环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用
阅读说明：本技术 环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用 (Application of epoxy propane saponification waste residue in curing of base layer paving material ) 是由 张格亮 刘钰 张学兵 马慧 朱峰 于 2020-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明提出的是环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用。首先将皂化渣在105～110℃下烘干,在皂化渣中加入粉煤灰简单拌合,皂化渣与粉煤灰的重量比为8:2,皂化渣与粉煤灰混合物的水分含量控制在重量的23～28%,其次添加固化剂与水泥进行混合土拌合,水泥为干皂化渣重量的6～8%,固化剂与水泥的重量比为4：5,再其次,将环氧丙烷皂化废渣作为基层铺筑材料在工程中铺筑、压实,最后对其进行室外保养,替代传统的施工材料。本发明采用皂化渣土中加入粉煤灰,添加固化剂与水泥,作为基层铺筑材料使用。既实现皂化渣资源化,又可消除皂化渣存放及存放可能产生的安全和环境次生污染隐患。适宜作为环氧丙烷皂化废渣回收应用。(The invention provides an application of propylene oxide saponification waste residue solidification in a base layer paving material. Firstly, drying the saponification slag at 105-110 ℃, adding fly ash into the saponification slag for simple mixing, wherein the weight ratio of the saponification slag to the fly ash is 8:2, the water content of a mixture of the saponification slag and the fly ash is controlled to be 23-28% of the weight, secondly, adding a curing agent into the mixture for mixing with cement, the weight ratio of the cement to the dry saponification slag is 6-8%, and the weight ratio of the curing agent to the cement is 4: and 5, secondly, paving and compacting the epoxy propane saponified waste residue serving as a basic layer paving material in engineering, and finally performing outdoor maintenance on the basic layer paving material to replace the traditional construction material. The invention adopts the saponified dregs soil added with fly ash and added with curing agent and cement as basic paving material. Not only realizes the recycling of the saponification slag, but also eliminates the hidden troubles of safety and environmental secondary pollution possibly caused by the storage and storage of the saponification slag. The method is suitable for recycling and applying the saponified waste residue of the propylene oxide.)
技术领域
