一種疏浚淤泥復合固化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種疏浚淤泥復合固化劑，由水泥、石灰石、偏高嶺土、粉煤灰、氧化鎂、生石灰和氫氧化鈉組成。本發(fā)明結合堿激發(fā)原理，通過調節(jié)自身組分添加量，充分利用工業(yè)廢棄物粉煤灰等廉價材料，僅含少量水泥和石灰等傳統(tǒng)固化劑。本發(fā)明具有早強性能好、強度穩(wěn)定性佳和水穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可明顯改善淤泥高含水率和低強度等性質，將廢棄疏浚淤泥轉化為可再生利用土工材料，達到較佳的固化效果和經(jīng)濟效果。
【專利說明】一種疏浚淤泥復合固化劑
[0001]
技術領域
[0002]本技術發(fā)明屬于建筑材料及建筑地基領域，具體涉及一種用于海相、湖湘和河道等針對高含水率疏浚淤泥加固處理的復合固化劑。
【背景技術】
[0003]在我國港口、湖泊和河道底泥清淤過程中，會產(chǎn)生大量的且含有污染物的高含水量淤泥。1998年至2003年，我國對長江、黃河、海河和淮河等江河及洞庭湖、鄱陽湖等重要水域進行疏浚，淤泥疏浚量達到1.2億立方米。天津港每年淤泥疏浚量約500萬立方米，秦皇島港戊巳碼頭淤泥疏浚量已達到269.3萬立方米。1999年至2000年，杭州西湖一期疏浚工程累計疏浚淤泥量100余萬立方米。這些淤泥含水率高、粘粒含量高、壓縮性強、強度低，堆放不但占用大量土地，難以被工程直接利用。因此，疏浚淤泥資源化處置問題，是我國經(jīng)濟高速發(fā)展時期難以回避的亟待解決的問題。
[0004]常規(guī)處置方法，即陸地堆放或海洋拋棄，將不可避免的占用日益短缺的土地資源和污染生態(tài)環(huán)境。因此，越來越多的專家學者趨向于采用固化穩(wěn)定化處理方法，即向淤泥中添加固化材料，有效改善淤泥的強度、變形和滲透性等工程特性，把廢棄疏浚淤泥轉化為可再生利用、低污染甚至無污染的土工材料。固化處理后改性淤泥可作為填方材料，應用于提防加固、道路和填海造陸等工程，符合我國資源再生利用和可持續(xù)發(fā)展的理念。
[0005]淤泥資源化利用的固化材料種類繁多，主要包含:水泥、石灰、礦渣、粉煤灰和高聚物等材料，這些材料能夠有效改良淤泥強度性能、節(jié)約成本，達到變廢為寶和淤泥再生利用的目的。由于疏竣游泥具備含水率尚、有機質含量尚、粘土顆粒含量尚等不同于一般土體的特點，傳統(tǒng)固化材料在處理疏浚淤泥時通常加固效果不甚理想，或固化劑摻量過大致使處理成本偏高。而且以上材料配比種類單一，不能利用多種材料混摻的優(yōu)勢。因此，開發(fā)適合于疏浚淤泥特性、經(jīng)濟有效的復合固化材料，用以替代或部分替代水泥、石灰等高能耗材料，具有一定的工程意義和現(xiàn)實價值。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的旨在提供性能卓越、成本合理、環(huán)境友好的一種疏浚淤泥復合固化劑，有效解決疏浚淤泥含水率高、強度低和水穩(wěn)定性差等難題，使淤泥加固后具有良好的物理力學性能。
[0007]本發(fā)明的疏浚淤泥復合固化劑，各組分按干粉質量百分比組成為:
成分:質量組成(％)
水泥9-15
氧化鎂:8?15
石灰石:15?25 偏高嶺土:19?32
生石灰:6?12
粉煤灰:16?25
氫氧化鈉:10?15。
[0008]本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述粉煤灰為二級粉煤灰。
[0009 ] 本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述水泥為32.5R水泥。
[0010]本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述氧化鎂為高活性氧化鎂，且MgO含量彡90%。
[0011]本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述氫氧化鈉為干粉試樣，其NaOH含量彡99%。
[0012]本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述生石灰中CaO含量多90%。
[0013]本發(fā)明公開的疏浚淤泥固化劑的一種改進，所述粉煤灰中Al203+Si02含量多70%且CaO 含量 <10%。
