專利名稱：一種淤泥固化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及淤泥或高含水率的淤泥質(zhì)粘土固化處理用的一種淤泥固化劑， 屬于土工材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國目前大規(guī)模的湖泊清淤、河岸疏浚中產(chǎn)生了大量的清淤淤泥，這些淤 泥具有高含水率、高有機(jī)質(zhì)含量、弱酸性等特點(diǎn)，其力學(xué)性質(zhì)差，難以實(shí)現(xiàn)資 源化利用。目前對(duì)于這類淤泥，往往外運(yùn)丟棄或者用專門的堆場堆放，進(jìn)而吹 砂充填的方式進(jìn)行利用，但這些處置和利用方式均存在占用場地，且處理時(shí)間 長，且存在較大的運(yùn)輸費(fèi)用，處理成本很高。如果能對(duì)這類淤泥進(jìn)行就地固化， 通過添加固化劑，在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)降低含水率、提高抗壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度，使其 能用作工程填土將非常有意義。但這類淤泥由于有機(jī)質(zhì)含量高，且呈弱酸性， 使得高鈣型的膠凝材料如石灰或水泥固化效果不好，且水泥、石灰固化淤泥后 的水穩(wěn)定性較差，可逆反應(yīng)強(qiáng)，遇到雨水浸泡，強(qiáng)度損失大，導(dǎo)致這類淤泥難 以就地固化成土。
此外，在交通建設(shè)中經(jīng)常遇到大量的淤泥質(zhì)粘土所產(chǎn)生的軟基，淤泥質(zhì)粘 土與淤泥具有相似的性質(zhì)如含水率高，有機(jī)質(zhì)含量高，弱酸性的特點(diǎn)，但其土 力學(xué)性質(zhì)較淤泥略好，目前在軟基處理中，通常采用以水泥為膠結(jié)劑固結(jié)成樁 處理，但由于此類淤泥質(zhì)粘土具有上述特點(diǎn)，導(dǎo)致其成樁強(qiáng)度不高，軟基處理 效果差且成本高。
中國專利公開號(hào)CN03113373. 8，
公開日2003年10月15日，發(fā)明創(chuàng)造名 稱為《復(fù)合型淤泥固化材料》，該申請(qǐng)案公開了對(duì)疏浚淤泥的固化材料的配方， 該配方以水泥、粉煤灰、石膏為主要原材料，按一定的配比通過混合均勻制成， 該材料摻入粉煤灰后，其滲透系數(shù)有所提高，但對(duì)淤泥固化土的強(qiáng)度尤其是無 側(cè)限抗壓強(qiáng)度有所損失，同時(shí)由于其產(chǎn)品制成采取混合工藝，而這些原材料細(xì)度存在差異，因此該固化材料在均勻性上存在不穩(wěn)定性，導(dǎo)致其固化淤泥的效 果不夠穩(wěn)定。
中國專利公開號(hào)CN98113594. 3，
公開日1999年12月22日，發(fā)明創(chuàng)造名 稱為《一種土壤固化劑》，該申請(qǐng)案公開了以礦渣或礦渣組合物為主體原料， 配以適量的堿性激發(fā)劑和表面活性劑混合粉磨至勃氏比表面積400-900m2/kg 所制成的一種土壤固化劑，該土壤固化劑固結(jié)范圍廣泛，但材料組成中缺乏石 灰、石膏，因此對(duì)高含水率的淤泥固化效果較差，其固化后的淤泥固化土抗剪 強(qiáng)度指標(biāo)達(dá)不到固化要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能專門處理高含水率，高
有機(jī)質(zhì)含量的淤泥固化劑，其技術(shù)解決方案為
.固化劑的原材料按如下重量份數(shù)混合粉磨至勃氏比表面積400-600m2/kg， 其中
礦渣 40 - 60% ，
水泥熟料 10-20% ，
石灰 12-20% ，
石膏 15-25% ，
— 木質(zhì)磺酸鈉和亞硫酸鹽紙漿廢液復(fù)合劑 0.05-0.15% ，
無水硫酸鈉和明礬復(fù)合劑 3%-5%。
