分固化劑的作用效果確切地說(shuō)應(yīng)該是土壤的固化[11]。土壤固化技術(shù)是通過(guò)某種技術(shù)手段使碎散的土壤顆粒固結(jié)為具有一定強(qiáng)度的板體性物質(zhì)。土壤固化技術(shù)的出現(xiàn)為我們改善天然土的工程性質(zhì)提供了可能。土壤固化技術(shù)由來(lái)已久，包括機(jī)械、化學(xué)、綜合等多種手段，以結(jié)構(gòu)力學(xué)、膠體化學(xué)、表面化學(xué)為理論基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于建筑地基處理、堤壩工事、垃圾填埋、防風(fēng)固沙等多個(gè)領(lǐng)域。土壤固化技術(shù)的最大特點(diǎn)是可以對(duì)產(chǎn)地豐富的原材料進(jìn)行改良，使其滿足工程技術(shù)要求。用于固化土壤的材料最初是石灰、粉煤灰、水泥等或者其中幾種的組合，后來(lái)發(fā)展到現(xiàn)在的可以批量生產(chǎn)的土壤固化劑[12]。1.2.2土壤固化劑的分類土壤固化劑是指能夠改善和提高土壤工程技術(shù)特性的土工復(fù)合型材料，在常溫下可以直接膠結(jié)土體中的土壤顆粒表面，或能夠與粘土礦物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)的土壤硬化劑。概括來(lái)說(shuō)，土壤固化實(shí)際上是將外摻劑加入土體進(jìn)行化學(xué)處理，能夠快速而顯著地改善土壤的組成和物理—力學(xué)性質(zhì)。使之具有強(qiáng)度高、收縮量小、顆粒間孔隙小、壓實(shí)度高的工程特性，且不會(huì)出現(xiàn)“再次泥化”現(xiàn)象，能夠很好地符合工程技術(shù)的要求。采用土壤固化劑加固土，可以利用天然土壤作為主要的建筑材料，就地取材而不需要長(zhǎng)途運(yùn)輸，且開(kāi)采和施工都比較容易，具有適用范圍廣、性能穩(wěn)定、施工周期短、施工工藝簡(jiǎn)單且工程造價(jià)低等方面優(yōu)點(diǎn)，因而土壤固化劑在各級(jí)公路、高速鐵路、建筑地基、水利工程、機(jī)場(chǎng)跑道等方面均有廣闊的應(yīng)用前景，而且其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常顯著[12-14]。目前，對(duì)于土壤固化劑分類的方法因劃分標(biāo)準(zhǔn)不同而有所差別。我國(guó)1998年頒布的《固化類路面基層和底基層的技術(shù)規(guī)程》根據(jù)使用形態(tài)的不同，將固化劑分為液粉類土壤固化劑和粉狀土壤固化劑[15]。粉狀土壤固化劑是由無(wú)機(jī)鹽粉末，同時(shí)摻入適量的水泥、石灰、粉煤灰等，兩者共同作用，以改善和提高土壤中土壤的工程性質(zhì)。液粉類土壤固化劑是由無(wú)機(jī)鹽配制成的溶液中并摻入適量的水泥、粉煤灰、石灰等組成混合料，同時(shí)摻入土壤中改善和提高土壤技術(shù)性能的液體和粉狀材料。此后隨著大量固化劑產(chǎn)品的出現(xiàn)，上述分類方法已經(jīng)不能包括所有的固化劑產(chǎn)品[16]。隨著人們對(duì)于固化劑研究的深入，按照發(fā)展過(guò)程、化學(xué)成分及固化機(jī)理，土壤固化劑又可分為無(wú)機(jī)類、有機(jī)類、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合類和生物酶類。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)的研究進(jìn)展、實(shí)際的使用情況和市場(chǎng)需求來(lái)看，無(wú)機(jī)類土壤固化劑的研究和推廣應(yīng)用占主導(dǎo)地位[17]。1、無(wú)機(jī)結(jié)合料類土壤固化劑無(wú)機(jī)結(jié)合料類土壤固化劑一般為固體粉末狀，包括主固化劑和助固化劑兩種成分。主固化劑一般包括水泥、石灰、粉煤灰、各種礦渣、煤矸石等；助固化劑包括作為激發(fā)劑的各種酸類、硫酸鹽、其它無(wú)機(jī)鹽和少量的表面活性劑等有機(jī)材料復(fù)配而成。由于主固化劑材料的不同，可將其分為水泥基土壤固化劑、石灰基土壤固化劑和綜合類土壤固化劑。無(wú)機(jī)結(jié)合料類土壤固化劑固化土的性能比較穩(wěn)定，正常情況下其性能可以維持30-50年基本無(wú)變化。這類固化劑利用了一些工業(yè)和建筑廢料，且施工簡(jiǎn)單，其應(yīng)用不僅環(huán)保節(jié)能，而且工程造價(jià)低，因此備受建設(shè)單位的青睞。但是實(shí)踐證明，此類固化劑也有不足之處，比如早期強(qiáng)度低，影響工程進(jìn)度；受環(huán)境和溫度的影響較大，容易產(chǎn)生裂縫；固化后的土壤呈堿性，對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生不良影響等。因此，許多工程師開(kāi)始研究對(duì)無(wú)機(jī)結(jié)合料類土壤固化劑的改型和改性，揚(yáng)長(zhǎng)避短。無(wú)機(jī)類土壤固化劑的研發(fā)多集中于對(duì)水泥、石灰、粉煤灰和礦渣等傳統(tǒng)固化材料的改型和改性，使其成為具有一定綜合穩(wěn)定性能的固化材料，或通過(guò)模擬這些材料的工藝、組分和固化機(jī)理，針對(duì)具體的性能指標(biāo)和要求，研發(fā)高效、經(jīng)濟(jì)和實(shí)用的新型土壤穩(wěn)定材料。就我國(guó)目前的市場(chǎng)需求和實(shí)際使用情況來(lái)看，無(wú)機(jī)膠結(jié)類固化劑仍然占據(jù)重要的地位[18]。目前，國(guó)內(nèi)外土壤固化劑產(chǎn)品代表的產(chǎn)品主要有Aught-Set土壤固化劑、NCS土壤固化劑、路豐牌固化劑、RT固化劑、SC土壤固化劑、QJ土壤固化劑、SGL無(wú)機(jī)結(jié)合料等等。無(wú)機(jī)類土壤固化劑在固化上，主要是依靠自身的水解、水化以及其水化產(chǎn)物與土壤顆粒之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)物來(lái)提高土體的強(qiáng)度。而利用低價(jià)離子取代土壤中的鈣離子和鋁離子等，有利于土壤中硅酸鹽的聚集和礦物晶體的再形成。其固化土的基本原理就是憑借與土壤顆粒間發(fā)生的系列物理化學(xué)反應(yīng)，強(qiáng)化顆粒間的結(jié)構(gòu)連結(jié)，改善顆粒之間表界面接觸的本質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到從根本上固化、穩(wěn)定土的目的。2、有機(jī)類土壤固化劑有機(jī)類土壤固化劑大多呈液態(tài)，一般是由石油磺化而得的一類液體類土壤固化劑，目前有離子類、高分子材料類、環(huán)氧樹(shù)脂類和水玻璃類。