技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種道路基層混合料，特別地，涉及采用專用土體穩(wěn)定劑資源化處理市政污泥制造的道路基層混合。
背景技術(shù)：
市政污泥是指城市污水處理廠經(jīng)濃縮脫水后排出的泥塊或泥餅，一般含水率在 80% 左右，且含有豐富的有機(jī)物及 N、P、K 等營(yíng)養(yǎng)元素，還含有重金屬及病原菌等有害物質(zhì)，如果處置不當(dāng)，不僅容易造成環(huán)境污染，也會(huì)對(duì)資源造成浪費(fèi)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市化的快速發(fā)展，市政污水的產(chǎn)生及其數(shù)量急劇增加。
隨著城市化的進(jìn)一步加劇，我國(guó)的市政污泥越來(lái)越多，急需一種新的工藝與技術(shù)，使得市政污泥得到資源化處置。
現(xiàn)有筑路技術(shù)，構(gòu)筑道路基層（上、下基層、底基層）都是以級(jí)配碎石（把原生的巖石，經(jīng)破碎、篩分組成級(jí)配碎石）為主體材料，再按配合比摻入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石”，做為構(gòu)筑道路基層的材料。這種技術(shù)的主要缺點(diǎn)，是破壞生態(tài)環(huán)境（炸山取石或挖河取石），大量消耗原生資源且造價(jià)過(guò)高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種專用土體穩(wěn)定劑資源化處理市政污泥制造的道路基層混合料，所述道路基層混合料的制備材料由100重量份的初級(jí)混合料、3-8重量份的水泥以及0.01-0.1重量份的土體穩(wěn)定劑組成，所述初級(jí)混合料由100重量份的市政濕污泥、15-20重量份的生石灰、以及固體廢棄物組成，所述土體穩(wěn)定劑由100重量份的水，1-15重量份的表面活性劑，0.1-10重量份的硼酸或硼酸鹽組成，所述固體廢棄物的用量為市政濕污泥和生石灰混合后的總體積的7-13倍。
所述市政濕污泥的含水率為70-85%。
所述水泥為425#普通硅酸鹽水泥。
所述土體穩(wěn)定劑的pH值被調(diào)整至8-10。
所述固體廢棄物為金屬尾礦、工業(yè)廢渣、建筑垃圾中的一種或多種。
所述表面活性劑為丁基奈磺酸鹽。
本發(fā)明的表面活性劑能夠吸附于大顆粒的表面，改變顆粒表面的親水性，使得顆粒具有屏蔽水的作用，降低顆粒的吸水性，制備得到的免燒磚具有很好的抗?jié)B透性，進(jìn)而具有很好的抗壓強(qiáng)度。本發(fā)明采用了少量的水泥，加入了硼酸或硼酸鹽，大大提高了免燒磚的抗壓強(qiáng)度，采用了本發(fā)明的土體穩(wěn)定劑，可以大量地減少水泥的使用量而不降低成型免燒磚的抗壓強(qiáng)度。
所述免燒磚的制備材料還包括1-5重量份的多孔硅酸鈣和0.01-0.5重量份的對(duì)氨基水楊酸。
由于市政污泥中含有大量的重金屬，相對(duì)于其他來(lái)源的重金屬，市政污泥中的重金屬的溶出更為容易，采用上述的方案可以有效降低市政污泥道路基層重金屬，尤其是鋅的溶出。
一種免燒磚的制備方法，包括以下步驟：
在第一混料倉(cāng)中加入100重量份的市政濕污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；
在第一混料倉(cāng)中加入污泥混合料體積7-13倍的固體廢棄物，混合得到初級(jí)混合料；
將所述初級(jí)混合料堆放5-30天；
將100重量份堆放后的初級(jí)混合料、5-10重量份的水泥在第二混料倉(cāng)中混合3-15分鐘后，再加入0.01-0.1重量份的土體穩(wěn)定劑混合3-15分鐘，得到免燒磚混合料；
將免燒磚混合料常溫下壓制成型、自然養(yǎng)護(hù)得到免燒磚成品。
由于市政污泥中含有大量的有害細(xì)菌、重金屬，無(wú)法作為農(nóng)業(yè)肥料來(lái)源使用。本發(fā)明直接采用市政濕污泥制作免燒磚，省去了濕污泥濃縮、脫水工藝，不采用高溫?zé)Y(jié)制磚工藝，成本大大降低。制作得到的免燒磚滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，力學(xué)性能優(yōu)秀。
現(xiàn)有筑路技術(shù)，構(gòu)筑道路基層（上、下基層、底基層）都是以級(jí)配碎石（把原生的巖石，經(jīng)破碎、篩分組成級(jí)配碎石）為主體材料，再按配合比摻入石灰，粉煤灰、水泥、制成“二灰碎石”或“水泥穩(wěn)定級(jí)配碎石”，做為構(gòu)筑道路基層的材料。本發(fā)明僅采用市政污泥粉作為道路基層混合料的主體材料，充分利用了市政污泥。資源化處置市政污泥制備得到的道路基層滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。