由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明的淤泥固化劑固化淤泥時(shí)，與傳統(tǒng)的水 泥固化淤泥原理存在不同，水泥、石灰屬于高鈣基固化劑，本固化劑主體原料 是礦渣，其成分中硅鋁基含量較高，因此本材料本質(zhì)上屬于硅鋁基固化劑；傳 統(tǒng)的高鈣體系水泥、石灰中，堿的含量很高，尤其是在水泥的水化過程中，會(huì) 失去大量的Ca(OH)2,當(dāng)水泥和淤泥中的粘土接觸，部分土壤中粘土礦物會(huì)和 Ca(OH)2反應(yīng)，消耗了一部分的堿度，由于水泥水化產(chǎn)物必須在一定堿度下才 能穩(wěn)定存在，這會(huì)導(dǎo)致水泥水化產(chǎn)物的分解來產(chǎn)生Ca(OH)2保證體系的穩(wěn)定，
4結(jié)果影響了水泥固化淤泥土的強(qiáng)度。而本材料膠凝形成機(jī)理是硅鋁基玻璃體在 適度的堿性條件激發(fā)下，發(fā)生的晶格重排或重結(jié)晶，這個(gè)過程類似于火山熔巖 在水熱條件下形成的不同巖石礦物，這些礦物在常溫下穩(wěn)定存在，并且和淤泥 土^的原生硅鋁基礦物組成具有相似性，因此，硅鋁基固化劑的水化成巖反應(yīng)， 在一定壓力下就存在形成一定硅鋁酸鹽礦物和淤泥土顆粒同相或類同相接觸。
此外，本固化劑顆粒與淤泥土顆?？上嗷ヌ畛?，形成最緊密的堆積結(jié)構(gòu)， 使土壤固化體系形成不同層次的自緊密體系，再加上本固化劑顆粒本身強(qiáng)度和 硬度均較高，當(dāng)淤泥土和固化材料通過水化產(chǎn)物相互搭接后，固化材料顆粒的 未水化部分在水化產(chǎn)物之間起到了強(qiáng)有力"微集料填充"和"骨架支撐"作用， 這些顯著區(qū)別水泥基材料的固化原理導(dǎo)致其固化淤泥土的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī) 水泥和其他水泥基固化材料。
本發(fā)明材料組成中石灰的加入主要有兩層作用， 一是石灰具有強(qiáng)吸水性， 可顯著降低淤泥固化初期的含水率；二是石灰具有強(qiáng)堿性，可有效打破粘土層 顆粒間的雙電層，促進(jìn)土顆粒與固化劑水化后形成的礦物實(shí)現(xiàn)同相接觸。
本發(fā)明原料組成中石膏的加入主要是處理淤泥中有機(jī)質(zhì)含量所帶來的消 極因素。
摻加本固化劑至淤泥中形成固化淤泥土的7天齡期強(qiáng)度較同比例摻加的水 泥或石灰固化淤泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高100%以上，且14天齡期后的淤泥 固化土的水穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到90%以上。通過合適的摻加比例，經(jīng)本淤泥固化劑固 化后的淤泥或淤泥質(zhì)粘土，其力學(xué)性能發(fā)生較大改變，在土工學(xué)分類上實(shí)現(xiàn)從 粘性土到砂性粘土的轉(zhuǎn)變，固化后的淤泥或淤泥質(zhì)粘土其直剪指標(biāo)可達(dá)到剪 切強(qiáng)度C-30Kpa、內(nèi)摩擦角e〉25。，可廣泛用于工程用填土或者可明顯改善軟 基強(qiáng)度。
本發(fā)明專利與中國專利公開號(hào)CN03113373.8,
公開日2003年10月15日，
發(fā)明創(chuàng)造名稱為《復(fù)合型淤泥固化材料》存在以下不同本發(fā)明以礦渣、水泥 熟料、石灰、石膏為主，通過添加激發(fā)礦渣活性的表面活性劑和激發(fā)劑，混合 粉磨而成，其在材料細(xì)度上存在比表面積400-600m2/kg的要求，而《復(fù)合型淤泥固化材料》則采用水泥、粉煤灰、石灰、石膏為主在產(chǎn)品制備工藝上采用上 述成品混合均勻即可制得。
本發(fā)明的淤泥固化劑與中國專利公開號(hào)CN98113594.3，
公開日1999年12 月22日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為《一種土壤固化劑》存在以下不同本發(fā)明中礦渣 占60%以下，石膏和石灰要占到25%左右，而原材料基本上以礦渣為主(礦渣 及礦渣類成分占到80%以上)，其原材料中并不涉及石膏、石灰等成分。