此類固化劑的基本原理一般是通過(guò)發(fā)生化學(xué)離子交換或材料本身的聚合反應(yīng)來(lái)加固土壤。通過(guò)離子交換作用的固化劑，能使土壤顆粒的電荷與土壤水分中的電荷充分交換，發(fā)生化學(xué)離子交換反應(yīng)，減少土壤空隙、土壤毛細(xì)管和表面張力所引起的吸水作用，反應(yīng)使土壤由“親水性”變成“憎水性”，再經(jīng)過(guò)機(jī)械反復(fù)的整平、振動(dòng)和夯實(shí)等作用，提高了土壤的密實(shí)程度，形成一種新的具有高強(qiáng)度的土壤致密結(jié)構(gòu)。這類固化劑在工程中用量比較少，施工簡(jiǎn)便，對(duì)土壤的類型不是很挑剔，但是其水穩(wěn)定性差，受環(huán)境的影響比較大。目前國(guó)際市場(chǎng)上比較常見(jiàn)和知名的有機(jī)類土壤固化劑產(chǎn)品大多由石油磺化而得，其主要成分為磺化油，如有南非約翰尼斯堡公司生產(chǎn)的康耐（CON—AID）、美國(guó)SOILROCK公司的S型穩(wěn)定劑和德克薩斯州土壤控制公司的TOP-SEAL土壤固化劑。在這幾種產(chǎn)品的應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)的報(bào)道僅限于室內(nèi)試驗(yàn)和初步的分析評(píng)價(jià)，與國(guó)外相比，我國(guó)有機(jī)類土壤固化劑的研發(fā)無(wú)疑是落后的。但是，近幾年，國(guó)內(nèi)的科研人員通過(guò)不懈的努力，還是取得了一些進(jìn)展和成果。在有機(jī)類土壤固化劑中，離子溶液類土壤固化劑也是應(yīng)用比較廣泛的一類。離子溶液類土壤固化劑是含有多種強(qiáng)離子的粘稠狀液體物質(zhì)。此類產(chǎn)品以美國(guó)開(kāi)發(fā)研制的ISS2500電離子固化劑（俗稱固路寶）為代表，是一種水溶劑，呈棕黑色，具粘滯性，密度為2.0g/cm3，pH值約為1.25。除此之外，Roadgood和EN-1也是很有代表性的產(chǎn)品。此類固化劑被水稀釋后能產(chǎn)生強(qiáng)大的離子作用，使溶液具有高導(dǎo)電性。與土壤混合后，它能和土壤顆粒表面所吸附的活性陽(yáng)離子進(jìn)行強(qiáng)烈交換，使土壤擴(kuò)散層的厚度減小，電位勢(shì)降低，進(jìn)而使土壤顆粒之間的排斥能減弱，顆粒之間的空隙減小，連結(jié)加強(qiáng)。同時(shí)中和土壤顆粒表面的負(fù)電荷，使土壤顆粒失去對(duì)水的靜電吸引力，將束縛在吸附層和擴(kuò)散層內(nèi)的結(jié)合水釋放，使其轉(zhuǎn)化為自由水排出，這種電化學(xué)作用可改變粘土顆粒的雙電層結(jié)構(gòu)，永久地使土壤的親水性變?yōu)槭杷?，變得易于壓?shí)，形成穩(wěn)定的致密結(jié)構(gòu)，改良土壤的物理、機(jī)械和力學(xué)性能。3、生物酶類土壤固化劑生物酶類土壤固化劑受“土蟻塔”的啟發(fā)，人們通過(guò)對(duì)螞蟻唾液的成分和固化作用機(jī)理的研究，成功合成了生物酶類土壤固化劑。生物酶類土壤固化劑呈液態(tài)，由有機(jī)物質(zhì)發(fā)酵而成，屬蛋白質(zhì)多酶基產(chǎn)品。多數(shù)的生物酶類土壤固化劑為棕色濃縮液，有輕微的發(fā)酵味，且無(wú)毒、不燃燒。其固化機(jī)理是將生物酶類土壤固化劑按一定比例配制成水溶液后，灑入到土壤中，通過(guò)生物酶素的催化作用，經(jīng)外力擠壓密實(shí)后，提高了土壤顆粒間的凝聚力，能使土壤顆粒之間的粘合性增強(qiáng)，形成牢固可靠的致密不滲透結(jié)構(gòu)。由于生物酶類土壤固化劑有生物降解的特點(diǎn)，所以其強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的推移有所降低。由于生物酶類土壤固化劑固化土的設(shè)計(jì)壽命大約只有8年，該類固化土長(zhǎng)期的強(qiáng)度和穩(wěn)定性還有待在實(shí)際工程應(yīng)用中檢驗(yàn)。該類固化劑的代表性產(chǎn)品有美國(guó)帕爾瑪公司生產(chǎn)出高科技液態(tài)復(fù)合酶制品（簡(jiǎn)稱帕爾瑪）。帕爾瑪固化酶具有催化土壤固化和改善土壤結(jié)構(gòu)的顯著作用，是一種高效的生物土壤固化材料。當(dāng)土壤中摻入帕爾瑪固化酶時(shí)，土體中的有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)會(huì)以很快的速度產(chǎn)生致密堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)層，從而產(chǎn)生屏蔽作用，防止因吸收水分膨脹導(dǎo)致密度降低。此產(chǎn)品推出后，就引起工程技術(shù)人員的高度重視，隨著工程建設(shè)的需要和產(chǎn)品性能的不斷改進(jìn)，帕爾瑪固化技術(shù)在許多國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始出現(xiàn)該類技術(shù)，對(duì)此也作了相關(guān)報(bào)道。目前，我國(guó)對(duì)于土壤固化劑的研究主要還是集中在無(wú)機(jī)類方面，并且很多已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程中。而在有機(jī)類和酶類土壤固化劑的研發(fā)方面與國(guó)外還有較大的差距?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多還是引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)，我國(guó)自己研究也僅僅是對(duì)于其固化性能的考察，對(duì)于其固化機(jī)理的研究很少。有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合類土壤固化劑有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合類土壤固化劑是指由無(wú)機(jī)和有機(jī)材料按一定比例進(jìn)行復(fù)配而成，綜合利用無(wú)機(jī)和有機(jī)材料各自的特性，對(duì)土壤進(jìn)行物理力學(xué)改性，這既避免了使用無(wú)機(jī)材料的干縮大、易開(kāi)裂和水穩(wěn)性差的不足，又充分利用了有機(jī)材料的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)土壤的有效的改性，使其能夠符合工程應(yīng)用的技術(shù)要求。1.3國(guó)內(nèi)外研究概況1.3.1國(guó)內(nèi)外鋁合金研究利用情況堿氨法制堿已有140多年的歷史，但在50年代以前，全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)都沒(méi)有引起總夠的重視，沒(méi)有嚴(yán)格的控制指標(biāo)，大多數(shù)堿廠長(zhǎng)期采用混合排放的辦法，因此在世界各地產(chǎn)生了較多的鋁合金。