CN103351140A - 一种淤泥固化剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种淤泥固化剂，包括如下重量份数配比的粉剂和液剂原料组成，所述粉剂包括如下重量配比的组分组成，水泥30～60重量份，矿渣20～70重量份，白灰3～40重量份，石膏0～7重量份，硫酸盐1～15重量份；所述液剂包括如下重量配比的组分组成，聚丙烯酰胺5～30重量份，聚合氯化铝0～20重量份，甘露醇0～30重量份，木质素磺酸盐20～80重量份，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物0～30重量份，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2重量份，丹宁酸0～10重量份，腐殖酸盐0～10重量份，α-烯烃磺酸盐0.2～2.5重量份。所述淤泥固化剂的粉剂原料中还包含有0.2～2.0重量份，主要成分为聚次甲基萘磺酸钠的萘系高效减水剂。

Description

一种淤泥固化剂及其应用

技术领域

本发明属于土壤处理用化学品技术领域，尤其涉及一种用于不同含水量泥土的固化处理用化学品及其应用。

背景技术

近年来，公路在我国国民经济综合运输体系中的位置越来越重要，但伴随着公路的高速发展，环境污染、资源紧缺问题也相继出现，寻求减少环境污染、减少路域生态损失和充分利用废弃物的措施是现阶段公路建设中面临的一项长期而艰巨的任务。我国幅员广阔，江河湖泊众多，淤泥数量非常庞大，然而，淤泥的工程特性很差，主要表现为颗粒含量高、含水率高、压缩性大、强度低、渗透性能差、排水固结缓慢，不能直接作为道路填筑材料。

真空预压处理淤泥用于造地和建设是目前提高淤泥承载力的一种较普遍的物理施工方法。此法借助大气压力来减少淤泥含水量。吹填落淤后应用真空预压法造地在国内已有20多年的历史，施工周期长是此法推广使用受到限制的主要原因。

传统的道路修筑方法是首先开挖摒弃不合格原土，置换大量沙石材料，其主要原因是原土固化的无侧限抗压强度低，吸水后强度更低。传统筑路方法不仅要耗费大量资源，支付大量材料费和运费，还会对环境造成较大的破坏。如何利用现有原土并有效提高原土的无侧限抗压强度和板体性能是解决筑路问题的技术研究方向。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺加量少、淤泥固结体强度高、耐水性好的淤泥固化剂及其作为清淤固化剂、筑路基土固化剂和水体底部淤泥防漏固化剂的应用，解决了现有淤泥固化技术存在的固结体强度低、淤泥脱水困难、外来掺加材料占比重大的缺点。

本发明采用的技术方案如下：

一种淤泥固化剂，其特征在于它包括如下重量份数配比的粉剂和液剂原料组成，所述粉剂包括如下重量配比的组分组成：水泥30～60重量份，矿渣20～70重量份，白灰3～40重量份，石膏0～7重量份，硫酸盐1～15重量份；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺5～30重量份，聚合氯化铝0～20重量份，甘露醇0～30重量份，木质素磺酸盐20～80重量份，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物0～30重量份，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2重量份，丹宁酸0～10重量份，腐殖酸盐0～10重量份，α-烯烃磺酸盐0.2～2.5重量份。

进一步，所述的液剂是由如下重量配比的原料组成：聚丙烯酰胺5～30重量份，聚合氯化铝5～20重量份，甘露醇5～30重量份，木质素磺酸盐20～80重量份，5～30重量份的木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2重量份，丹宁酸1～10重量份，腐殖酸盐2～10重量份，α—烯烃磺酸盐0.2～2.5重量份。

