CN104891892A - 一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，包括以下步骤：去除淤泥中的大型颗粒物、脱水；将脱水后的淤泥与其他组份混合均匀，得淤泥混合物；使淤泥混合物成球，形成大小均匀的卵石状骨料；将胶结材料与卵石状骨料胶结成型，得多孔混凝土试块；标准养护；天然土壤平铺在底层作为底基土；多孔混凝土试块置于底基土上；多孔混凝土试块的孔隙中填充植生基材；在多孔混凝土试块表层覆盖天然土壤；即得。该方法不但可以将淤泥进行资源化利用，避免了疏浚淤泥、底泥及工业污泥带来的一系列问题，而且可以减少对天然碎石、卵石的消耗；此外能够减少雨水及地表径流微污染水对河水的污染负荷。
Description
技术领域
本发明属于淤泥固化领域，特别涉及一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法。
背景技术
淤泥如河道底泥、海洋滩涂淤泥、疏浚淤泥和工业淤泥等含有大量有机质和重金属污染物，堆放不当不但占据空间、影响美观，还极有可能会造成环境污染，对淤泥的资源化利用是最好的处理方法。利用固化剂，如水泥、粉煤灰等对污泥进行固化，可以使污泥具有更高的强度，在作为河道护坡时能够有效抗冲刷和防止因边坡不稳固而造成的滑坡；另外，固化后的污泥更加密实，可以有效减少污泥中的污染物渗出。
现有植生混凝土通常由粗骨料、水泥、水和外加剂搅拌浇注而成，它由粗骨料表面包覆一层水泥浆后彼此粘连而形成的孔隙均匀分布的一种蜂窝状结构，从而能够满足植物根系延伸所需空间。往孔隙中填充保水剂和植物生长所需营养物质可保证植物的正常发芽和生长。
发明内容
发明目的：针对目前存在的问题，本发明提出一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，实现对淤泥的无害化和资源化利用。
技术方案：本发明提供的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，包括以下步骤：
(1)去除淤泥中的大型颗粒物，并离心脱水；
(2)将脱水后的淤泥与普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、固体废物、碱性激发剂、水化反应促进剂、粘结剂、减水剂混合均匀，得淤泥混合物；可根据条件适量添加水，使其具有可塑性；
(3)采用人工或机械方法使淤泥混合物成球，形成大小均匀的卵石状骨料；
(4)将水泥、水和外加剂配置成胶结材料，与卵石状骨料混合搅拌，搅拌过程中加入补强剂，然后分层捣压，使卵石状骨料胶结成型，得多孔混凝土试块；将多孔混凝土试块标准养护；
(5)取天然土壤平铺在底层，厚度大于4cm，作为底基土；
(6)将养护好的多孔混凝土试块置于底基土上，并压实；
(7)向多孔混凝土试块的孔隙中填充植生基材，并在多孔混凝土试块表面喷洒水使植生基材渗透至多孔混凝土试块深处的孔隙中；
(8)在多孔混凝土试块表层覆盖天然土壤，厚度约为2-3cm；即得。
步骤(1)中，所述淤泥包括河道底泥、海洋滩涂淤泥、疏浚淤泥和工业淤泥。
步骤(2)中，所述普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、固体废物、碱性激发剂、水化反应促进剂、粘结剂和减水剂分别占脱水淤泥质量的20％-30％、20％-25％、10％-15％、2％-6％、2％-4％、15％-25％、2％-4％、5％-10％和2％-4％。
步骤(2)中，所述固体废物选自煤渣、高炉渣、钢渣、矿渣、废弃金属、建筑垃圾和玻璃渣中的一种或几种；所述碱性激发剂选自碳酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或几种；水化反应促进剂选自甲酸钙、三乙醇胺、无水硫酸钠和尿素中的一种或几种；粘结剂选自水玻璃、沥青、合成树脂和动物胶中的一种或几种；减水剂为萘系减水剂。
步骤(3)中，所述卵石状骨料粒径为20mm-30mm。
步骤(4)中，所述水泥为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或铝酸盐类水泥；外加剂为石膏；外加剂与水泥的质量比为1:4-2:3；所述胶结材料流动度为180mm-200mm；所述补强剂的添加量为胶结材料质量的1％。
步骤(4)中，标准养护条件为：温度20℃±2℃、相对湿度95％以上养护28天。
步骤(7)中，所述植生基材为有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉、吸水性树脂和天然土壤的混合物；其中有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉和吸水性树脂分别占天然土壤质量的5％-10％、1％-2％、2％-5％和0.1％-0.2％。