鋁合金的大量堆放不但占用了大量的工地，而且對(duì)周圍環(huán)境也產(chǎn)生了不良的影響，給人民的生活帶來(lái)了極大的危害。圍繞著如何利用大量堆放的鋁合金，幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)外工程技術(shù)和科研人員一直在不懈的研究，也得出了眾多利用鋁合金的行之有效的方法，現(xiàn)簡(jiǎn)單闡述一下國(guó)內(nèi)外對(duì)鋁合金處理的研究現(xiàn)狀[19-21]。國(guó)外對(duì)鋁合金進(jìn)行了多方面的研究，根據(jù)各國(guó)不同的國(guó)情，對(duì)鋁合金有不同方面的利用，取得的效果也是顯著的。前蘇聯(lián)堿廠大多建在內(nèi)地，鋁合金的堆放對(duì)周圍環(huán)境影響較大，所以對(duì)鋁合金進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。如前蘇聯(lián)的斯捷利塔馬克純堿廠在70年代曾進(jìn)行了將鋁合金用作水泥和其他建筑材料的試驗(yàn)與生產(chǎn)的工作。該廠利用經(jīng)過(guò)雨水淋洗、氯化物降低并長(zhǎng)期晾曬的廢渣進(jìn)行試驗(yàn)，證明了可以制取符合當(dāng)時(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，曾經(jīng)建成年產(chǎn)8萬(wàn)噸的實(shí)驗(yàn)廠進(jìn)行生產(chǎn)。烏克基輔建筑工程學(xué)院首先研制成功了鋁合金混凝土，并召開(kāi)了兩屆鋁合金膠結(jié)材料與混凝土國(guó)際會(huì)議，對(duì)鋁合金混凝土的優(yōu)異性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益給予了高度評(píng)價(jià)和肯定，目前德國(guó)、英國(guó)、美國(guó)、加拿大、芬蘭等國(guó)家也已開(kāi)始生產(chǎn)鋁合金混凝土；波蘭將鋁合金用作土壤改良劑，鋁合金是屬于堿性的物質(zhì)，波蘭又有相當(dāng)面積的酸性土壤，這為利用鋁合金創(chuàng)造了有利條件，將鋁合金壓濾、干燥、高溫煅燒，可作鈣鎂肥和土壤改良劑用作土壤改良劑，這樣不僅大大降低了土壤的酸性，而且提供了Ca、Si等植物需要的成分；眾所周知日本陸地比較缺乏，因而將氨堿廠都建在海邊，這樣排出鋁合金正好可以作為填墊材料進(jìn)行填海造地，達(dá)到一舉兩得的效果，此法是符合日本的國(guó)情的[19-21]。由于廢渣的主含量是CaCO3，其次是CaO、SiO2等，因而制造水泥成為廢渣利用的首選項(xiàng)目，從1971年天津堿廠即開(kāi)始了鋁合金制水泥的試驗(yàn)與生產(chǎn)，建成一條年產(chǎn)4000t的生產(chǎn)線，但是廢渣制水泥的成本較其它水泥廠要高，所以并未得到廣泛的應(yīng)用。早在1977年，大連制堿工業(yè)研究所即開(kāi)始了廢渣作土壤改良劑的研究，使用了天津堿廠白灰埝經(jīng)過(guò)多年淋洗含氯較低的表層廢渣，經(jīng)過(guò)在湖南、福建、江西、云南四省紅壤地區(qū)和大連微酸性缺鈣土壤、青島地區(qū)的試驗(yàn)，取得了較好成果，并通過(guò)了市級(jí)鑒定，有一定的推廣價(jià)值。大化公司1981年在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立起利用鋁合金生產(chǎn)碳化磚裝置，龍山化工廠也進(jìn)行過(guò)類似工作，但目前仍缺乏大批量生產(chǎn)及使用的實(shí)踐。到了80年代后期，天津市新型建筑材料工業(yè)公司研究室和焦作化工三廠等單位，聯(lián)合開(kāi)發(fā)了以廢渣為主要原料，配以少量爐灰渣和硫酸鹽燒結(jié)低溫水泥的生產(chǎn)方法，亦稱鋁合金建筑膠凝材料。至此鋁合金又有了可以用來(lái)制膠凝材料的新用途，而且鋁合金還被用來(lái)圍海造地。這些方法都是鋁合金利用的比較有效的方法，但推廣的價(jià)值不是很普遍，都有一定的局限性，所以有必要找到一個(gè)既經(jīng)濟(jì)又方便，并且能大量利用鋁合金的方法，由此通過(guò)研究和試驗(yàn)就找到了將鋁合金（鋁合金土）代替一般土作為填墊材料的治理方法，在實(shí)際工程中取得了良好的效果。天津堿廠在1986年以前就協(xié)同天津市建筑設(shè)計(jì)研究院和天津機(jī)械施工公司共同就利用鋁合金代替黃土作為填墊材料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，將鋁合金單獨(dú)使用或摻入粉煤灰、石砂、黃土等輔料進(jìn)行了試驗(yàn)研究，并在塘沽天堿朝陽(yáng)新村家屬宿舍進(jìn)行了大面積應(yīng)用，取得了較好的效果。天津大學(xué)巖土工程研究所對(duì)堆積年代較久的鋁合金作為工程土應(yīng)用時(shí)的微觀結(jié)構(gòu)特性、強(qiáng)度形成的機(jī)理以及宏觀物理力學(xué)性質(zhì)都進(jìn)行了比較深入的研究。通過(guò)研究分析，找到了將鋁合金土用于大面積填墊工程的兩個(gè)基本思路：一是吹填后進(jìn)行預(yù)壓（堆載或真空預(yù)壓），二是將其晾曬風(fēng)干，再混合其它一些材料（如增鈣灰、粉煤灰、黃土、水泥等），制成復(fù)合型的鋁合金土隨后碾壓來(lái)應(yīng)用。兩種思路都用于實(shí)際的工程中，并產(chǎn)生了較好的效果?？v觀鋁合金綜合利用的各種途徑，如生產(chǎn)氧化鈣、鋁合金制水泥、鋁合金制碳化磚、鋁合金作土壤改良劑等，由于資金和場(chǎng)地問(wèn)題等多方面的因素影響了這些成果的迅速投產(chǎn)，而把鋁合金作為二次資源用于工業(yè)生產(chǎn)，固然是一條很有價(jià)值的利用途徑，但其利用量畢竟很有限，要完全處理掉多年存積和繼續(xù)不斷產(chǎn)生的堿很困難。而用鋁合金來(lái)代替回填土應(yīng)用于實(shí)際工程是處理鋁合金的一條重要出路[22-24]。1.3.2國(guó)內(nèi)外脫硫石膏研究利用情況目前在國(guó)外特別是歐洲，脫硫石膏利用率較高，且?guī)缀醵紤?yīng)用于建材行業(yè)中，大多用于生產(chǎn)各種石膏粉，也有的用來(lái)制備一些石膏制品，如砌塊、石膏板或美術(shù)制品中的雕塑?；蚺c水泥配合使用，主要作為緩凝劑。也有的用來(lái)代替水泥，在砂漿中作為膠凝材料使用。目前很多國(guó)家對(duì)脫硫石膏都有較好的利用政策，而且國(guó)外學(xué)者對(duì)脫硫石膏的研究較多，理論上解決了脫硫石膏的一系列缺點(diǎn)，且其應(yīng)用技術(shù)一直在不斷更新改進(jìn)，因此脫硫石膏得以廣泛應(yīng)用，并能快速發(fā)展[25-26]。