进一步，所述的水泥为硅酸盐水泥；所述矿渣是经过高温过程煅烧的活性材料。

进一步，所述淤泥固化剂的粉剂原料中还包含有0.2～2.0重量份，主要成分为聚次甲基萘磺酸钠的萘系高效减水剂。

进一步，所述硫酸盐为芒硝。

进一步，所述的α-烯烃磺酸盐可以用0.1～1.0重量份的烯烃磺酸盐、0.1～1.0重量份的羟烷基磺酸盐和0.1～0.5重量份的二磺酸盐代替。

进一步，所述淤泥固化剂按照质量比5～9%加入到单位质量的淤泥中，其中最优质量比为7%。

进一步，该淤泥固化剂作为修筑道路基层土的固化处理剂的应用。

进一步，该淤泥固化剂还可作为河湖及海岸疏浚清淤所产生的淤泥固化制备土工材料的应用。

进一步，该淤泥固化剂作为河、湖、渠、水库水体的底层防渗漏处理剂的应用。

进一步，所述的一种淤泥固化剂作为修筑道路基层土的固化处理剂的应用。

进一步，所述的一种淤泥固化剂作为河湖及海岸疏浚清淤所产生的淤泥固化制备土工材料的应用。

进一步，所述的一种淤泥固化剂作为河、湖、渠、水库水体的底层防渗漏处理剂的应用。

该淤泥固化剂中的粉剂是将各组分经过磨细混合配制而成，它主要通过硅酸盐的水化反应物硅酸二钙和硅酸三钙吸收部分水分，由活性无机材料矿渣形成结晶质点和空间网架，前期作为通道有利于排出淤泥中的水分，后期作为骨架，有利于增加固结体强度。液剂主要作用是增强脱水率和脱水速度。使用时可以将粉剂加入适量水调制成泥浆，然后按比例将粉剂和液剂加入到淤泥中。如加入到含水率60～300%的淤泥中，可以泵送到较远距离的地方，脱水速度快，沉积固结体强度高。加入到含水率20～60%的淤泥中可直接搅拌、摊铺后固结强化。经检测，掺入该淤泥固化剂的淤泥在室内放置2日然后浸水5日后的无侧限抗压强度可以达到0.25～0.6Mpa，并且具有优越的防水性、水稳定性和水硬性的特点。尤其是淤泥中所含的重金属、病原体等污染物被固结、封闭后大大减少了其渗出率，有良好的环保性能。

各种矿渣，如煤渣、铝矿渣、铁矿渣、火山灰等在燃烧或工业生产中经过了高温煅烧，具有很高的物理活性，能有效增强固化剂的固结性能。在该淤泥固化剂中的粉剂中加入现已商品化应用的萘系水泥高效减水剂，该淤泥固化剂的固结效果会相应的增强。

在采用该淤泥固化剂进行道路修筑的淤泥路基处理时，可适当增加掺入淤泥固化剂的比例，同时淤泥的性能也会相应提高，当淤泥含水率接近筑路基土最佳含水率时，直接掺加8%左右的粉剂和0.1%左右的液剂可使基土强度达到2.1Mpa。而我国国内淤泥质地基承载要求为0.08～0.25Mpa。

本发明提供的淤泥固化剂能够在道路路基的处理上得到应用，采用该淤泥固化剂对开挖的基土进行固结处理并压实，其筑路成本不仅可以降低50%，并且其路基的各项性能明显好于常规白灰、沙石路基，利用该淤泥固化剂进行筑路，其路面平整光洁，板体性好强度高，耐久性和稳定性好，在不同气候条件稳定性高，如遇冻不裂不翻浆，遇水不软不泥泞。在同等道路设计强度水平上，路面层与基层厚度可减薄约三分之一。在低交通流量或偏远地区其固结体层可以直接作为简易路面使用。使用该淤泥固化剂还还可将疏浚清淤的淤泥转变为土工材料，将该淤泥固化剂与淤泥搅拌均匀后，可以根据含水率的不同进行铺摊压实、真空预压、输送带挤压或离心脱水工艺使淤泥在短期内固结，其固结体可以达到较高的地基承载强度，可用于造岛，筑路基，围堰造地，以及作建筑材料等，可经长期的海水淡水的浸泡而不会出现浸出污染并又能保持一定的强度。

采用本发明提供的淤泥固化剂对河流、湖泊等大型水体底部和侧面的土体进行固结处理，能够完全替代塑料膜，消除塑料膜施工对水体周边草木植被等生态平衡的不利影响。并且其土体的渗透系数可以通过调节淤泥固化剂的掺入量来调整。施工方式可以根据当地的工程条件，采用湿法搅拌摊铺施工或者干法搅拌压实施工的方式实现。

使用该淤泥固化剂进行公路基层土的固化时，粉剂的加入量为处理土重量的4%左右，液剂掺加量为处理土重量的0.04%左右，7日无侧限浸水抗压强度可达到3.8Mpa。

该淤泥固化剂所采用的各组分均为市售商品或容易得到的工业排放物，制作成本较低，同时进行淤泥固结处理时的掺加量少，固结体强度高、耐水性能好。可广泛的应用于清淤淤泥的固化处理、公路基层土的强化和水体底部泥层的防渗漏处理。

具体实施方式

在所有实施例中，粉剂加入量为淤泥重量的5～9%。

实施例1：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

所述粉剂包括如下重量配比的组分组成，水泥30kg，矿渣20kg，白灰3kg，石膏1kg，硫酸盐1kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成，聚丙烯酰胺5kg，木质素磺酸盐20kg，烷基酚聚氧乙烯醚0.2kg，α-烯烃磺酸盐0.2kg。

在粉剂中包含有0.2kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

其中0.2kg的α-烯烃磺酸盐可以用0.2kg的羟烷基硝酸盐、或0.2kg的二磺酸盐、或0.1kg的羟烷基硝酸盐和0.1kg的二磺酸盐的混合物、或0.1kg的烯烃磺酸盐和0.1kg的二磺酸盐的混合物、或0.1kg的羟烷基硝酸盐和0.1kg的烯烃磺酸盐的混合物代替。

实施例2：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥60kg，矿渣70kg，白灰40kg，石膏7kg，硫酸盐15kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺30kg，聚合氯化铝20kg，甘露醇30kg，木质素磺酸盐80kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物30kg，烷基酚聚氧乙烯醚2kg，丹宁酸10kg，腐殖酸盐10kg，α-烯烃磺酸盐2.5kg。