參考以下詳細(xì)說(shuō)明更易于理解本申請(qǐng)的上述以及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
除非另有限定，本文使用的所有技術(shù)以及科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的相同的含義。當(dāng)存在矛盾時(shí)，以本說(shuō)明書(shū)中的定義為準(zhǔn)。
本發(fā)明的最佳含水率是指在室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)下，混合料達(dá)到最大干密度時(shí)所測(cè)得的含水量即為最佳含水率，由于有水泥的存在，最佳含水率可以采用填料最佳含水率換算。也可以通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)得到最佳含水率。
本發(fā)明采用硼酸或硼酸鹽為主體的土體穩(wěn)定劑，大大提高了市政污泥非活性成分的交聯(lián)活性，與少量的水泥配合，制備而成的道路基層混合料滿足國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的道路基層混合料的成型方法可以采用其他現(xiàn)有技術(shù)常用的那些方法進(jìn)行成型。本發(fā)明采用兩階段混合的方法，市政污泥的粉碎后的粒徑為0.1-3mm，當(dāng)市政污泥級(jí)配粉料粒徑大于3mm不利于獲得更好抗壓強(qiáng)度的。采用兩階段混合的方法能夠提高免燒磚的力學(xué)強(qiáng)度。與一起混合相比，可以提高道路基層10%-25%左右的抗壓強(qiáng)度。
在下文中，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地描述，但應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅僅是例示的而非限制性的。如果沒(méi)有其它說(shuō)明，所用原料都是市售的。
下面參照幾個(gè)例子詳細(xì)描述本發(fā)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例的道路基層混合料的制備包括以下步驟：
將市政污泥粉碎至不大于3mm的粒徑，市政污泥來(lái)自于杭州某污水處理廠的二沉池污泥，含水率80%；
在第一混料倉(cāng)中加入100重量份的市政濕污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；
在第一混料倉(cāng)中加入污泥混合料體積7-13倍的固體廢棄物，混合得到初級(jí)混合料；固體廢棄物為由混凝土粉碎的建筑垃圾。
將所述初級(jí)混合料堆放5-30天；
將100重量份堆放后的初級(jí)混合料、5-10重量份的水泥在第二混料倉(cāng)中混合3-15分鐘后，再加入0.01-0.1重量份的土體穩(wěn)定劑混合3-15分鐘，加入適當(dāng)?shù)乃宰罴押驶旌?，得到免燒磚混合料；
將免燒磚混合料常溫下壓制成型、自然養(yǎng)護(hù)得到免燒磚成品。
將道路基層混合料成型，制成直徑與高均為150mm 的試件，放置28天測(cè)試得到其抗壓強(qiáng)度9.38MPa。
將道路基層混合料試件放置28天后充分粉碎至平均粒徑為2mm顆粒，取500g置于可滲水的水桶中，將花灑置于水桶正上方，調(diào)節(jié)淋溶液流量為60ml/min，淋溶液的pH值為6，淋溶12小時(shí)后，分析淋溶前和淋溶后的道路基層中鋅元素，計(jì)算得到鋅元素的損失量5.3%。
實(shí)施例2
本實(shí)施例的道路基層混合料的制備包括以下步驟：
將市政污泥粉碎至不大于3mm的粒徑，市政污泥來(lái)自于徐州某污水處理廠的生污泥（初沉池和二沉池污泥），含水率80%；
在第一混料倉(cāng)中加入100重量份的市政濕污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；
在第一混料倉(cāng)中加入污泥混合料體積7-13倍的固體廢棄物，混合得到初級(jí)混合料；固體廢棄物為由混凝土粉碎的建筑垃圾。
將所述初級(jí)混合料堆放5-30天；
將100重量份堆放后的初級(jí)混合料、5-10重量份的水泥在第二混料倉(cāng)中混合3-15分鐘后，再加入0.01-0.1重量份的土體穩(wěn)定劑混合3-15分鐘，加入適當(dāng)?shù)乃宰罴押驶旌?，得到免燒磚混合料；