世界上脫硫石膏應(yīng)用較為廣泛的主要有日本、德國(guó)、法國(guó)、荷蘭等國(guó)家。脫硫石膏在日本發(fā)展較早，日本是世界上最早大規(guī)模使用脫硫石膏裝置的國(guó)家，脫硫石膏利用率非常高。日本從1977年開(kāi)始，就使用90%以上的工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)紙面石膏板和纖維石膏板，此外在水泥工業(yè)中應(yīng)用量也非常大。脫硫石膏幾乎100%得到應(yīng)用，其中總用量的95%以上用在了石膏板和水泥行業(yè)中[27-28]。在德國(guó)，隨著新的生產(chǎn)技術(shù)和石膏新型建筑材料的發(fā)展，用于建筑工業(yè)領(lǐng)域的脫硫石膏約占德國(guó)石膏需求總量的一半，不但脫硫石膏已全部得到利用，而且還必須加大天然石膏的開(kāi)采量以保證建材工業(yè)的需求，因此脫硫石膏將來(lái)勢(shì)必會(huì)完全取代天然石膏用于生產(chǎn)膠凝性墻板和水泥添加劑等其他石膏制品[29-30]。在世界眾多使用煙氣脫硫裝置的國(guó)家當(dāng)中，美國(guó)是采用煙氣脫硫裝置最多的國(guó)家之一，美國(guó)排出的脫硫副產(chǎn)物比較多，目前可用的脫硫石膏卻很少，但增長(zhǎng)速度迅猛。美國(guó)脫硫石膏的應(yīng)用領(lǐng)域主要是生產(chǎn)石膏墻板，近年來(lái)應(yīng)用量增長(zhǎng)速度也較快但這兩方面的應(yīng)用相當(dāng)有限[31-32]。目前我國(guó)對(duì)脫硫石膏的綜合整治和應(yīng)用已開(kāi)始起步，但發(fā)展速度卻比較緩慢，沒(méi)有形成工業(yè)化、規(guī)?；蛯I(yè)化的生產(chǎn)。但我國(guó)在脫硫石膏應(yīng)用研究方面還是取得了一定進(jìn)展，主要是對(duì)脫硫石膏外加劑、煅燒方法與溫度對(duì)脫硫石膏性能的影響、利用脫硫石膏生產(chǎn)外墻粉刷石膏等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的研究[33-34]。彭家惠等[35]將煅燒后的脫硫石膏與粉煤灰混合，通過(guò)摻加一定量的外加劑和改變養(yǎng)護(hù)方式，來(lái)改善復(fù)合膠結(jié)材料的性能。試驗(yàn)分析得出，摻入外加劑后的復(fù)合膠結(jié)材料在澆水養(yǎng)護(hù)條件下，可以形成力學(xué)性能與耐水性均明顯優(yōu)于普通建筑石膏的新型復(fù)合膠結(jié)材料，可用于生產(chǎn)輕質(zhì)墻體材料。成先紅等[36]在水泥生產(chǎn)過(guò)程中加入一定量的脫硫石膏，不僅能對(duì)水泥起到緩凝作用，同時(shí)可以提高水泥的強(qiáng)度。SINGHM等[37]人明確提出了脫硫石膏在將來(lái)完全可以代替天然石膏的概念。在不久的將來(lái)脫硫石膏的生產(chǎn)和應(yīng)用定會(huì)迸發(fā)出巨大市場(chǎng)價(jià)值，它將成為天然石膏生產(chǎn)建材制品的替代，特別是對(duì)于天然石膏稀缺，而富有脫硫石膏資源的經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)。1.3.3國(guó)外土壤固化劑的研究情況為了滿足足生產(chǎn)生活的的需求，人們們很早就將植植物纖維和姜姜石應(yīng)用到改改良土壤的工工程性質(zhì)方面面。土作為建建筑材料，具具有原料廣泛泛，成本低廉廉等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)國(guó)內(nèi)外己有較較長(zhǎng)的應(yīng)用歷歷史。由于天天然土本身強(qiáng)強(qiáng)度低，水穩(wěn)穩(wěn)定性差，其其應(yīng)用范圍受受到限制，而而加固土可提提高土的水穩(wěn)穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)強(qiáng)度。隨著石石灰的發(fā)明，石石灰便成為土土壤的改良材材料。國(guó)外對(duì)對(duì)于加固土的的研究和應(yīng)用用，最早開(kāi)始始于1802年的法國(guó)。當(dāng)當(dāng)時(shí)的法國(guó)工工程師是使用用自凝性水泥泥加固水閘的的地下基礎(chǔ)，這這是第一次使使用水泥做固固結(jié)材料。此此后，用水泥泥作固結(jié)材料料的噴漿注射射法被廣泛使使用。1915年美國(guó)佛羅羅里達(dá)州的一一位道路承包包商，在鋪筑筑奧克（Oak）街的一段段試驗(yàn)路時(shí)，用用犁將貝殼、砂砂子和水泥等等混合在一起起，并用10t的蒸汽機(jī)將將表面壓實(shí)，無(wú)無(wú)意識(shí)地創(chuàng)造造了很可能是是世界上首次次應(yīng)用水泥加加固土的實(shí)例例。而石灰在在土壤固化方方面的使用可可以追溯到我我國(guó)五六千年年前的仰韶文文化時(shí)期。粉粉煤灰是火電電廠燃燒煤粉粉產(chǎn)生的粉狀狀灰渣，其通通常是與石灰灰、水泥等搭搭配使用，粉粉煤灰因其低低廉的價(jià)格被被廣泛應(yīng)用于于無(wú)機(jī)結(jié)合料料類路面。多多年來(lái)人們一一直在研究水水泥、石灰和和粉煤灰等無(wú)無(wú)機(jī)混合料的的混合物在固固化土方面的的特性和效果果，積累了相相當(dāng)豐富的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)[38]]。目前，國(guó)外己將土土壤固化劑廣廣泛地應(yīng)用于于公路、鐵道道、水利工程程、廢渣利用用等各個(gè)工程程領(lǐng)域當(dāng)中，并并取得了很好好的實(shí)用效果果。各國(guó)的研研究人員針對(duì)對(duì)不同的土質(zhì)質(zhì)要求，對(duì)土土壤固化劑的的研究范圍非非常廣泛，研研制出了多種種不同類型的的土壤固化劑劑。例如Milleer，P.Graand.等[39-440]對(duì)水泥泥窖粉塵cemenntkillndusst（CKD）加固土的的性能進(jìn)行了了研究，試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明CKD比生石灰固固化土壤更有有效，加入CKD后固化土的的無(wú)側(cè)限抗壓壓強(qiáng)度有明顯顯的提高，其其提高幅度與與土的塑性指指數(shù)成反比，即即土的塑性指指數(shù)越小，提提高的幅度越越大；Kamonn,M.等[41]研究究表明用Fe2O3工業(yè)廢渣和和熟石灰加固固土壤時(shí)，摻摻入適量的含含鋁煤泥（alumiinumssludgee）可以提高高固化土的早早期強(qiáng)度；Al-Raawas,A.A.等[42]利用用工業(yè)廢渣加加固膨脹土的的研究表明，銅銅礦渣會(huì)引起起膨脹，而粒粒狀爐渣和水水泥廢渣對(duì)固固化土的潛在在膨脹性有不不同程度的降降低。