有益效果：本发明提供的利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，将淤泥进行化学固化，并采用合适的方法制作成粒径大小合适的卵石型大颗粒用于制备植生混凝土中的大骨料，并对植生混凝土护坡技术进行研究，这样不但可以将淤泥进行资源化利用，避免了疏浚淤泥、底泥及工业污泥带来的一系列问题，而且可以减少对天然碎石、卵石的消耗；另外，利用植生混凝土进行边坡防护，并且利用植生混凝土中所种植的植物对雨水和地表径流水进行净化能够减少雨水及地表径流微污染水对河水的污染负荷。
附图说明
图1为仿植生混凝土基本构造；其中，1为表层覆盖的天然土壤；2为多孔混凝土试块；3为底基土；4卵石状骨料；5为植生基材。
具体实施方式
补强剂的制备方法：补强剂为木质纤维素、硫酸钠、亚硫酸钠、氯化镁、氧化镁、水玻璃、明矾、硫酸铁、偶联剂、三乙醇胺中的任意两种以上的组合经过搅拌、恒温水浴加热、冷却等步骤混合反应制备而成。
实施例1
(1)将取自南京秦淮河某河段河道淤泥去除大颗粒物后离心脱水；
(2)将硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、工业废弃物、碱性激发剂、水化促进剂、粘结剂和减水剂与淤泥混合，分别占脱水淤泥的质量比为30％、24％、10％、4％、2％、20％、2％、6％和2％，控制外加水的量，使混合物具有可塑性；
(3)人工对淤泥混合物进行成球，卵石型骨料粒径约为20mm-30mm；
(4)将低碱度硫铝酸盐水泥和石膏按照质量比2:3混合，加入外加水，控制胶结材料的流动度在180mm-190mm之间，将胶结材料与骨料进行搅拌，加入1％实验室自制补强剂，分层捣压成型，粘结成多孔混凝土试块；
(5)参照混凝土养护标准，将多孔混凝土试块在标准养护条件下养护28d；
(6)取天然土壤平铺在透水性种植筐底层作为底基土，厚度约为5cm；
(7)将养护好的多孔混凝土试块放在底基土上，稍用力按压使混凝土底层没入土壤；
(8)取占天然土壤质量比分别为8％、1％、3％和0.1％的有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉和吸水性树脂与天然土壤充分混合，配置成植生基材，填充到多孔混凝土的孔隙间，并适当洒水，使植生基材渗透到下层的孔隙间；
(9)用天然土壤在表面覆盖表层客土，厚度约为3cm，在客土上播撒香根草、高羊茅、白茅和紫穗槐四种草种，前期需要定期洒水养护以保证植物的正常发芽。草种选择发芽快、根系发达、抗逆性强的植物草种。
表1为多孔混凝土试块测试的各项指标，表2为各种植物生长情况。
(10)表1多孔混凝土试块各项指标
(11)
(12)表2不同植物在仿植生混凝土中的生长情况
实施例2
(1)将取自南京秦淮河某河段河道淤泥去除大颗粒物后离心脱水；
(2)将硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、工业废弃物、碱性激发剂、水化促进剂、粘结剂和减水剂与淤泥混合，分别占脱水淤泥的质量比为20％、25％、10％、6％、2％、15％、2％、10％和2％，控制外加水的量，使混合物具有可塑性；
(3)人工对淤泥混合物进行成球，卵石型骨料粒径约为20mm-30mm；
(4)将低碱度硫铝酸盐水泥和石膏按照质量比1:4混合，加入外加水，控制胶结材料的流动度在180mm-190mm之间，将胶结材料与骨料进行搅拌，加入1％实验室自制补强剂，分层捣压成型，粘结成多孔混凝土试块；
(5)参照混凝土养护标准，将多孔混凝土试块在标准养护条件下养护28d；
(6)取天然土壤平铺在透水性种植筐底层作为底基土，厚度约为5cm；
(7)将养护好的多孔混凝土试块放在底基土上，稍用力按压使混凝土底层没入土壤；
(8)取占天然土壤质量比分别为10％、1％、2％和0.2％的有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉和吸水性树脂与天然土壤充分混合，配置成植生基材，填充到多孔混凝土的孔隙间，并适当洒水，使植生基材渗透到下层的孔隙间；
(9)用天然土壤在表面覆盖表层客土，厚度约为3cm，在客土上播撒香根草、高羊茅、白茅和紫穗槐四种草种，前期需要定期洒水养护以保证植物的正常发芽。草种选择发芽快、根系发达、抗逆性强的植物草种。
表3为多孔混凝土试块测试的各项指标，表4为各种植物生长情况。
表3多孔混凝土试块各项指标
表4不同植物在仿植生混凝土中的生长情况
实施例3
(1)将取自南京秦淮河某河段河道淤泥去除大颗粒物后离心脱水；
(2)将硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、工业废弃物、碱性激发剂、水化促进剂、粘结剂和减水剂与淤泥混合，分别占脱水淤泥的质量比为30％、20％、15％、2％、4％、25％、4％、5％和4％，控制外加水的量，使混合物具有可塑性；
