一種疏浚淤泥復(fù)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(fù)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(jié)合堿激發(fā)原理，通過調(diào)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(zhì)，將廢棄疏浚淤泥轉(zhuǎn)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(fù)合固化劑
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本技術(shù)發(fā)明屬于建筑材料及建筑地基領(lǐng)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(fù)合固化劑。
【背景技術(shù)】
[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(xué)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(zhuǎn)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(yīng)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(zhì)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(fù)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(nèi)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(fù)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(xué)性能。
[0007]本發(fā)明的疏浚淤泥復(fù)合固化劑，各組分按干粉質(zhì)量百分比組成為:
成分:質(zhì)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(fù)合固化劑在天然軟土地基加固處理工程中的應(yīng)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(yīng)用。
[0015]本發(fā)明的疏浚淤泥復(fù)合固化劑的制備方法為:按照復(fù)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(fù)合固化劑。
[0016]本發(fā)明公開的疏浚淤泥復(fù)合固化劑，技術(shù)原理在于:水泥遇水迅速發(fā)生水化反應(yīng)，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(xué)反應(yīng)初期起脫水作用；高活性氧化鎂與水反應(yīng)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(yīng);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(yīng)而生成水化硅酸鈣C-S-H等膠結(jié)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(jié)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(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:結(jié)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(diào)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(yīng)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(cè)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(jié)合堿激發(fā)原理，通過調(diào)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(zhì)，將廢棄疏浚淤泥轉(zhuǎn)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(quán)項】
1.一種疏浚淤泥復(fù)合固化劑，其特征在于:以干粉計，包括以下質(zhì)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(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)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(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)合固化劑，其特征在于:所述水泥為32.5R水泥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)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(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)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(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)合固化劑，其特征在于:所述生石灰中CaO含量多90%。7.—種權(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)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(fù)合固化劑。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的疏浚淤泥復(fù)合固化劑，其特征在于:所述粉煤灰中Al2O3與S12質(zhì)量百分比之和彡70%且CaO質(zhì)量百分比<10%。9.權(quán)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(yīng)用。10.權(quán)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(yīng)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(xué)