Nalbaantogllu，Z.[43]]研究認(rèn)為可可以用自凝性性粉煤灰（self--cemenntingflyaash）加固含有有石灰質(zhì)的膨膨脹土；Xeidaakis,GG.S.[444]研究認(rèn)認(rèn)為加固膨脹脹土?xí)r，摻入入Mg(OOH)2，可以消除除加固土體的的膨脹性；Zalihhe[45]]對(duì)粉煤灰作作為一種膨脹脹土的固化劑劑進(jìn)行試驗(yàn)研研究，研究結(jié)結(jié)果表明粉煤煤灰可以有效效改善提高膨膨脹土的強(qiáng)度度、降低塑性性，其中離子子交換反應(yīng)是是其主要的作作用機(jī)理。Shenbbaga,R.等[46]對(duì)粉粉煤灰和水泥泥混合加固淤淤泥土的配比比進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)研究，得出出了水泥和粉粉煤灰加固淤淤泥土的最佳佳摻量。Trembblay，H.等[47][[48]還分分別用RHA（ricehuskash）、水泥和和石灰穩(wěn)定紅紅土，試驗(yàn)說(shuō)說(shuō)明了與石灰灰和水泥相比比，RHA在固化紅土土方面的優(yōu)勢(shì)勢(shì)。隨著土壤固化劑的的研究不斷深深入，各國(guó)對(duì)對(duì)土壤固化劑劑的生產(chǎn)與應(yīng)應(yīng)用也日益重重視，涌現(xiàn)出出了一大批土土壤固化劑的的專業(yè)研究機(jī)機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)公公司，生產(chǎn)規(guī)規(guī)模不斷擴(kuò)大大，發(fā)展速度度非常快。與與此同時(shí)，土土壤固化劑研研究和應(yīng)用已已進(jìn)入成熟期期，土壤固化化劑已經(jīng)逐漸漸成為一種品品牌商品由專專門(mén)的企業(yè)進(jìn)進(jìn)行生產(chǎn)，并并廣泛應(yīng)用于于各個(gè)工程領(lǐng)領(lǐng)域當(dāng)中[449]。國(guó)外外對(duì)于土壤固固化劑的研究究主要集中在在兩方面，一一方面是固化化措施的研究究，包括對(duì)一一些原有固化化措施的改善善，揚(yáng)長(zhǎng)避短短，節(jié)約成本本；另一方面面是對(duì)固化土土本構(gòu)模型的的研究，通過(guò)過(guò)分析固化土土地工程特性性建立本構(gòu)模模型。總體來(lái)來(lái)說(shuō)，國(guó)外的的土壤固化劑劑技術(shù)已經(jīng)發(fā)發(fā)展的比較成成熟，許多固固化產(chǎn)品已經(jīng)經(jīng)形成一定的的規(guī)模，并且且在實(shí)踐中取取得了一定的的成功。國(guó)外外主要的土壤壤固化劑產(chǎn)品品如表1.1[500]。1.3.4國(guó)內(nèi)內(nèi)土壤固化劑劑的研究情況況國(guó)內(nèi)的土壤固化劑劑研究雖然起起步較晚，但但隨著人們對(duì)對(duì)土壤固化劑劑這種新型材材料認(rèn)識(shí)的深深入和其加固固效果的認(rèn)可可，以及國(guó)內(nèi)內(nèi)基礎(chǔ)建設(shè)高高潮的到來(lái)，為為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)展的需要要，改變?cè)擃I(lǐng)領(lǐng)域落后的現(xiàn)現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)已已經(jīng)初步開(kāi)展展了這方面的的研究工作。上上世紀(jì)80年代，國(guó)內(nèi)內(nèi)有關(guān)單位引引進(jìn)了國(guó)外高高性能的土壤壤固化劑技術(shù)術(shù)，之后國(guó)內(nèi)內(nèi)一些科研機(jī)機(jī)構(gòu)和公司開(kāi)開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外外先進(jìn)技術(shù)，并并針對(duì)我國(guó)土土壤的性質(zhì)，開(kāi)開(kāi)展了對(duì)土壤壤固化劑技術(shù)術(shù)的研究，開(kāi)開(kāi)發(fā)出了一批批新型土壤固固化劑，并取取得了一系列列的科研成果果。1998年6月30日，國(guó)家建建設(shè)部發(fā)布了了土壤固化劑劑的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)（CJ/T33070-11998）。迄今為為止，很多科科研院所、高高等院校和工工程材料的研研發(fā)企業(yè)對(duì)土土壤固化劑進(jìn)進(jìn)行了深層次次的研發(fā)，取取得了一系列列的研究成果果，并將其應(yīng)應(yīng)用在各種實(shí)實(shí)際的工程中中[52]。目前，我國(guó)的土壤壤固化劑研發(fā)發(fā)重點(diǎn)主要集集中在粉狀無(wú)無(wú)機(jī)類方面，并并取得了不少少的成果。此此類土壤固化化劑基本上都都是以水泥、石石灰、粉煤灰灰以及各種工工業(yè)廢渣等作作為主要原料料，并摻加少少量的高分子子材料，如激激發(fā)劑、保水水劑和早強(qiáng)劑劑等磨制而成成的。此類土土壤固化劑的的配方雖然有有些差異，但但其固化機(jī)理理基本一致。固固化劑可與土土壤中的礦物物質(zhì)發(fā)生溶解解、結(jié)晶、吸吸收、擴(kuò)散、再再結(jié)晶的鏈?zhǔn)绞交瘜W(xué)反應(yīng)，土土壤顆粒間具具有良好的鏈鏈接狀態(tài)，使使土壤的壓實(shí)實(shí)度、緊固度度、強(qiáng)度大幅幅增加，從而而將土體凝結(jié)結(jié)成整體堅(jiān)實(shí)實(shí)、穩(wěn)定、持持久的板塊結(jié)結(jié)構(gòu)。我國(guó)研研究人員對(duì)此此類土壤固化化劑進(jìn)行了比比較深入的研研究，例如季季節(jié)等[533]基于對(duì)早早強(qiáng)水泥、硅硅酸鹽水泥和和活性混合料料強(qiáng)度的發(fā)展展規(guī)律合理匹匹配利用，研研制出了一種種水硬性的膠膠結(jié)材料固化化劑，除含有有硅酸鹽水泥泥外，還含有有早強(qiáng)、硫酸酸鹽類激發(fā)劑劑、強(qiáng)堿性激激發(fā)劑和飽水水劑，主要包包括SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、SO3等化合物，對(duì)對(duì)其砂性土和和粘性土進(jìn)行行了試驗(yàn)研究究，試驗(yàn)結(jié)果果表明經(jīng)固化化劑加固后土土體的強(qiáng)度和和耐久性都有有所提高，固固化效果好；；梁文泉等[[54-555]研制了一一種由特殊二二氧化硅及活活性鋁、鐵等等組成的灰白白色粉末無(wú)機(jī)機(jī)膠結(jié)材料—GA新型土壤固固化劑，并對(duì)對(duì)其固化粘土土、淤泥、工工業(yè)廢渣以及及粉砂、風(fēng)化化砂等的使用用性能進(jìn)行了了研究，結(jié)果果表明效果良良好；方祥位位等[56]]對(duì)GT型土壤固化化劑改良土的的工程性質(zhì)進(jìn)進(jìn)行了研究，結(jié)結(jié)果表明GT型土壤固化化劑改良土的的抗剪強(qiáng)度、壓壓縮性和抗?jié)B滲透性等工程程特性明顯優(yōu)優(yōu)于石灰改良良土。