CN111439987A - 一种滩涂淤泥固化剂 - Google Patents

一种滩涂淤泥固化剂 Download PDF

Info

Publication number
CN111439987A
CN111439987A CN202010419762.0A CN202010419762A CN111439987A CN 111439987 A CN111439987 A CN 111439987A CN 202010419762 A CN202010419762 A CN 202010419762A CN 111439987 A CN111439987 A CN 111439987A
Authority
CN
China
Prior art keywords
curing agent
sludge
sludge curing
excitant
reinforcing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010419762.0A
Other languages
English (en)
Inventor
赵天彪
张沈裔
赵东华
康明
崔勇涛
钱晓明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Shanghai Baotian New Building Materials Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Shanghai Baotian New Building Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd, Shanghai Baotian New Building Materials Co Ltd filed Critical Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co Ltd
Priority to CN202010419762.0A priority Critical patent/CN111439987A/zh
Publication of CN111439987A publication Critical patent/CN111439987A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/008—Sludge treatment by fixation or solidification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/06—Combustion residues, e.g. purification products of smoke, fumes or exhaust gases
    • C04B18/062—Purification products of smoke, fume or exhaust-gases
    • C04B18/064—Gypsum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04—Waste materials; Refuse
    • C04B18/14—Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/141—Slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/007—Contaminated open waterways, rivers, lakes or ponds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2201/00—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values
    • C04B2201/20—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the density
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)

Abstract

一种滩涂淤泥固化剂，按质量百分比包括：普通硅酸盐水泥30‑50％、矿粉25‑40％、脱硫灰20‑35％和增强激发剂2‑15％。本发明与传统技术相比，以工业废料为主要原料，不仅实现了工业固体废弃物资源化利用，还能大大减轻固体废渣对环境的危害，同时固化强度高，施工速度快，降低施工成本，且固化后的淤泥无分散和坍塌等问题。