本发明涉及环氧丙烷皂化废渣，特别是涉及环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用。
背景技术
皂化废渣是氯醇化法生产环氧丙烷过程中产出的废渣，由于它是在皂化反应阶段产出的废渣，故命名为皂化渣。全国多家生产环氧丙烷的化工企业每年产出近百万吨皂化渣。皂化渣主要成分是CaO，相似于石灰材料，可作为路基填筑。但皂化渣也具有吸水膨胀、糊化，强度基本丧失的特点，单一用作路基层容易发生水害现象。
工业固体废物资源化是节能环保战略性新兴产业的重要组成部分，加快提高工业固体废物资源化的规模与水平，积极培育和发展节能环保产业，替代以土壤为主材料的道路建设工程项目的路基层修筑材料上的应用，降低或不使用传统道路施工材料碎石、沙子等材料和减少水泥的使用量，已成为世界各国推动绿色发展的战略选择。因为环保要求，禁止了开山炸石、挖河采砂这些资源型工程基建必须材料的开采，造成砂石材料奇货可居、价格暴涨。因此寻求一种新兴材料作为传统基建材料的替代品势在必行。
发明内容
为了能够改变皂化渣土颗粒亲水性，实现皂化渣土颗粒由亲水转变成疏水性材料，提高固化皂化渣土的抗水性；同时提高皂化渣土颗粒间的连接强度，强化固化皂化渣土的压缩强度和碎裂韧性，实现固化皂化渣土水稳性和强度提高，达到重载路面建设施工质量要求，作为基层铺筑材料应用，本发明提出了环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用。该应用通过加入粉煤灰提高皂化渣中空隙率、降低皂化渣含水量，添加固化剂与水泥，使皂化渣混合料表面形成疏水层，阻止水分子进入渣土颗粒内部，防止皂化渣混合料因吸水膨胀而发生糊化和强度崩塌，替代以土壤为主材料的道路建设工程项目的路基层修筑材料上的应用，降低或不使用传统道路施工材料碎石、沙子等材料和减少水泥的使用量，解决环氧丙烷皂化废渣回收应用的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用，针对环氧丙烷皂化废渣土质特点状况，选用固化剂对皂化渣土的资源化处理，混合而成制得基层铺筑材料，首先，将皂化渣在105～110℃下烘干，在皂化渣中加入粉煤灰简单拌合，皂化渣与粉煤灰的重量比为8：2，皂化渣与粉煤灰混合物的水分含量控制在重量的23～28%；其次，添加固化剂与水泥进行混合土拌合，水泥为干皂化渣重量的6～8%，固化剂与水泥的重量比为4：5；再其次，将环氧丙烷皂化废渣作为基层铺筑材料在工程中铺筑、压实；最后，对其进行室外保养，替代传统的施工材料。
进一步的，所述固化剂选用氧化铝或二氧化硅。
进一步的，所述水泥选用型号为325＃或425＃。
积极效果，由于本发明针对皂化渣土质特点状况优选固化剂对皂化渣土的资源化处理，采用皂化渣土中加入粉煤灰提高皂化渣中空隙率、降低皂化渣含水量，添加固化剂与水泥，使皂化渣混合料表面形成疏水层，阻止水分子进入渣土颗粒内部，防止皂化渣混合料因吸水膨胀而发生糊化和强度崩塌，作为基层铺筑材料使用。环氧丙烷皂化废渣作为一种固体废弃物，其含水在20%～40%之间，固化后的皂化渣混合料用于路基层的铺筑材料，既实现皂化渣资源化，又可消除皂化渣存放及存放可能产生的安全和环境次生污染隐患。固化后的皂化渣混合料土可广泛应用于公路基层、简易快速道路或堆场等基础建设中，具有良好的经济、环境和社会效益。适宜作为环氧丙烷皂化废渣回收应用。
附图说明
图1为击实试验皂化渣的含水率与密度的关系图；
图2为皂化渣与粉煤灰混合物的含水率变化趋势图；
图3为环氧丙烷皂化废渣固化工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
据图所示，环氧丙烷皂化废渣固化在基层铺筑材料中的应用，针对环氧丙烷皂化废渣土质特点状况，选用固化剂对皂化渣土的资源化处理，混合而成制得基层铺筑材料，首先，将皂化渣在105～110℃下烘干，在皂化渣中加入粉煤灰简单拌合，皂化渣与粉煤灰的重量比为8：2，皂化渣与粉煤灰混合物的水分含量控制在重量的23～28%；其次，添加固化剂与水泥进行混合土拌合，水泥为干皂化渣重量的6～8%，固化剂与水泥的重量比为4：5；再其次，将环氧丙烷皂化废渣作为基层铺筑材料在工程中铺筑、压实；最后，对其进行室外保养，替代传统的施工材料。
所述固化剂选用氧化铝或二氧化硅。
所述水泥选用型号为325＃或425＃。
环氧丙烷皂化废渣固化的固化性能：
皂化渣是一种特殊粉体固废，具有湿陷性，遇水会发生沉陷从而产生不均匀沉降，使得路面产生开裂。因此，为保证皂化土路基达到标准的压实度，击实试验就显得尤为重要。通过击实试验可以获得压实度在96%以上的最大干密度和含水率，为皂化土资源化后用于铺筑路基层提供重要的基础数据。据图1所示，击实试验结果：最佳含水率为22.7%，最大干密度为1.235g/cm3。