張明[[57]研究究了水泥土中中粉煤灰外摻摻劑配方及粉粉煤灰加固土土的原理，認(rèn)認(rèn)為摻和了粉粉煤灰的固化化土試樣，在在水泥水硬性性膠結(jié)作用下下，加強(qiáng)了試試樣的結(jié)構(gòu)，使使強(qiáng)度增大，尤尤其是后期強(qiáng)強(qiáng)度增強(qiáng)明顯顯，固化土中中粉煤灰可取取代水泥15%—20%，充分利用用了粉煤灰工工業(yè)廢料，降降低了成本；；鄧安[588]用零號(hào)鋼鋼渣、高鈣灰灰、混合灰等等工業(yè)廢料作作為主要膠結(jié)結(jié)材料，以氟氟石膏等作為為激發(fā)劑，采采用球磨工藝藝進(jìn)行深加工工，充分激發(fā)發(fā)其活性，研研制出一種工工業(yè)廢料土體體膠結(jié)劑，能能極大地提高高原狀土的強(qiáng)強(qiáng)度，改善原原狀土的變形形性能，比相相同條件下42.5號(hào)普通硅酸酸鹽水泥用于于加固土的效效果更好；韓韓鳳娟等[559]研制了了一種由水泥泥、白灰以及及多種可溶性性無(wú)機(jī)鹽類組組成的粉狀固固化劑，加固固粘土的7天浸水強(qiáng)度度達(dá)3-4MPPa，明顯高于于相同用量的的水泥加固土土、石灰加固固土以及水泥泥、石灰混合合加固土強(qiáng)度度。此外，我國(guó)研究人人員對(duì)無(wú)機(jī)和和有機(jī)材料結(jié)結(jié)合的復(fù)合型型土壤固化劑劑進(jìn)行了一些些研究，并取取得了一定的的成果。此類類土壤固化劑劑是由無(wú)機(jī)類類材料和有機(jī)機(jī)類材料進(jìn)行行復(fù)配而成的的，綜合了利利用無(wú)機(jī)類材材料和有機(jī)類類材料的特性性，對(duì)土壤進(jìn)進(jìn)行改性，改改善了無(wú)機(jī)結(jié)結(jié)合料穩(wěn)定上上的強(qiáng)度、耐耐久、抗裂及及水穩(wěn)性能，使使其能夠符合合工程應(yīng)用的的技術(shù)要求。黃黃曉明等[660]用水泥泥、石灰和礦礦渣等無(wú)機(jī)結(jié)結(jié)合料的一種種或幾種的互互配物作為主主固化劑，選選用胡馬酸、馬馬來(lái)酸、氫氧氧化鈉、氟化化鈉、碳酸鈉鈉、胺基磺酸酸鹽、硫酸鋁鋁鉀和三乙醇醇胺等一種無(wú)無(wú)機(jī)結(jié)合料類類固化劑作為為助固化劑，配配制出一種TR型土壤固化化劑。從土壤壤固化劑的配配置入手，對(duì)對(duì)比分析了水水泥、石灰和和TR型土壤固化化劑對(duì)亞粘土土的固結(jié)情況況，著重討論論了固化劑的的粒度、用量量、含水率等等因素對(duì)抗壓壓強(qiáng)度的影響響規(guī)律；李迎迎春[61]]采用復(fù)合型型的固化劑，分分別對(duì)粘土和和粉土進(jìn)行了了對(duì)比試驗(yàn)研研究，在試驗(yàn)驗(yàn)中，粘土和和粉土均有活活性物質(zhì)被激激發(fā)的現(xiàn)象，有CSH凝膠生成，由于粘土中富含可被激活的活性SiO2，其效果更加明顯。彭波等[62]采用鋼廠工業(yè)廢渣（水淬渣）為原料，加入少量合成的固態(tài)催化劑，經(jīng)研磨加工而成土壤穩(wěn)定劑，其穩(wěn)定土在無(wú)側(cè)限飽水抗壓強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、凍穩(wěn)定性、劈裂強(qiáng)度等路用性能方面優(yōu)于石灰穩(wěn)定土。在有機(jī)類固化劑的的研發(fā)方面，與與國(guó)外相比，我我國(guó)目前僅停停留在實(shí)驗(yàn)室室的階段，但但也有一定的的發(fā)展，取得得了一些成果果。此類固化化劑多為液態(tài)態(tài)，有離子類類、高分子材材料類、水玻玻璃類等，此此類固化劑通通過(guò)離子交換換作用，使土土壤顆粒與水水分中的電荷荷進(jìn)行交換，使使土壤由“親水性”變成“憎水性”，再經(jīng)過(guò)機(jī)機(jī)械壓實(shí)作用用，使土體變變得緊固密實(shí)實(shí)。工銀梅[[63]等采采用用蘭州大大學(xué)開(kāi)發(fā)的高高分子類固化化劑SH固化黃土進(jìn)進(jìn)行了試驗(yàn)研研究，取得了了良好的效果果；劉瑾[664-65]]等選取丙烯烯酸等乙烯基基單體為主體體，經(jīng)過(guò)高分分子聚合反應(yīng)應(yīng)合成出了一一種新型水溶溶性高分子土土壤固化劑；；彭波等[666]根據(jù)土土的雙電層理理論研制了一一種高分子表表面活性劑液液體固化劑，其其加固土性能能優(yōu)于石灰加加固土。目前，國(guó)內(nèi)研發(fā)生生產(chǎn)此類固化化劑的公司和和科研機(jī)構(gòu)主主要有北京市市固邦水泥有有限責(zé)任公司司、大連麥克克文化學(xué)工程程有限公司、洛洛陽(yáng)路世豐土土壤固化有限限公司、北京京大學(xué)、北京京建工學(xué)院、山山東大學(xué)、浙浙江大學(xué)、化化工部晨光化化工研究院、鐵鐵道部科學(xué)研研究院開(kāi)發(fā)研研制的產(chǎn)品，目目前研制開(kāi)發(fā)發(fā)或己投入使使用的有NCS系列、DLL、EN-1、GA、HEC、HS系列、硫酸酸鹽系列和Aughtt-Set系列（Cl型、Bl型、Dl型）等，并并在黑龍江、北北京、山東、江江蘇、上海、四四川、新疆、寧寧夏、廣東等等多個(gè)省市推推廣應(yīng)用。我國(guó)的土壤固化劑劑加固土主要要應(yīng)用于交通通道路工程以以及水利渠道道防滲工程。盡盡管國(guó)內(nèi)目前前就固化材料料的研究取得得了一定的進(jìn)進(jìn)展。但由于于起步較晚等等原因，同發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)家相比比還是存在著著較大的差距距，但發(fā)展空空間巨大。隨隨著我國(guó)社會(huì)會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速速發(fā)展和城市市化進(jìn)程的加加速，各工程程領(lǐng)域?qū)こ坛滩牧闲枨蟮牡娜找嬖龃?，以以及?dāng)前建設(shè)設(shè)“資源節(jié)約、環(huán)環(huán)境友好”型社會(huì)的發(fā)發(fā)展要求，土土壤固化劑的的研究及應(yīng)用用必能帶來(lái)重重大的經(jīng)濟(jì)效效益和社會(huì)效效益。1.4論文研究究的主要內(nèi)容容和技術(shù)路線線1.4.1研究究的主要內(nèi)容容建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，實(shí)實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)濟(jì)和自然環(huán)境境的可持續(xù)發(fā)發(fā)展，是我國(guó)國(guó)在21世紀(jì)的重要要任務(wù)。