CN107973567A - 一种废弃物基气泡混合土及其制备方法 - Google Patents

一种废弃物基气泡混合土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种废弃物基气泡混合土及其制备方法，属于土木工程技术领域。本发明利用城市生活垃圾焚烧底灰表面疏松多孔，含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分，具有骨料性能、吸水性和火山灰活性，且表面比较粗糙，棱角较多，和黏土颗粒之间相互咬合，摩擦过程中增强了摩阻力，同时焚烧底灰与水泥共同水化作用，并利用糯米与黄豆的打浆液逐步发生聚合和黏稠化反应，高分子物质之间形成相互交联的网格状聚合物链包裹联结土壤颗粒并填充颗粒空隙直到整个土壤系凝固成为凝胶并固化，起到离子交换吸附及粗颗粒炉渣骨料填充的作用，增大了土骨架的强度和刚度增强了混合土的黏聚力，提高混合土的抗剪强度。

Description

一种废弃物基气泡混合土及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种废弃物基气泡混合土及其制备方法，属于土木工程技术领域。
背景技术
由于人类的生产生活，以及自然界的泥土沉积等，造成了河道堵塞，续航能力减弱，以及极为严重的生态问题，为畅通河道，解决环境污染的问题，每年将会有大量的疏浚淤泥的产生，而处理出来的淤泥，如若不妥善处理，极有可能对环境造成二次污染，如何处理清淤出来的淤泥，已成为各界关心的问题。
随着当今社会的快速发展，生活垃圾越来越多，而垃圾处理场地是有限的，因此生活垃圾的减量化处理成为当今人们关注的焦点。生活垃圾焚烧炉渣是生活垃圾焚烧处理后的主要产物之一，它含有部分具有胶凝活性的成分，将焚烧炉渣用于基层水泥土或渣土中可以达到强化材料强度和提高材料稳定性的作用。
实际情况表明，清淤以及对清出淤泥的后期处理，通常需要投入大量的人力物力资源，同时随着人们生活水平的提高，经济建设的快速发展，在房屋建筑，公路建设，填海造陆等等急需大量的填土资源，而以往的处理方式如耕地开挖等造成了耕地面积的减少，可再生资源的过度消耗等问题致使环境恶化，生态失衡等负面效应加剧，为解决上述问题，众多学者对新型的土体材料展开了广泛的研究，力求在满足工程应用的前提下，研发出新型的环保型填料。而将淤泥资源化再利用对于建设可持续发展的环保型社会，具有明显的积极意义。实际工程中，利用淤泥含水量高以及流动性好的性质，以其为原料土制备成流动性满足施工要求的气泡混合轻质土，既可以实现资源的再生利用目的，又可以满足日益紧缺的建设用土需要。为此，开发以河道淤泥和生活垃圾焚烧炉渣为原料土，制备废弃物基气泡混合土并进一步考察其工程性质满足工程要求，具有重要的工程意义及社会价值但在实际应用中的混合土性能较差，无法满足工程要求，还需进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对河道淤泥和生活垃圾焚烧炉渣难处理和其制备的混合土性能较差，无法满足工程要求的问题，提供了一种废弃物基气泡混合土及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述气泡混合土由下述重量份原料制得：30～40份细化焚烧底灰，60～70份预处理疏浚淤泥，4～5份固化剂，5～10份辅助固化剂，1～3份复配发泡剂，50～60份去离子水。
所述细化焚烧底灰为研磨过2～10mm圆孔筛的城市生活垃圾焚烧底灰。
所述预处理疏浚淤泥为压滤并晾晒至淤泥含水量为40～50%的疏浚淤泥。
所述固化剂为普通硅酸盐水泥。
所述辅助固化剂为按质量比5：3混合的糯米和绿豆的打浆液加热至90～100℃反应1～2h制得。
所述复配发泡剂由下述重量份原料制得：8～10份发泡剂α－烯基磺酸钠，12～15份发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，20～24份硅树脂聚醚乳液，15～18份羟甲基纤维素钠，800～1000份去离子水。
所述的一种废弃物基气泡混合土的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）糯米和绿豆的打浆液加热至90～100℃反应1～2h，得辅助固化剂；
（2）取城市生活垃圾焚烧底灰研磨过2～10mm圆孔筛，得细化焚烧底灰；
（3）将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为30～50%，得预处理疏浚淤泥；
（4）将发泡剂α－烯基磺酸钠、发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠、硅树脂聚醚乳液、羟甲基纤维素钠，加入去离子水中搅拌20～30min，复配发泡剂；
（5）取细化焚烧底灰、预处理疏浚淤泥、固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌20～30min，再加入辅助固化剂、复配发泡剂、去离子水，继续搅拌5～8min后注入模具，并送入标准养护室养护20～24h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明利用城市生活垃圾焚烧底灰表面疏松多孔，含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分，具有骨料性能、吸水性和火山灰活性，且表面比较粗糙，棱角较多，和黏土颗粒之间相互咬合，摩擦过程中增强了摩阻力，同时焚烧底灰与水泥共同水化作用，并利用糯米与黄豆的打浆液逐步发生聚合和黏稠化反应，高分子物质之间形成相互交联的网格状聚合物链包裹联结土壤颗粒并填充颗粒空隙直到整个土壤系凝固成为凝胶并固化，起到离子交换吸附及粗颗粒炉渣骨料填充的作用，增大了土骨架的强度和刚度增强了混合土的黏聚力，提高混合土的抗剪强度；
（2）本发明利用硅树脂聚醚乳液增加协同作用，使气泡更加均匀、细腻，利用羟甲基纤维素钠提高气泡液相粘度，提高稳泡性，协同发泡剂制得节能环保的废弃物基气泡混合土，使得微孔分布均匀，且微孔尺度小，应力均匀分布于各个微孔孔壁之上，土骨架结构较稳定，表现出良好的强度变形特性。