Description

一种滩涂淤泥固化剂
技术领域
本发明涉及淤泥固化技术领域，具体涉及一种滩涂淤泥固化剂。
背景技术
我国沿海中纬度地区滩涂面积巨大，其中淤泥质类型的海岸占20％以上，主分布在长江、黄河、珠江、钱塘江等河流入海口的三角洲冲击平原以及浙、闽、粤等沿海局部区域的港湾地区。由于滩涂淤泥所在的环境和特殊的形成条件，导致土层分布较不均匀，矿物质成分复杂，含盐量高，压缩模量Es不到3.0MPa，含水率高达80％，孔隙比在2.5以上。这些特殊的物理性质导致其强度低，灵敏度高，承载能力低，不均匀沉降大，工程性质差，容易造成建筑物滑动、坍塌、倾斜等，因此在进行工程上部结构施工前，需对其进行加固处理，以满足承载力和沉降控制的要求，使其达到工程建设所需的基本性能。
现阶段，淤泥原位固化技术在沿海滩涂淤泥固化和河湖的生态化治理过程中发挥着越来越重要的作用，但此技术所选用的淤泥固化剂主要以水泥、粉煤灰等传统固化剂为主，但水泥在生产过程中不仅需要源源不断地向大自然索取宝贵的石灰石和黏土资源，而且生产能耗大，对生态环境造成严重影响，而新型环保淤泥固化剂大部分需要国外引进，产品价格昂贵。
与此同时，随着工业化的发展，各种工业废弃物给人类赖以生存的环境带来了严重的危害，将工业矿渣等废弃物开发利用，形成淤泥固化剂将成为固体废弃物资源化利用的重要途径，由于沿海滩涂淤泥特殊的理化性质，目前利用工业废弃物制作的淤泥固化材料存在一个明显的缺点，即经固化后的淤泥容易出现分散、坍塌等问题，甚至固化淤泥发生逆转，为后续施工造成严重隐患。
为解决上述问题，做出了一系列改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种滩涂淤泥固化剂，以克服现有技术所存在的缺点和不足。
一种滩涂淤泥固化剂，按质量百分比包括：普通硅酸盐水泥30-50％、矿粉25-40％、脱硫灰20-35％和增强激发剂2-15％。
进一步，所述矿粉的化学成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和MnO2。
进一步，所述脱硫灰粉含水率1-4％，所述脱硫灰化学成分是占比30-45％的半水石膏和占比55-70％的二水石膏。
进一步，所述增强激发剂按质量百分比包括：氧化钙16-23％、硅酸钠46-66％、氯化钙16-27％和聚丙烯酰胺1-7％。
进一步，所述滩涂淤泥固化剂的粉体比表面积460-600m2/kg，所述滩涂淤泥固化剂的粉体密度2.6-2.9g/cm3，所述滩涂淤泥固化剂的粉体标准稠度24-26％。
本发明的有益效果
针对目前固化后的淤泥容易出现分散、坍塌等问题，甚至固化淤泥发生逆转等问题，本发明以工业废料为主要原料，经过与其它成分复合产生叠加效应，在常温下能够与高含水率淤泥土颗粒胶结，从而显著改善沿海高含水率淤泥的物理力学性能，快速提高地基强度及整体性，并且固化强度高，施工速度快，工期短，施工成本低。另外，固化剂中大量采用石膏和矿渣等工业固体废弃物作为替代水泥的新型固化材料，不仅能大大减少水泥用量，降低能耗，而且实现了工业固体废弃物资源化利用，减轻固体废渣对环境的危害。
综上，本固化剂经济效益、社会效益和环境效益显著，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
普通硅酸盐水泥30-50％、矿粉25-40％、脱硫灰20-35％和增强激发剂2-15％。
矿粉的化学成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和MnO2。脱硫灰含水率1-4％，脱硫灰化学成分是占比30-45％的半水石膏和占比55-70％的二水石膏。
增强激发剂按质量百分比包括：氧化钙16-23％、硅酸钠46-66％、氯化钙16-27％和聚丙烯酰胺1-7％。
滩涂淤泥固化剂的粉体比表面积460-600m2/kg，滩涂淤泥固化剂的粉体密度2.6-2.9g/cm3，滩涂淤泥固化剂的粉体标准稠度24-26％。
传统固化剂采用水泥、石灰或两者的混合物，而本发明的作用机理与水泥等传统固化剂作用机理的最大不同在于：由于本发明主要由工业废料复合而成，虽然含有大量潜在活性材料，但其本身的水化速度非常慢，而发明中的增强激发剂能快速消耗淤泥中的水分，并放出热量使淤泥温度增加，从而提高潜在活性材料的水化速度，同时促进固化淤泥早期强度的提高，主要表现在：
淤泥掺入固化剂后，首先增强激发剂中的聚丙烯酰胺立刻水解消耗淤泥中大量的水分，降低淤泥含水率，同时通过聚丙烯酰胺的絮凝作用使淤泥中的悬浮颗粒聚合在一起并形成网状结构，为后续淤泥颗粒的固化及强度的提高奠定良好的基础。
增强激发剂中的氧化钙水解成高价金属离子和氢氧根(OH-)离子并形成碱性环境，确保水泥水化产物硅酸凝胶的稳定性，同时与矿粉和脱硫灰中的氧化硅和氧化铝等碱活性材料发生反应，生成有水硬性的胶凝产物等水化产物，这些水化产物不仅能有效降低淤泥含水率并填充土体孔隙，而且具有很强的物理胶结能力，可以很好地将土颗粒包裹、连接并不断胶结硬化，把流动性的高含水率淤泥土胶结成并产生一定强度。
淤泥中的水分消耗和颗粒胶结过程中会产生大量孔隙，而增强激发剂中的硅酸钠与淤泥孔隙水中的高价金属离子反应生成硅酸钙或硅胶颗粒，进一步填充淤泥颗粒之间的孔隙，增强淤泥结构的紧密型，继而提高其强度。
增强激发剂中的氯化钙可以加快铝酸三钙的水化速率，并激发矿粉的活性，具有促凝早强的作用，提高固化淤泥的早期强度，防止早期固化土的分散和坍塌等问题。
在本实施例中，将PO42.5普通硅酸盐水泥35％、矿粉30％、脱硫灰26％与增强激发剂9％进行均匀拌合，其中增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙18.92％、硅酸钠53.15％、氯化钙26.13％、聚丙烯酰胺1.8％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例1的产品，对上海川杨河口南侧淤泥进行固化，淤泥含水率100％，固化剂掺量为淤泥干重的8％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，固化淤泥7天无侧限抗压强度为0.21Mpa，28天无侧限抗压强度达到0.62MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
实施例2
一种滩涂淤泥固化剂，按重量百分比，普通硅酸盐水泥42％、矿粉25％、脱硫灰30％与增强激发剂3％进行均匀拌合。而增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙20％、硅酸钠53％、氯化钙20％、聚丙烯酰胺7％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例2的产品，对上海闵行区三鲁公路大治河西闸淤泥进行固化，淤泥含水率80％，固化剂掺量为淤泥干重的12％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，经固化后的淤泥7天无侧限抗压强度0.83Mpa，28天无侧限抗压强度达到1.21MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
实施例3
一种滩涂淤泥固化剂，按重量百分比，普通硅酸盐水泥42.34％、矿粉28.83％、脱硫灰24.33％与增强激发剂4.5％进行均匀拌合。而增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙20.39％、硅酸钠60.19％、氯化钙17.48％、聚丙烯酰胺1.94％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例3的产品，对厦门马銮湾沿海滩涂淤泥进行固化，淤泥含水率100％，固化剂掺量为淤泥干重的16％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，经固化后的淤泥7天平均无侧限抗压强度1.21Mpa，28天无侧限抗压强度达到1.73MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。