在粉剂中包含有2.0kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

其中2.5kg的α-烯烃磺酸盐可以用0.5kg的二磺酸盐、1.0kg的烯烃磺酸盐和1.0kg的羟烷基硝酸盐的混合物代替。

实施例3：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥45kg，矿渣45kg，白灰20kg，石膏4kg，硫酸盐7kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺5kg，聚合氯化铝5kg，甘露醇5kg，木质素磺酸盐50kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物5kg，烷基酚聚氧乙烯醚1.1kg，丹宁酸1kg，腐殖酸盐2kg，α-烯烃磺酸盐1.3kg。

在粉剂中包含有1.1kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

其中1.3kg的α-烯烃磺酸盐可以用0.3kg的二磺酸盐、0.5kg的烯烃磺酸盐和0.5kg的羟烷基硝酸盐的混合物代替。

实施例4：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥39kg，矿渣39kg，白灰5kg，石膏3kg，硫酸盐3kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺17kg，聚合氯化铝10kg，甘露醇15kg，木质素磺酸盐50kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物15kg，烷基酚聚氧乙烯醚1.1kg，丹宁酸5kg，腐殖酸盐5kg，α-烯烃磺酸盐0.7kg。

在粉剂中包含有1.1kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

实施例5：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥51kg，矿渣51kg，白灰5kg，石膏5kg，硫酸盐5kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺11kg，聚合氯化铝5kg，甘露醇7kg，木质素磺酸盐35kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物7kg，烷基酚聚氧乙烯醚0.5kg，丹宁酸3kg，腐殖酸盐3kg，α-烯烃磺酸盐2kg。

在粉剂中包含有0.7kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

实施例6：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥51kg，矿渣51kg，白灰5kg，石膏5kg，硫酸盐5kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺24kg，聚合氯化铝15kg，甘露醇23kg，木质素磺酸盐65kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物23kg，烷基酚聚氧乙烯醚1.7kg，丹宁酸7kg，腐殖酸盐7kg，α-烯烃磺酸盐2kg。

在粉剂中包含有0.7kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

实施例7：一种淤泥固化剂，由粉剂和液剂组成，其中粉剂和液剂的成分和配比如下所述：

水泥40kg，矿渣20kg，白灰30kg，硫酸盐10kg；所述液剂包括如下重量配比的组分组成：聚丙烯酰胺24kg，聚合氯化铝15kg，甘露醇23kg，木质素磺酸盐65kg，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物23kg，烷基酚聚氧乙烯醚1.7kg，丹宁酸7kg，腐殖酸盐7kg，α-烯烃磺酸盐2kg。

在粉剂中包含有0.7kg的聚次甲基萘磺酸钠萘系高效减水剂。

Claims (10)

1.一种淤泥固化剂，其特征在于：包括如下重量份数配比的粉剂和液剂原料组成，所述粉剂包括如下重量配比的组分组成，水泥30～60重量份，矿渣20～70重量份，白灰3～40重量份，石膏0～7重量份，硫酸盐1～15重量份；所述液剂包括如下重量配比的组分组成，聚丙烯酰胺5～30重量份，聚合氯化铝0～20重量份，甘露醇0～30重量份，木质素磺酸盐20～80重量份，木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物0～30重量份，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2重量份，丹宁酸0～10重量份，腐殖酸盐0～10重量份，α-烯烃磺酸盐0.2～2.5重量份。

2.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：所述的液剂是由如下重量配比的原料组成：聚丙烯酰胺5～30重量份，聚合氯化铝5～20重量份，甘露醇5～30重量份，木质素磺酸盐20～80重量份，5～30重量份的木质素磺酸盐与铁、铬离子络合物，烷基酚聚氧乙烯醚0.2～2重量份，丹宁酸1～10重量份，腐殖酸盐2～10重量份，α—烯烃磺酸盐0.2～2.5重量份。

3.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥；所述矿渣是经过高温过程煅烧的活性材料。

4.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：所述淤泥固化剂的粉剂原料中还包含有0.2～2.0重量份，主要成分为聚次甲基萘磺酸钠的萘系高效减水剂。

5.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：所述硫酸盐为芒硝。

6.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：α-烯烃磺酸盐可以用0.1～1.0重量份的烯烃磺酸盐、0.1～1.0重量份的羟烷基磺酸盐和0.1～0.5重量份的二磺酸盐代替。

7.根据权利要求1所述的一种淤泥固化剂，其特征在于：所述淤泥固化剂按照质量比5～9%加入到单位质量的淤泥中。

8.权利要求1所述的一种淤泥固化剂作为修筑道路基层土的固化处理剂的应用。

9.权利要求1所述的一种淤泥固化剂作为河湖及海岸疏浚清淤所产生的淤泥固化制备土工材料的应用。

10.权利要求1所述的一种淤泥固化剂作为河、湖、渠、水库水体的底层防渗漏处理剂的应用。