具体实施方式
取1～2kg糯米，0.6～1.2kg绿豆浸泡在3～5L去离子水中1～2h，再装入打浆机中打浆20～30min，并加热至90～100℃反应1～2h，得辅助固化剂，取城市生活垃圾焚烧底灰置于研磨机中研磨1～2h，过2～10mm圆孔筛，得细化焚烧底灰，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为30～50%，得预处理疏浚淤泥，取8～10g发泡剂α－烯基磺酸钠，12～15g发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，20～24g硅树脂聚醚乳液，15～18g羟甲基纤维素钠，加入800～1000mL去离子水中，以300～400r/min搅拌20～30min，复配发泡剂，取300～400g细化焚烧底灰，600～700g预处理疏浚淤泥，40～50g固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌20～30min，再加入50～100g辅助固化剂，10～30g复配发泡剂，500～600g去离子水，继续搅拌5～8min后加入模具，并送入标准养护室养护20～24h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
实例1
取1kg糯米，0.6kg绿豆浸泡在3L去离子水中1h，再装入打浆机中打浆20min，并加热至90℃反应1h，得辅助固化剂，取城市生活垃圾焚烧底灰置于研磨机中研磨1h，过2mm圆孔筛，得细化焚烧底灰，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为30%，得预处理疏浚淤泥，取8g发泡剂α－烯基磺酸钠，12g发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，20g硅树脂聚醚乳液，15g羟甲基纤维素钠，加入800mL去离子水中，以300r/min搅拌20min，复配发泡剂，取300g细化焚烧底灰，600g预处理疏浚淤泥，40g固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌20min，再加入50g辅助固化剂，10g复配发泡剂，500g去离子水，继续搅拌5min后加入模具，并送入标准养护室养护20h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
实例2
取1kg糯米，0.9kg绿豆浸泡在4L去离子水中1h，再装入打浆机中打浆10min，并加热至95℃反应1h，得辅助固化剂，取城市生活垃圾焚烧底灰置于研磨机中研磨1h，过6mm圆孔筛，得细化焚烧底灰，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为40%，得预处理疏浚淤泥，取9g发泡剂α－烯基磺酸钠，13g发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，22g硅树脂聚醚乳液，16g羟甲基纤维素钠，加入900mL去离子水中，以350r/min搅拌25min，复配发泡剂，取350g细化焚烧底灰，650g预处理疏浚淤泥，45g固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌25min，再加入75g辅助固化剂，20g复配发泡剂，550g去离子水，继续搅拌6min后加入模具，并送入标准养护室养护22h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
实例3
取2kg糯米，1.2kg绿豆浸泡在5L去离子水中2h，再装入打浆机中打浆30min，并加热至100℃反应2h，得辅助固化剂，取城市生活垃圾焚烧底灰置于研磨机中研磨2h，过10mm圆孔筛，得细化焚烧底灰，将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为50%，得预处理疏浚淤泥，取10g发泡剂α－烯基磺酸钠，15g发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，24g硅树脂聚醚乳液，18g羟甲基纤维素钠，加入1000mL去离子水中，以400r/min搅拌30min，复配发泡剂，取400g细化焚烧底灰，700g预处理疏浚淤泥，50g固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌30min，再加入100g辅助固化剂，30g复配发泡剂，600g去离子水，继续搅拌8min后加入模具，并送入标准养护室养护24h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
对照例：苏州某公司生产的混合土。
将实例及对照例的混合土进行检测，具体检测如下：
密度试验：对试样进行密度检验，具体方法为：用游标卡尺测量试样上中下三个不同直径，分别为d1、d2、d3，以及三个不同方向的高度值，分别为h1、h2、h3，精确到0.01mm；同时测量样品的质量m，精确到0.01g，按照公式算出试样的实际密度值。
强度试验：在无侧限抗压试验的条件下，试样只受到轴向力的作用，直到试样破坏为止，则该试样的无侧限抗压强度即为承受的最大轴向应力，试验操作简单，又能反映试样的强度特性。在施加荷载过程中仪器底座上升速率约为1mm/min，以土体每产生0.1mm的轴向变形记录一次数据。数据处理后，可以得出无侧限抗压强度、应力应变关系、破坏应变和变形模量E50，以此作为强度变形发挥指标。
具体检测结果如表1。
表1
检测项目 实例1 实例2 实例3 对照例
密度g.cm﹣3 1.6 1.5 1.45 1.1
强度kPa 600 580 650 300
由表1可知，本发明制备的混合土抗压强度和密度均优于现有产品，且实现了资源的再生利用。

