本发明涉及土木工程材料，特别涉及一种基于碱激发的固废复合高流态固化粉土以及制备方法。
背景技术：
1、流态固化土是指在土料中加入固化剂、水和必要的添加剂，通过特定的搅拌制备拌合形成的具有一定流动性，在自重作用下无需或少许振捣下，可自行填充，形成自密实结构的替代传统填筑材料的浇筑型填筑材料。
2、因为土料的要求不高，可以实现现场原位土、工程弃土、废弃泥浆、建筑垃圾等资源的再利用，无需外购砂石等资源型填筑料，流态固化土得到了广泛的关注。例如中国专利cn107401159a，名称为一种预拌流态固化土公开了以就近获得土为主要材料，以土体固化剂为次要材料，加入一定比例的水后通过地面机械传输和搅拌，形成具有流动性且硬化后具备一定强度的建筑材料。但该技术未对多源固废与激发剂的协同以及各类外加剂成分进行说明，且实例中以黏土为例固化剂和水的掺量较大。又例如中国专利cn113307591a，发明名称为一种多源固废复合高流态回填材料及其制备方案和应用公开了一种利用渣土、水泥、超细矿渣粉、粉煤灰、磷石膏、高效固化剂和水制备的多源固废复合高流态回填材料及其制备方法和应用；其中高效固化剂包括了磺化甲醛-丙酮缩聚物、水玻璃、十二烷基硫酸钠、水溶性环氧树脂、磺化油、硫酸钠、聚丙烯酰胺。该技术高效固化剂成分组成复杂，且也未考虑土料来源复杂性的影响。例如中国专利cn115974515a，发明名称为一种基于粘性土的流态固化土及其制备方法公开了一种利用粘性土、复合固化料、美国仙水和水制备流态固化土的方法。例如中国专利cn116023078a，发明名称为一种利用工程废弃渣土制备的流态固化土及方法公开了一种利用工程废弃渣土制备的流态固化土及方法，所述流态固化土原料包括渣土、矿渣微粉、粉煤灰、碱激发剂溶液和水。但该技术，所选渣土仍以黏性土、粉质黏土为主。
3、制约碱激发固废流态固化土应用主要有三个方面。首先，流态固化土的性能受到土壤性质差异的显著影响。目前，大多数都是基于粘性土来制备流态固化土。由于粘土颗粒极细，且含有较高比例的化学性质活跃的次生矿物，因此粘土基流态固化通常表现为颗粒本身参与碱激发反应，并且需要大量的水分。然而，粉土作为沿江地下空间开发开挖的主要土类，其颗粒级配和矿物组成限制了粘土土基流态固化土胶凝材料对粉土的适用性，有些甚至完全没有效果。其次，不同固废之间、固废与外加剂之间存在相互作用，这些相互作用可以优势互补并相互协同。然而，不同固废之间的协调往往需要大量试验研究。同时，由于作用机理不同，用于改善混凝土性能的外加剂在碱激发固废流态固化土中往往不适用。最后，为了满足流动性的需求，流态固化土技术需要大量的水分。这导致了凝结时间慢、硬化后强度低的问题。凝结时间是制约碱激发流态固化土技术的一个重要问题。
4、因此，需要本领域技术人员开基于基坑开挖的砂质粉土和黏质粉土开发出一种低成本、使用高环保的多源固废胶凝材料和适配的外加剂的碱激发固废复合高流态固化粉土，在保证高流动性的同时，还能保证适宜施工的凝结时间和硬化后的强度，以及降低固化剂掺量。
技术实现思路
1、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
2、本发明提供一种碱激发固废复合高流态固化粉土，按质量百分比计，所述碱激发固废复合高流态固化粉土包括：8～15份碱激发固废固化剂，72～85份开挖粉土，7～13份外加水；
3、所述粉土包括砂质粉土、黏质粉土中的至少一种。
4、进一步的，所述碱激发固化剂包括固废、水泥、碱激发剂和外加剂，其质量比为50：30：5:15。
5、进一步的，所述固废包括废玻璃粉，还包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、钢渣、废玻璃粉、橡胶粉、稻壳灰中的至少一种。粉煤灰、废玻璃粉除了在碱激发环境中作为胶凝材料外，其低吸水性和润滑作用(尤其是废玻璃粉)，可以很好的起到改善拌合物硬化前的流动性的作用。
6、进一步的，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度等级为p.o.42.5。
7、进一步的，碱激发剂为高模数商用水玻璃溶液与固体氢氧化钠复配得到的低模数水玻璃溶液，其含固量42％，模数1.2。
8、进一步的，所述外加剂包括分散剂、膨胀剂和纳米材料，其中分散剂为六偏磷酸钠，纳米材料包括疏水型纳米二氧化硅，通过增加疏水型纳米二氧化硅缩短了凝结时间，提高了流态固化土可实施性。
9、进一步的，所述低模数水玻璃溶液还作为分散剂，降低需水量，改善流动性。低模数水玻璃溶液加入固废中，低模数水玻璃溶液可以辅助提供碱性环境作用，激发固废的活性，同时可以起到分散土颗粒、固废颗粒，减低需水量的作用。进一步的，所述膨胀剂包括生石灰，生石灰进一步提供碱性环境，石灰和水生产氢氧化钙，也可以提供碱性氢氧根环境，起到碱激发作用；氢氧化钙与固废、粉土中的活性硅铝成分反应后生成物体积膨胀，起到膨胀剂作用。
10、本发明还提供一种碱激发固废复合高流态固化粉土的制备方法，所述制备方法包括：