[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供疏浚淤泥復合固化劑在天然軟土地基加固處理工程中的應用和疏浚淤泥固化劑作為江、河、湖、海等疏浚清淤所產(chǎn)生的淤泥固化制備土工材料的應用。
[0015]本發(fā)明的疏浚淤泥復合固化劑的制備方法為:按照復合固化劑各原料配比，分別稱取水泥、生石灰、偏高嶺土、氧化鎂、石灰石、氫氧化鈉和粉煤灰等干粉，將粉狀試樣均勻拌合，即得疏浚淤泥復合固化劑。
[0016]本發(fā)明公開的疏浚淤泥復合固化劑，技術原理在于:水泥遇水迅速發(fā)生水化反應，生成水化硅酸鈣C-S-H和水化鋁酸鈣C-A-H，對提高早期強度具有顯著作用；石灰遇水迅速生成Ca(OH)2并放出一定熱量，吸收水分的同時可加速水分蒸發(fā)，主要在化學反應初期起脫水作用；高活性氧化鎂與水反應生成Mg(OH)2,可提供堿性環(huán)境，并發(fā)生體積膨脹而引起擠密效應;Ca (OH)2和Mg (OH)2作為水化產(chǎn)物可聯(lián)合NaOH共同激發(fā)粉煤灰活性組分，誘發(fā)火山灰反應而生成水化硅酸鈣C-S-H等膠結產(chǎn)物，能夠有效提高后期強度;粉煤灰還可以填充孔隙，起著微填充作用;NaOH可激發(fā)偏高嶺土中鋁硅酸鹽成分，經(jīng)地聚合化過程而生成水化鋁硅酸鈉N-A-S-H膠體并發(fā)生硬化作用，能有效提高強度性能;石灰石(主要成分CaCO3)可提供部分鈣離子，高堿性環(huán)境下發(fā)生結晶、沉淀，并填充孔隙，起到了增加強度作用。研究表明，在淤泥中添加適量石灰石，對淤泥強度改善產(chǎn)生明顯效果。
[0017]
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:結合堿激發(fā)原理，充分資源化利用工業(yè)廢棄物粉煤灰，引入高活性氧化鎂綠色材料，通過調節(jié)PH值、促進水化和硬化過程和激發(fā)硅鋁酸鹽礦物活性組分等，以期達到較佳固化效果，提高固化材料環(huán)境友好性。本發(fā)明具有水穩(wěn)定性好、早期強度和后期強度穩(wěn)定、且充分利用擠密效應等優(yōu)點，可用于淤泥固化和軟土地基處理等，經(jīng)固化處理后淤泥可用作路基填土和回填用土等。
【具體實施方式】
[0018]下面通過實施例進一步闡述本發(fā)明。
[0019]實施例1 首先制備疏浚淤泥固化劑，其組分包括水泥、生石灰、高活性氧化鎂、偏高嶺土、粉煤灰、石灰石和氫氧化鈉等，其中:水泥9%;生石灰7%;石灰石25%;粉煤灰16%;高活性氧化鎂8%;偏高嶺土 25%;氫氧化鈉10%。
[0020]按照本配比配制疏浚淤泥固化劑，在每立方米淤泥中摻入200kg固化劑，淤泥初始含水率設定為90%，將淤泥和固化劑均勻攪拌后，制備直徑50mm、高度I OOmm試樣，標準養(yǎng)護I天后脫模，并繼續(xù)養(yǎng)護至7天和28天，每個齡期采用三個平行試樣進行無側限抗壓強度。固化淤泥在7天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.617MPa，28天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.826MPa。
[0021]實施例2
首先制備疏浚淤泥固化劑，其組分包括水泥、生石灰、高活性氧化鎂、偏高嶺土、粉煤灰、石灰石和氫氧化鈉等，其中:水泥9%;生石灰7%;石灰石20%;粉煤灰16%;高活性氧化鎂8%;偏高嶺土 30%;氫氧化鈉10%。
[0022]按照本配比配制疏浚淤泥固化劑，在每立方米淤泥中摻入200kg固化劑，淤泥初始含水率設定為90%，將淤泥和固化劑均勻攪拌后，制備直徑50mm、高度I OOmm試樣，標準養(yǎng)護I天后脫模，并繼續(xù)養(yǎng)護至7天和28天，每個齡期采用三個平行試樣進行無側限抗壓強度。固化淤泥在7天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.743MPa，28天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.985MPa。
[0023]實施例3
首先制備疏浚淤泥固化劑，其組分包括水泥、生石灰、高活性氧化鎂、偏高嶺土、粉煤灰、石灰石和氫氧化鈉等，其中:水泥15%;生石灰7%;石灰石17%;粉煤灰13%;高活性氧化鎂8%;偏高嶺土 30%;氫氧化鈉10%。