Claims (7)

1.一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述气泡混合土由下述重量份原料制得：30～40份细化焚烧底灰，60～70份预处理疏浚淤泥，4～5份固化剂，5～10份辅助固化剂，1～3份复配发泡剂，50～60份去离子水。
2.如权利要求1所述的一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述细化焚烧底灰为研磨过2～10mm圆孔筛的城市生活垃圾焚烧底灰。
3.如权利要求1所述的一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述预处理疏浚淤泥为压滤并晾晒至淤泥含水量为40～50%的疏浚淤泥。
4.如权利要求1所述的一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述固化剂为普通硅酸盐水泥。
5.如权利要求1所述的一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述辅助固化剂为按质量比5：3混合的糯米和绿豆的打浆液加热至90～100℃反应1～2h制得。
6.如权利要求1所述的一种废弃物基气泡混合土，其特征在于，所述复配发泡剂由下述重量份原料制得：8～10份发泡剂α－烯基磺酸钠，12～15份发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠，20～24份硅树脂聚醚乳液，15～18份羟甲基纤维素钠，800～1000份去离子水。
7.如权利要求1～6任意一项所述的一种废弃物基气泡混合土的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
（1）糯米和绿豆的打浆液加热至90～100℃反应1～2h，得辅助固化剂；
（2）取城市生活垃圾焚烧底灰研磨过2～10mm圆孔筛，得细化焚烧底灰；
（3）将疏浚淤泥装入压滤机中压滤，并晾晒至淤泥含水量为30～50%，得预处理疏浚淤泥；
（4）将发泡剂α－烯基磺酸钠、发泡剂脂肪酸甲酯磺酸钠、硅树脂聚醚乳液、羟甲基纤维素钠，加入去离子水中搅拌20～30min，复配发泡剂；
（5）取细化焚烧底灰、预处理疏浚淤泥、固化剂，装入砂浆搅拌机中搅拌20～30min，再加入辅助固化剂、复配发泡剂、去离子水，继续搅拌5～8min后注入模具，并送入标准养护室养护20～24h后脱模，得废弃物基气泡混合土。
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