Claims (5)

1.一种滩涂淤泥固化剂，其特征在于，按质量百分比包括：普通硅酸盐水泥30-50％、矿粉25-40％、脱硫灰20-35％和增强激发剂2-15％。
2.根据权利要求1所述的一种滩涂淤泥固化剂，其特征在于：所述矿粉的化学成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和MnO2。
3.根据权利要求1所述的一种滩涂淤泥固化剂，其特征在于：所述脱硫灰含水率1-4％，所述脱硫灰化学成分是占比30-45％的半水石膏和占比55-70％的二水石膏。
4.根据权利要求1所述的一种滩涂淤泥固化剂，其特征在于：所述增强激发剂按质量百分比包括：氧化钙16-23％、硅酸钠46-66％、氯化钙16-27％和聚丙烯酰胺1-7％。
5.根据权利要求1所述的一种滩涂淤泥固化剂，其特征在于：所述滩涂淤泥固化剂的粉体比表面积460-600m2/kg，所述滩涂淤泥固化剂的粉体密度2.6-2.9g/cm3，所述滩涂淤泥固化剂的粉体标准稠度24-26％。
CN202010419762.0A 2020-05-18 2020-05-18 一种滩涂淤泥固化剂 Pending CN111439987A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010419762.0A CN111439987A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 一种滩涂淤泥固化剂

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010419762.0A CN111439987A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 一种滩涂淤泥固化剂

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111439987A true CN111439987A (zh) 2020-07-24

Family

ID=71655277

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010419762.0A Pending CN111439987A (zh) 2020-05-18 2020-05-18 一种滩涂淤泥固化剂