具體實(shí)施例方式
一種淤泥固化劑，固化劑的原材料按如下重量份數(shù)，礦渣40-60% ，水泥 熟料10-20%，石灰12-20%,石膏15-25%，木質(zhì)磺啤鈉和亞硫酸鹽紙漿廢液復(fù) 合劑0.05-0.15%，無水硫酸鈉和明礬復(fù)合劑3%-5%，混合粉磨至勃氏比表面積 400-600m2/kg。本發(fā)明原料中礦渣為符合GB203規(guī)定的?；郀t礦渣，石膏為 二水石膏。
具體實(shí)施例l:
一種淤泥固化劑礦渣(GB203規(guī)定的?；郀t礦渣)40% 、水泥熟料20%、 石灰20，、 二水石膏17%、木質(zhì)磺酸鈉和亞硫酸鹽紙漿廢液復(fù)合劑0.15%、無 水硫酸鈉和明礬復(fù)合劑2.75%混合粉磨至比表面積為400 m"kg制成，這種淤 泥固化劑適用于土工含水率為80-100%,液限為45%以上，顆粒以粘土顆粒為 主，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到6%以上的淤泥。
.按上述配比制出的固化劑按7%，淤泥93%的比例混合后，均勻攪拌，露天 放置7-14天，其土力學(xué)性質(zhì)發(fā)生明顯變化，其含水率降至35%,其無側(cè)限抗 壓強(qiáng)度達(dá)到900Kpa以上，其剪切強(qiáng)度C=30Kpa、內(nèi)摩擦角e〉25。，固化土體 顆粒變成以含砂性土和粘性土為土， 土力學(xué)性能達(dá)到工程填土指標(biāo)，固化后的 淤泥直接拖往城市道路建設(shè)中當(dāng)工程填料使用。
具體實(shí)施例2:
一種淤泥固化劑礦渣(GB203規(guī)定的?；郀t礦渣)55%、水泥熟料17%、 石灰10%、石膏15%、木質(zhì)磺酸鈉和亞硫酸鹽紙漿廢液復(fù)合劑0.15%、無水硫 酸鈉和明礬復(fù)合劑2.75%混合粉磨至比表面積為450 m2/kg。這種淤泥固化劑適用于土工含水率為60-80%，液限為40-50% ，顆粒以粘土、砂土顆粒為主， 有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到4-8%以上的淤泥質(zhì)粘土。
按上述配比制出的固化劑進(jìn)行淤泥質(zhì)粘土軟基的粉噴樁施工，只需摻量 10%，其90天齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1500Kpa，高于摻量為15%的水泥粉噴樁 90天齡期的1200Kpa，完全達(dá)到高速公路軟基處理規(guī)范。
此外，本固化劑還具有一個(gè)顯著特點(diǎn)，其主要原材料組成與水泥原材料相 似，其生產(chǎn)成本與水泥相當(dāng)，結(jié)合本固化劑固化淤泥的性能顯著超過水泥，本 固化劑具有很高的性價(jià)比。
權(quán)利要求
1. 一種淤泥固化劑，其特征在于固化劑的原材料按如下重量份數(shù)混合粉磨至勃氏比表面積400-600m2/kg，其中礦渣 40-60％，水泥熟料 10-20％，石灰 12-20％，石膏 15-25％，木質(zhì)磺酸鈉和亞硫酸鹽紙漿廢液復(fù)合劑 0.05-0.15％，無水硫酸鈉和明礬復(fù)合劑 3％-5％。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于淤泥或淤泥質(zhì)粘土固化的一種淤泥固化劑，屬土工材料領(lǐng)域，這種淤泥固化劑以礦渣、石膏、石灰、水泥熟料為主要原料，配以激發(fā)劑和表面活性劑混合粉磨至勃氏比表面積400-600m²/kg所制成。本發(fā)明針對(duì)淤泥或淤泥質(zhì)粘土，可有效克服淤泥或淤泥質(zhì)粘土的高含水率、高有機(jī)質(zhì)含量、弱酸性等固化消極因素，在同等條件下，其固化后的淤泥或淤泥質(zhì)粘土強(qiáng)度可提高100％，且抗?jié)B、水穩(wěn)定性能大大提高。
文檔編號(hào)C04B28/00GK101428956SQ20081023671
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者文 傅, 張大捷 申請(qǐng)人:武漢科技學(xué)院