本課題題根據(jù)當(dāng)前國(guó)家“節(jié)能減排”的要求，在綜合合前人研究的的基礎(chǔ)上，從從生產(chǎn)實(shí)際出出發(fā)，將廢渣渣鋁合金和脫硫硫石膏應(yīng)用在在土壤加固劑劑中，研究復(fù)復(fù)摻脫硫石膏膏和鋁合金的土壤壤固化劑性能能以及土壤固固化土的工程程特性，并進(jìn)行了較較為系統(tǒng)的研研究。主要內(nèi)內(nèi)容如下：（1）本課題基于我國(guó)堿廠廠和火力發(fā)電電廠常見(jiàn)的幾幾種工業(yè)廢棄棄物（鋁合金金、脫硫石膏膏、礦渣）研研制出來(lái)一種種土壤固化劑劑—新型無(wú)熟料料鋁合金固化劑劑，通過(guò)宏觀觀的試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)，再?gòu)奈⒂^觀角度研究其其應(yīng)用機(jī)理和和反應(yīng)產(chǎn)物，從從而為工業(yè)廢廢料循環(huán)再利利用到土壤固固化劑提供進(jìn)進(jìn)一步的理論論實(shí)證；（2）本課題研究新型土壤壤固化劑所對(duì)對(duì)應(yīng)一些新的的工程特性參參數(shù)，為以后后實(shí)際應(yīng)用提提供理論依據(jù)據(jù)；（3）本課題新型無(wú)熟料鋁鋁合金固化土土的試驗(yàn)參照照《土工試驗(yàn)驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》和和《水泥土配配合比設(shè)計(jì)規(guī)規(guī)程》，通過(guò)過(guò)與同標(biāo)號(hào)的的復(fù)合水泥對(duì)對(duì)比試驗(yàn)，從從而確定新型型無(wú)熟料鋁合合金固化劑作作為土壤固化化劑的可行性性，適用性和和實(shí)用性，從從而為該綠色色節(jié)能環(huán)保型型材料推廣應(yīng)應(yīng)用做出貢獻(xiàn)獻(xiàn)。室內(nèi)試驗(yàn)的主要內(nèi)內(nèi)容：新型無(wú)熟料鋁合金金固化劑組分分配合比正交交試驗(yàn)研究（強(qiáng)強(qiáng)度、細(xì)度、安安定性、凝結(jié)結(jié)時(shí)間）；最佳配合比下的新新型無(wú)熟料鋁鋁合金固化劑劑進(jìn)一步研究究（物理力學(xué)學(xué)性能、耐久久性、水化熱熱、微觀分析析）；新型無(wú)熟料鋁合金金固化土在14d、28d、90d三個(gè)齡期下下的試驗(yàn)研究究，抗壓抗拉拉強(qiáng)度試驗(yàn)，壓壓縮試驗(yàn)，三三軸壓縮試驗(yàn)驗(yàn)等；同標(biāo)號(hào)復(fù)合水泥土土在14d、28d、90d三個(gè)齡期下下的試驗(yàn)研究究，抗壓抗拉拉強(qiáng)度試驗(yàn)，壓壓縮試驗(yàn)，三三軸壓縮試驗(yàn)驗(yàn)等。1.4.2創(chuàng)新新點(diǎn)在水泥和混凝土的的使用中，鋁鋁合金和脫硫硫石膏都有多多年的歷史，然然而在以前的的研究中，都都是以鋁合金金或脫硫石膏膏單獨(dú)摻入到到現(xiàn)有的水泥泥基材料中，且且摻入量很有有限。因此本本課題擬充分分發(fā)揮鋁合金金和脫硫石膏膏的膠凝性質(zhì)質(zhì)和激發(fā)效應(yīng)應(yīng)配制出一種種新型無(wú)熟料料鋁合金固化劑劑并研究其固固化土的工程程特性。本課課題的創(chuàng)新點(diǎn)點(diǎn)如下：利用鋁合金、脫硫硫石膏等工業(yè)業(yè)廢渣各自的的膠凝性和激激發(fā)效應(yīng)配制制出一種新型型土壤固化劑劑；得出對(duì)應(yīng)新的固化化土控制指標(biāo)標(biāo)，從而確保保達(dá)到工程技技術(shù)要求。1.5論文組織織結(jié)構(gòu)論文按內(nèi)容共分五五章：第一章引言主要對(duì)對(duì)本課題的來(lái)來(lái)源、研究背背景以及本課課題的主要研研究工作及篇篇章組織結(jié)構(gòu)構(gòu)作了簡(jiǎn)要介介紹。主要對(duì)對(duì)國(guó)內(nèi)外關(guān)于于鋁合金、脫硫硫石膏的研究究利用情況及及國(guó)內(nèi)外土壤壤固化劑的研研究發(fā)展情況況進(jìn)行了較為為全面的綜述述和分析。對(duì)對(duì)本課題的主要要研究?jī)?nèi)容和和創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行行了細(xì)致羅列列。第二章詳細(xì)列舉了了新型無(wú)熟料料鋁合金固化劑劑、新型無(wú)熟熟料鋁合金固化土土、復(fù)合水泥泥土物理力學(xué)學(xué)性能各類試試驗(yàn)的原材料料、試驗(yàn)儀器器設(shè)備、試驗(yàn)驗(yàn)試樣制備及及養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)驗(yàn)方法。第三章主要介紹了新型型無(wú)熟料鋁合合金固化劑的的配制情況。以以鋁合金、脫硫硫石膏、粉煤煤灰為主要原原料，并摻入入適量礦渣和和一定復(fù)摻比比例的激發(fā)劑劑，研制出一一種“新型、綠色色、節(jié)能、低低碳”的土壤固化化劑。通過(guò)對(duì)對(duì)各膠凝組分分的正交試驗(yàn)驗(yàn)來(lái)確定各組組分對(duì)膠凝材材料物理力學(xué)學(xué)性能貢獻(xiàn)的的大小，并通通過(guò)進(jìn)一步研研究最佳配合合比的各種性性能（物理力力學(xué)性能、水水化熱、耐久久性及微觀分分析等）。新新型無(wú)熟料鋁鋁合金固化劑劑的研究成果果為固化土的的研究提供了了理論保障。第四章通過(guò)一系列試驗(yàn)驗(yàn)來(lái)研究新型型無(wú)熟料鋁合合金固化土的的物理力學(xué)性性能。通過(guò)對(duì)對(duì)新型無(wú)熟料料鋁合金固結(jié)土5種摻入比下下的14d、28d、90d三個(gè)齡期下的無(wú)側(cè)限抗抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)、劈裂抗拉拉試驗(yàn)、壓縮縮試驗(yàn)、三軸軸壓縮試驗(yàn)，研研究出不同摻摻入比情況下下及同一摻入入比下不同齡齡期的抗壓強(qiáng)強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)強(qiáng)度、壓縮性性能及抗剪強(qiáng)強(qiáng)度的規(guī)律。第五章通過(guò)新型無(wú)熟料料鋁合金固化土土與同標(biāo)號(hào)復(fù)復(fù)合水泥土同同摻入比同齡齡期下的對(duì)比比試驗(yàn)，研究究在相同摻入，相同齡齡期下新型無(wú)無(wú)熟料鋁合金金固化土與復(fù)復(fù)合水泥土在在抗壓強(qiáng)度、抗抗拉試驗(yàn)、壓壓縮性能及抗抗剪強(qiáng)度等兩兩者各個(gè)指標(biāo)標(biāo)的變化規(guī)律律，最終通過(guò)過(guò)比較來(lái)確定定新型無(wú)熟料料鋁合金固化劑劑替代水泥固固化劑的可行行性。