(3)人工对淤泥混合物进行成球，卵石型骨料粒径约为20mm-30mm；
(4)将低碱度硫铝酸盐水泥和石膏按照质量比1:2混合，加入外加水，控制胶结材料的流动度在180mm-190mm之间，将胶结材料与骨料进行搅拌，加入1％实验室自制补强剂，分层捣压成型，粘结成多孔混凝土试块；
(5)参照混凝土养护标准，将多孔混凝土试块在标准养护条件下养护28d；
(6)取天然土壤平铺在透水性种植筐底层作为底基土，厚度约为5cm；
(7)将养护好的多孔混凝土试块放在底基土上，稍用力按压使混凝土底层没入土壤；
(8)取占天然土壤质量比分别为5％、2％、5％和0.1％的有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉和吸水性树脂与天然土壤充分混合，配置成植生基材，填充到多孔混凝土的孔隙间，并适当洒水，使植生基材渗透到下层的孔隙间；
(9)用天然土壤在表面覆盖表层客土，厚度约为3cm，在客土上播撒香根草、高羊茅、白茅和紫穗槐四种草种，前期需要定期洒水养护以保证植物的正常发芽。草种选择发芽快、根系发达、抗逆性强的植物草种。
表5为多孔混凝土试块测试的各项指标，表6为各种植物生长情况。
表5多孔混凝土试块各项指标
表6不同植物在仿植生混凝土中的生长情况
Claims (8)
1.一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)去除淤泥中的大型颗粒物，并离心脱水；
(2)将脱水后的淤泥与普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、固体废物、碱性激发剂、水化反应促进剂、粘结剂、减水剂混合均匀，得淤泥混合物；
(3)采用人工或机械方法使淤泥混合物成球，形成大小均匀的卵石状骨料；
(4)将水泥、水和外加剂配置成胶结材料，与卵石状骨料混合搅拌，搅拌过程中加入补强剂，然后分层捣压，使卵石状骨料胶结成型，得多孔混凝土试块；将多孔混凝土试块标准养护；
(5)取天然土壤平铺在底层，厚度大于4cm，作为底基土；
(6)将养护好的多孔混凝土试块置于底基土上，并压实；
(7)向多孔混凝土试块的孔隙中填充植生基材，并在多孔混凝土试块表面喷洒水使植生基材渗透至多孔混凝土试块深处的孔隙中；
(8)在多孔混凝土试块表层覆盖天然土壤，厚度约为2-3cm；即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述淤泥包括河道底泥、海洋滩涂淤泥、疏浚淤泥和工业淤泥。
3.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述普通硅酸盐水泥、粉煤灰、石灰、磷石膏、固体废物、碱性激发剂、水化反应促进剂、粘结剂和减水剂分别占脱水淤泥质量的20％-30％、20％-25％、10％-15％、2％-6％、2％-4％、15％-25％、2％-4％、5％-10％和2％-4％。
4.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述固体废物选自煤渣、高炉渣、钢渣、矿渣、废弃金属、建筑垃圾和玻璃渣中的一种或几种；所述碱性激发剂选自碳酸钠、氢氧化钾和氢氧化钠中的一种或几种；水化反应促进剂选自甲酸钙、三乙醇胺、无水硫酸钠和尿素中的一种或几种；粘结剂选自水玻璃、沥青、合成树脂和动物胶中的一种或几种；减水剂为萘系减水剂。
5.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述卵石状骨料粒径为20mm-30mm。
6.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(4)中，所述水泥为硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥或铝酸盐类水泥；外加剂为石膏；外加剂与水泥的质量比为1:4-2:3；所述胶结材料流动度为180mm-200mm；所述补强剂的添加量为胶结材料质量的1％。
7.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(4)中，标准养护条件为：温度20℃±2℃、相对湿度95％以上养护28天。
8.根据权利要求1所述的一种利用淤泥制备仿植生混凝土的方法，其特征在于：步骤(7)中，所述植生基材为有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉、吸水性树脂和天然土壤的混合物；其中有机肥、膨胀珍珠岩、沸石粉和吸水性树脂分别占天然土壤质量的5％-10％、1％-2％、2％-5％和0.1％-0.2％。
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