將免燒磚混合料常溫下壓制成型、自然養(yǎng)護(hù)得到免燒磚成品。
將道路基層混合料成型，制成直徑與高均為150mm 的試件，放置28天測(cè)試得到其抗壓強(qiáng)度8.98MPa。
將道路基層混合料試件放置28天后充分粉碎至平均粒徑為2mm顆粒，取500g置于可滲水的水桶中，將花灑置于水桶正上方，調(diào)節(jié)淋溶液流量為60ml/min，淋溶液的pH值為6，淋溶12小時(shí)后，分析淋溶前和淋溶后的道路基層中鋅元素，計(jì)算得到鋅元素的損失量7.3%。
實(shí)施例3
本實(shí)施例的道路基層混合料的制備包括以下步驟：
將市政污泥粉碎至不大于3mm的粒徑，市政污泥來(lái)自于義烏某污水處理廠的初沉池污泥，含水率70%；
在第一混料倉(cāng)中加入100重量份的市政濕污泥、15-20重量份的生石灰，混合得到污泥混合料；
在第一混料倉(cāng)中加入污泥混合料體積7-13倍的固體廢棄物，混合得到初級(jí)混合料；固體廢棄物為由混凝土粉碎的建筑垃圾。
將所述初級(jí)混合料堆放5-30天；
將100重量份堆放后的初級(jí)混合料、5-10重量份的水泥在第二混料倉(cāng)中混合3-15分鐘后，再加入0.01-0.1重量份的土體穩(wěn)定劑混合3-15分鐘，加入適當(dāng)?shù)乃宰罴押驶旌?，得到免燒磚混合料；
將免燒磚混合料常溫下壓制成型、自然養(yǎng)護(hù)得到免燒磚成品。
將道路基層混合料成型，制成直徑與高均為150mm 的試件，放置28天測(cè)試得到其抗壓強(qiáng)度8.34MPa。
將道路基層混合料試件放置28天后充分粉碎至平均粒徑為2mm顆粒，取500g置于可滲水的水桶中，將花灑置于水桶正上方，調(diào)節(jié)淋溶液流量為60ml/min，淋溶液的pH值為6，淋溶12小時(shí)后，分析淋溶前和淋溶后的道路基層中鋅元素，計(jì)算得到鋅元素的損失量5.8%。
通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，與實(shí)施例1相同，不采用本發(fā)明的土體穩(wěn)定劑，得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為4.13Mpa，鋅元素的損失量為4.7%?？梢钥闯觯捎昧吮景l(fā)明的土體穩(wěn)定劑可以大大提高道路基層的抗壓強(qiáng)度。
實(shí)施例4-6
實(shí)施例4-6分別與前述實(shí)施例1-3相同，不同的是在第二混料倉(cāng)中加入了3重量份的多孔硅酸鈣和0.08重量份的對(duì)氨基水楊酸。
對(duì)比例1，與實(shí)施例1相同，不同的是在第二混料倉(cāng)中加入了3重量份的多孔硅酸鈣。
對(duì)比例2，與實(shí)施例1相同，不同的是在第二混料倉(cāng)中加入了0.08重量份的對(duì)氨基水楊酸。
對(duì)比例2，與實(shí)施例1相同，不同的是在第二混料倉(cāng)中加入了3重量份的多孔硅酸鈣和0.08重量份的水楊酸。
采用前述的方法測(cè)試道路基層混合料的抗壓強(qiáng)度和鋅元素?fù)p失率，實(shí)施例4得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為9.70Mpa，鋅元素的損失量為0.34%。實(shí)施例5得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為8.63Mpa，鋅元素的損失量為0.89%。實(shí)施例6得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為8.28Mpa，鋅元素的損失量為0.74%。對(duì)比例1得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為9.25Mpa，鋅元素的損失量為4.2%。對(duì)比例2得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為6.33Mpa，鋅元素的損失量為3.8%。對(duì)比例3得到的道路基層試件28天的抗壓強(qiáng)度為9.44Mpa，鋅元素的損失量為4.4%?？梢钥闯觯捎帽景l(fā)明的制備得到的道路基層鋅元素的溶出更低，減少了環(huán)境的污染。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容所做的均等變化與修飾，均涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。