第六章為總結(jié)本課題研研究的相關(guān)結(jié)論，同同時(shí)也指出論論文中尚未研研究的內(nèi)容，提提出進(jìn)一步的的研究設(shè)想。第二章實(shí)驗(yàn)材料料和方法2.1原材料2.1.1脫硫硫石膏脫硫石膏選用寧波波某電廠生產(chǎn)產(chǎn)的煙氣脫硫硫石膏。脫硫硫石膏的主要要成分為二水水石膏，呈粉粉末狀，其化化學(xué)成分見(jiàn)表表2-1，從工廠運(yùn)運(yùn)來(lái)的脫硫石石膏濕度較高高，須在烘箱箱進(jìn)行烘干處處理。脫硫石石膏的主要成成分為二水石石膏（CaSO4?2H2O），有資料料顯示，當(dāng)溫溫度在65℃時(shí)加熱，二二水石膏就開(kāi)開(kāi)始釋出結(jié)構(gòu)構(gòu)水，但脫水水速度比較慢慢。在107℃左右、水蒸蒸氣壓達(dá)971mmmHg時(shí)，脫水速速度迅速變快快。隨著溫度度繼續(xù)升高，脫脫水更為加快快，在l70—l90℃時(shí)，二水石石膏以很快的的速度脫水變變?yōu)棣痢胨啵é?CaSOO4?0.5H2O）或β—半水石膏（β-CaSOO4?0.5H2O）。因此，脫脫硫石膏在進(jìn)進(jìn)行烘干處理理時(shí)，溫度必必須控制在65℃以下，本實(shí)實(shí)驗(yàn)控制在60℃左右。烘干干后的脫硫石石膏待其冷卻卻下來(lái)之后，放放入MH-Ⅲ球磨機(jī)（帶帶鋼球）中粉粉磨15分鐘，裝入入密封桶備用用。表STYLEREF1\s2-SEQ表\*ARABIC\s11脫硫石膏的化學(xué)成成分（%）SiO2CaOAl2O3Fe2O3Na2OMgOSO3K2O其它1.5041.400.800.290.050.1255.4.2鋁合金金鋁合金選用中國(guó)石石化集團(tuán)南京京化學(xué)工業(yè)有有限公司連云云港堿廠排放放出的固體廢廢棄物，其主主要由鈣、鐵鐵、硅、鎂和少少量鋁、錳等等的氧化物組組成。鋁合金金的主要化學(xué)學(xué)成分為難溶溶的鹽類，包包括碳酸鈣、硫硫酸鈣及鋁、鐵鐵、硅的氧化化物，它們都都可以作為土土骨架的組成成部分，而碳碳酸鈣可在土土粒間產(chǎn)生膠膠結(jié)作用，其其它化學(xué)成分分如氯化鈣、氯氯化鈉等易溶溶于水。鋁合合金的活性較較低，需要充充分磨粉到足足夠細(xì)度才能能激發(fā)鋁合金金活性。因此此，磨粉時(shí)間間可適當(dāng)延長(zhǎng)長(zhǎng)。本實(shí)驗(yàn)所所用鋁合金在進(jìn)行行烘干處理后后放入MH.Ⅲ型數(shù)顯洛杉杉磯磨耗試驗(yàn)驗(yàn)機(jī)中磨粉半半小時(shí)，留作作備用。表STYLEREF1\s2-2鋁合金的主主要化學(xué)成分分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Loss鋁合金12.304.101.6042.505.10/1.572.1.3礦渣礦渣采用寶田新型型建材有限公公司生產(chǎn)的磨磨細(xì)礦渣，比比表面積為460mm2/kg。其化學(xué)成成分見(jiàn)表2-3。一般建筑筑材料中的礦礦渣，是指高高爐煉鐵熔融融的礦渣在驟驟冷時(shí)，來(lái)不不及結(jié)晶而形形成的玻璃態(tài)態(tài)物質(zhì)，呈細(xì)細(xì)粒狀。熔融融的礦渣直接接流入水池中中冷卻的又叫叫水淬礦渣，俗俗稱水渣。礦礦渣經(jīng)磨細(xì)后后，是具有膠膠凝活性類材材料。含SiO2多的礦渣為為酸性礦渣，含Al2O3和CaO多的為堿性礦渣，堿性礦渣的活性比酸性礦渣高。礦渣由于具有一定的自身水硬性，不宜長(zhǎng)期存放。表STYLEREF1\s2-3礦渣的主要要化學(xué)成分（%）SiO2CaOAl2O3Fe2O3TiO2MgOSO3IL32.3039.0014.300.200.507.701.001.892.1.4激發(fā)發(fā)劑鋁合金的水化速度度慢，水化周周期較長(zhǎng)，這這嚴(yán)重影響了了鋁合金作為膠膠凝材料的應(yīng)應(yīng)用。因此想想要有效地利利用鋁合金作為膠膠凝材料，必必須同時(shí)摻加加一定量的激激發(fā)劑，以保保證新型無(wú)熟熟料鋁合金固化劑劑的各項(xiàng)性能能。一般試驗(yàn)選用的激激發(fā)劑可分為為三大類：第第一類為酸性性激發(fā)劑，主主要有磷酸二二氫鈉、磷酸酸二氫鈣、磷磷酸二氫銨、草草酸；第二類類為堿性激發(fā)發(fā)劑，主要有有碳酸氫鈉、六六次甲基四胺胺、氫氧化鈣鈣、三乙醇胺胺；第三類為為可溶性無(wú)機(jī)機(jī)鹽激發(fā)劑，主主要有Na2SO4/NaCl、FeCl3。有關(guān)資料料[67]顯示酸性激激發(fā)劑不利于于礦渣活性的的激發(fā)，而堿性激發(fā)劑劑能夠很好的的激發(fā)礦渣的的活性，能夠夠提高礦渣水水泥的強(qiáng)度；；可溶性無(wú)機(jī)機(jī)鹽激發(fā)劑和和木鈣也能夠夠明顯提高礦礦渣水泥的活活性。復(fù)合激激發(fā)劑NaCl/Na22SO4/Caa(OH)22和FeCl3/六次甲基四四胺能夠明顯顯提高礦渣水水泥的早期強(qiáng)強(qiáng)度，大約能能提高50%，后期強(qiáng)度度也能有一定定程度的提高高。復(fù)合激發(fā)發(fā)劑NaCl//Na2SO4/CaO、NaCl//Na2SO4/木鈣和NaCl//Na2SO4/六次甲基四四胺能夠提高高礦渣水泥的的早期強(qiáng)度，提提高約41%，后期強(qiáng)度度影響不大。經(jīng)經(jīng)過(guò)綜合比選選，確定了激激發(fā)劑A和激發(fā)劑B（限于專利利要求，以激激發(fā)劑A、B代替）作為為該試驗(yàn)所用用激發(fā)劑。在本試驗(yàn)中，研制制的是新型無(wú)無(wú)熟料鋁合金金固化劑，屬屬于無(wú)熟料水水泥基膠凝材材料，所以激激發(fā)劑總量控控制在5%之內(nèi)。在新新型無(wú)熟料鋁鋁合金固化劑劑配合比試驗(yàn)驗(yàn)之前，先對(duì)對(duì)激發(fā)劑進(jìn)行行了各項(xiàng)性能能的試驗(yàn)研究究分析。下表表2-4所示為激發(fā)發(fā)劑A和激發(fā)劑B負(fù)壓篩法測(cè)測(cè)得的細(xì)度，表2-5為激發(fā)劑3天、7天對(duì)應(yīng)的膠砂抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。表2-4試驗(yàn)用激激發(fā)劑A、B磨細(xì)細(xì)度篩孔直徑（μm）8045篩余激發(fā)劑A%7.620.7激發(fā)劑B%5.318.7根據(jù)GB/T1755-20077，水泥細(xì)度度要求為80μm方孔篩篩余余不大于10%或45μm方孔篩篩余余不大于30%。因此從上上表2-4中明顯得到到激發(fā)劑A和激發(fā)劑B均能滿足細(xì)細(xì)度要求。表2-5激發(fā)劑AA、