11、(1)开挖粉土预处理：将开挖粉土进行过筛处理，去除开挖渣土中的杂物；
12、(2)制备碱激发固化剂：固废、水泥、碱激发剂和外加剂按质量比为50：30：5:15进行准备，将固废、水泥和外加剂按比例混合均匀，然后加入碱激发剂搅拌；
13、(3)制备流态固化土：将8～15份碱激发固废固化剂，72～85份开挖粉土，7～13份外加水混合于搅拌机中，搅拌2～3min，得到碱激发流态固化粉土拌合物；
14、(4)浇筑：将碱激发流态固化粉土拌合物通过人工或泵送至于目标处填充。
15、本发明还提供一种碱激发固废复合高流态固化粉土的应用，制得的粉土固化土用于城市道路市政沟槽回填、路床填筑、路床换填和道路基层、基坑肥槽、异形基坑的填筑材料，以及基层、底基层的修筑材料。
16、本发明具有以下有益效果：
17、(1)本发明利用固废，如粉煤灰、废玻璃粉等新型低碳胶凝材料替代传统的水泥基固化剂，降低固化剂中不经济、不环保的水泥产品用量，同时也降低了制备成本。
18、(2)本发明专利充分考虑了不同固废材料、外加剂之间的适配性，以及固废材料、外加剂对工作性能、硬化后性能两方面的影响，选择了高模数商用水玻璃溶液与固体氢氧化钠复配得到的低模数水玻璃溶液作为碱激发剂，粉煤灰和废玻璃粉作为固废材料，利用六偏磷酸钠、水玻璃的分散效应、粉煤灰、玻璃粉的润滑效应改善拌合物的流动性；利用水玻璃、生石灰、硅酸盐水泥提供碱性环境与粉煤灰、玻璃粉复合协同，减少水泥掺量，节约成本；利用粉煤灰、生石灰、玻璃粉改善回填材料的耐久性能。低模数水玻璃溶液除了作为碱激发剂提供碱性环境外，也是一种良好的分散剂，可以起到降低需水量，改善流动性的作用；粉煤灰、废玻璃粉除了在碱激发环境中作为胶凝材料外，其低吸水性和润滑作用(尤其是废玻璃粉)，可以很好的起到改善拌合物硬化前的流动性的作用；生石灰既可以起到膨胀，减少收缩的作用，也是碱激发剂的补充；通过添加纳米成分，缩短了凝结时间，提高了流态固化土可实施性。
19、(3)本发明通过土体改良技术，替代级配碎石、宕渣、泡沫砼等传统砂石资源，同时助力建筑垃圾减量化目标。
20、(4)本发明可以通过调整固化剂份数和外加水的份数，来获得不同的流动度、凝结时间和强度的组合，满足不同应用需求，应用于基坑回填、异形沟槽回填、房心回填、路床换填、道路基层填筑诸多领域，为工程渣土和工业、生活固废的资源化利用提供了有力的技术支持。
21、(5)本发明是针对沿海地区普遍存在的粉土开发了一种适用于粉土的碱激发固废复合流态固化土。解决了当前流态固化土固化剂多适用颗粒更细、化学性质更活跃的粘土，粉土适用性不强的问题。
22、(6)本发明通过固废的选择和添加适配的外加剂的方式，克服碱激发流态固化土流动性差、凝结难、早期强度低的通病，通过六偏磷酸钠降低需水量，纳米材料提供凝结核等措施，改善了流态固化土性能，使其满足施工需求。
1.一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，按质量份计，所述碱激发固废复合高流态固化粉土包括：8～15份碱激发固废固化剂，72～85份开挖粉土，7～13份外加水；
2.根据权利要求1所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述碱激发固化剂包括固废、水泥、碱激发剂和外加剂，其质量比为50：30：5:15。
3.根据权利要求2所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述固废包括废玻璃粉，还包括粒化高炉矿渣、粉煤灰、钢渣、橡胶粉、稻壳灰中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，其强度等级为p.o.42.5。
5.根据权利要求2所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述碱激发剂为高模数商用水玻璃溶液与固体氢氧化钠复配得到的低模数水玻璃溶液，其含固量42％，模数1.2。
6.根据权利要求5所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述低模数水玻璃溶液还作为分散剂，降低需水量，改善流动性。
7.根据权利要求2所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述外加剂包括分散剂、膨胀剂和纳米材料。
8.根据权利要求7所述的一种碱激发固废复合高流态固化粉土，其特征在于，所述膨胀剂包括生石灰，生石灰进一步提供碱性环境。
9.一种碱激发固废复合高流态固化粉土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
10.一种碱激发固废复合高流态固化粉土的应用，其特征在于，由权利要求9的制备方法制得的粉土固化土用于城市道路市政沟槽回填、路床填筑、路床换填和道路基层、基坑肥槽、异形基坑的填筑材料，以及基层、底基层的修筑材料。