将皂化渣在105℃下烘干。取干皂化渣1.2KG，加入0.3g固化剂，水泥72g为干皂化渣质量的6%，充分搅拌均匀，调节水份含量，拌合土的水份含量为23%左右。采用静压制样成ø 50mm×50mm 试件，压力10kN，控制样件干密度为1.235 g/cm3，25±2℃温度下保湿养生6天，浸水24小时，后测试其无侧限压缩强度，其结果见表1。
表1. 皂化渣固化配合比及物理性能
配合比 / 固化剂 : 水泥
拌合土含水率
吸水率 /%
7天无侧限强度均值/Kpa
3 : 3
29.51
5.23
2286.32
3 : 5
27.88
5.12
3055.77
3 : 7
27.43
4.75
3345.66
皂化渣与粉煤灰混合物的固化性能：
皂化渣含水量在20%～40%，高于22.7%的最佳含水量，无法满足施工要求。由于皂化渣的颗粒度小，水分迁移通道狭窄，加上盐含量高，自然条件下晾晒时的干燥速度缓慢，直接利用只能采取加热烘干的方式。
但对于百万吨级皂化渣废弃物来说，需要消耗大量的能源，而且施工不方便，严重影响大规模资源化利用皂化渣。为了解决这一难题，利用粉煤灰的多孔特点，在皂化渣中加入粉煤灰，简单拌合，提高皂化渣中空隙率，达到加快在自然环境条件下水分迁移速度。
皂化渣与粉煤灰按质量比为7:3、6:4拌合，含水率约为30.70%、25.57%的皂化渣+粉煤灰的混合物，测试在自然条件下的水分变化。其结果见图 2。皂化渣与粉煤灰混合后对水分迁移有明显的改善作用，其中6:4、7:3两个配比基本在天后可以满足含水率的施工要求。
（1）皂化渣与粉煤灰9:1混合物固化性能：
将皂化渣在105℃下烘干。取干皂化渣1.2KG，加入0.3g固化剂，水泥72g为干皂化渣质量的6%，充分搅拌均匀，调节水份含量，拌合土的水份含量为23%左右。采用静压制样成ø50mm×50mm 试件，压力10kN，控制样件干密度为 1.235g/cm3，25±2℃温度下保湿养生6天，浸水24小时，后测试其无侧限压缩强度。
表2. 皂化渣与粉煤灰9:1混合物固化配合比及性能
配合比 / 固化剂 : 水泥
拌合土含水率
吸水率 /%
7天无侧限强度均值/Kpa
3 : 5
22.82%
10.73
2364.83
3 : 6
22.58%
10.61
2746.8
4 : 5
22.35%
10.62
2728.13
4 : 6
24.46%
9.79
2368.23
（2）皂化渣与粉煤灰8:2混合物的固化性能
表3. 皂化渣与粉煤灰8:2混合物固化配合比及性能
配合比/固化剂:水泥
拌合土含水率
吸水率 /%
7天无侧限强度均值/Kpa
3 : 5
24.02%
10.15
2548.18
3 : 6
22.27%
10.75
2909.78
4 : 5
25.12%
9.78
2244.3
4 : 6
23.92%
9.98
2470.08
（3）皂化渣与粉煤灰7:3混合物的固化性能
表4. 皂化渣与粉煤灰7:3混合物固化配合比及性能
配合比/固化剂:水泥
拌合土含水率
吸水率 /%
7天无侧限强度均值/Kpa
3 : 5
21.98%
12.05
2942.03
3 : 6
23.56%
11.02
2667.01
4 : 5
23.58%
11.25
2762.08
4 : 6
23.03%
11.86
3116.89
（4）皂化渣与粉煤灰6:4混合物固化性能
表5. 皂化渣与粉煤灰6:4混合物固化配合比及性能
配合比/固化剂 : 水泥
拌合土含水率
吸水率 /%
7天无侧限强度均值/Kpa
3 : 5
22.69%
11.39
2746.8
3 : 6
23.93%
11.19
2736.62
4 : 5
23.41%
10.48
2439.53
4 : 6
23.87%
11.27
2734.92
根据已完成的试验数据结论如下：皂化渣与粉煤灰混合物的水分含量宜控制在23～28%，综合存量皂化渣含水率、水分迁移速率及经济效益要求，皂化渣与粉煤灰宜采用8:2混合比，固化剂和水泥的配合比4:5；混合物固化七天无侧限压缩强度均大于2MPa，其性能均完全满足路基铺筑要求。
皂化渣土的化学组成（%）
本发明的优点：
皂化渣其自身具有吸水膨胀、糊化等性质，单一用于路基层容易发生水害现象，路基强度基本丧失。
本发明通过皂化渣土与固化剂混合而成制得新型基层铺筑材料。改变皂化渣原有亲水性，实现由亲水转变成疏水性材料，提高其抗水性，减少路基层的水害发生；提高皂化渣土颗粒间的连接强度，强化其压缩强度和碎裂韧性，实现固化皂化渣土水稳性和强度的大幅提升，达到重载路面建设施工质量要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。