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111439987A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113845341A (zh) * 2021-07-21 2021-12-28 东南大学 一种用于河塘底泥的复合固化剂及固化方法
CN115140910A (zh) * 2022-06-22 2022-10-04 中建安装集团有限公司 一种高含水淤泥土用脱硫灰固化材料
CN115179423A (zh) * 2022-07-28 2022-10-14 深圳宏业基岩土科技股份有限公司 施工场地淤泥加固方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011093750A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Nippon Steel Corp 泥土含有固化体及びその製造方法
CN103130476A (zh) * 2013-03-18 2013-06-05 江苏坤泽科技股份有限公司 一种海洋疏浚淤泥复合固化材料
CN103553520A (zh) * 2013-11-04 2014-02-05 江苏坤泽科技股份有限公司 一种适用于滩涂淤泥稳定层的固化土
CN103880379A (zh) * 2014-02-15 2014-06-25 江苏坤泽科技股份有限公司 一种滩涂淤泥用环保型镍合金矿渣复合固化材料
CN109456010A (zh) * 2018-12-27 2019-03-12 青岛理工大学 利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011093750A (ja) * 2009-10-30 2011-05-12 Nippon Steel Corp 泥土含有固化体及びその製造方法
CN103130476A (zh) * 2013-03-18 2013-06-05 江苏坤泽科技股份有限公司 一种海洋疏浚淤泥复合固化材料
CN103553520A (zh) * 2013-11-04 2014-02-05 江苏坤泽科技股份有限公司 一种适用于滩涂淤泥稳定层的固化土
CN103880379A (zh) * 2014-02-15 2014-06-25 江苏坤泽科技股份有限公司 一种滩涂淤泥用环保型镍合金矿渣复合固化材料
CN109456010A (zh) * 2018-12-27 2019-03-12 青岛理工大学 利用炼油固废制备的盾构施工废弃泥浆固化剂及使用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
乌效鸣等: "《钻井液与岩土工程浆液》", 30 June 2002, 中国地质大学出版社 *
陆永生等: "《环境工程专业实验教程》", 31 March 2019, 上海大学出版社 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113845341A (zh) * 2021-07-21 2021-12-28 东南大学 一种用于河塘底泥的复合固化剂及固化方法
CN115140910A (zh) * 2022-06-22 2022-10-04 中建安装集团有限公司 一种高含水淤泥土用脱硫灰固化材料
CN115179423A (zh) * 2022-07-28 2022-10-14 深圳宏业基岩土科技股份有限公司 施工场地淤泥加固方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109626892B (zh) 一种粒料类固化剂及利用其制备的高强低收缩抗裂路面基层材料
CN110204258B (zh) 一种基于尾气碳化的全固废免烧发泡混凝土及其制备方法和应用
CN102060480B (zh) 一种河道疏浚淤泥复合固化剂
CN102363575B (zh) 废粘土砖的再生利用方法及掺加有废粘土砖粉的混凝土
CN111439987A (zh) 一种滩涂淤泥固化剂
CN106904911A (zh) 一种海砂耐蚀海工混凝土及其制备方法
CN108218264B (zh) 一种以石灰-碳酸钠为激发剂的单组份碱激发胶凝材料
CN110642559B (zh) 粉煤灰地质聚合物泡沫混凝土及制备方法
CN112592143B (zh) 一种粘土-矿渣基港口抗震加固矿物注浆材料及制备方法
CN107352924A (zh) 一种混凝土
CN112110705A (zh) 一种建筑垃圾再生利用的自修复型半刚性基层材料
CN113620639A (zh) 一种尾矿砂充填胶凝辅助材料及其制备方法
CN115057641A (zh) 一种基于工程弃土的再生功能骨料及其制备方法
CN109437699B (zh) 一种使用复合盐溶液和矿渣、粉煤灰制备胶凝材料的方法
CN111333392A (zh) 一种海水拌养珊瑚礁砂c120uhpc及其制备方法
CN110818339A (zh) 一种轻质高抗渗混凝土的配制方法
CN110218073A (zh) 疏浚淤泥脱水固化钙镁基复合材料及其制备方法与应用
Zhang Durability of sustainable geopolymer concrete: a critical review
Jia et al. A review on the application of circulating fluidized bed fly ash in building materials
Ming et al. Experimental research of concrete with steel slag powder and zeolite powder
CN112174553A (zh) 一种复合激活低钙粉煤灰水泥及其制备方法
CN115403350B (zh) 一种利用焚烧炉渣制备的人工鱼礁材料及其制备鱼礁方法
CN110698122A (zh) 一种生态轻质填料及其制备方法
Xue et al. Study on preparation and activation enhancement effect of cold bonded multi-solid waste wrap-shell lightweight aggregates (SWSLAs) with low cement content
CN115159943A (zh) 防火型轻质保温材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200724

RJ01 Rejection of invention patent application after publication