[0024]按照本配比配制疏浚淤泥固化劑，在每立方米淤泥中摻入200kg固化劑，淤泥初始含水率設定為90%，將淤泥和固化劑均勻攪拌后，制備直徑50mm、高度I OOmm試樣，標準養(yǎng)護I天后脫模，并繼續(xù)養(yǎng)護至7天和28天，每個齡期采用三個平行試樣進行無側限抗壓強度。固化淤泥在7天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.834MPa，28天養(yǎng)護齡期平均強度可達到1.176MPa。
[0025]實施例4
首先制備疏浚淤泥固化劑，其組分包括水泥、生石灰、高活性氧化鎂、偏高嶺土、粉煤灰、石灰石和氫氧化鈉等，其中:水泥9%;生石灰7%;石灰石19%;粉煤灰16%;高活性氧化鎂14%;偏高嶺土 25%;氫氧化鈉10%。
[0026]按照本配比配制疏浚淤泥固化劑，在每立方米淤泥中摻入200kg固化劑，淤泥初始含水率設定為90%，將淤泥和固化劑均勻攪拌后，制備直徑50mm、高度I OOmm試樣，標準養(yǎng)護I天后脫模，并繼續(xù)養(yǎng)護至7天和28天，每個齡期采用三個平行試樣進行無側限抗壓強度。固化淤泥在7天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.707MPa，28天養(yǎng)護齡期平均強度可達到0.955MPa。
[0027]上述實施例中粉煤灰為二級粉煤灰;水泥為32.5R水泥;氧化鎂為高活性氧化鎂，且MgO含量彡90%;氫氧化鈉為干粉試樣，其NaOH含量彡99%;生石灰中CaO含量彡90%;粉煤灰中Al203+Si02含量彡70%且CaO含量<10%。
[0028]
本發(fā)明結合堿激發(fā)原理，通過調節(jié)自身組分添加量，充分利用工業(yè)廢棄物粉煤灰等廉價材料，僅含少量水泥和石灰等傳統(tǒng)固化劑。本發(fā)明具有早強性能好、強度穩(wěn)定性佳和水穩(wěn)定性好等優(yōu)點，可明顯改善淤泥高含水率和低強度等性質，將廢棄疏浚淤泥轉化為可再生利用土工材料，達到較佳的固化效果和經(jīng)濟效果。
【主權項】
1.一種疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:以干粉計，包括以下質量百分比的組分:水泥9-15%，石灰石:15-25%，偏高嶺土: 19-32%，粉煤灰:16-25%，氧化鎂:8-15%，生石灰:6-12%和氫氧化鈉:10-15%組成，各組分百分比之和為100。2.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述粉煤灰為二級粉煤灰。3.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述水泥為32.5R水泥。4.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述氧化鎂為高活性氧化鎂，且MgO含量多90%。5.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述氫氧化鈉為高純度NaOH干粉，其NaOH含量彡99%。6.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述生石灰中CaO含量多90%。7.—種權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑的制備方法，其特征在于:按照配比，分別稱取水泥、生石灰、偏高嶺土、氧化鎂、石灰石、氫氧化鈉和粉煤灰的干粉，將粉狀試樣均勻拌合，即得疏浚淤泥復合固化劑。8.根據(jù)權利要求1所述的疏浚淤泥復合固化劑，其特征在于:所述粉煤灰中Al2O3與S12質量百分比之和彡70%且CaO質量百分比<10%。9.權利要求1-7任一所述的疏浚淤泥固化劑作為江、河、湖、海等疏浚清淤所產(chǎn)生的淤泥固化制備土工材料的應用。10.權利要求1-7任一所述的疏浚淤泥固化劑在軟土地基加固中的應用。
【文檔編號】C04B28/12GK106082903SQ201610432520
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王東星, 鄒維列, 彭良泉
【申請人】武漢大學