CN113200659B - 桩基泥浆固化处理方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及工程建设的领域，具体公开了一种桩基泥浆固化处理方法，包括以下步骤：S1、泥浆收集：设立储浆池，将泥浆输送至储浆池内；S2、固化处理：向泥浆中添加固化处理剂，搅拌至均匀；S3、固液分离：将S2中处理后的泥浆进行固液分离，固相填埋处理，液相回收入储浆池内。其具有减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的优点。

Description

桩基泥浆固化处理方法

技术领域

本申请涉及工程建设领域，更具体地说，它涉及一种桩基泥浆固化处理方法。

背景技术

近年来，我国基础建设规模迅速扩大，在桩基工程建设中常产生废弃的泥浆，即粘土和水拌合的混合物，泥浆的处理方式大多采用直接外运排放，任其自然干化的方式。

由于排放场地与施工现场往往距离较远，在泥浆外运的过程中，废弃泥浆含水率较高，使得泥浆容易渗漏，从而导致市政管道堵塞，或淹没农田、堵塞河道等，易造成较大的环境污染。

发明内容

为了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染，本申请提供一种桩基泥浆固化处理方法。

本申请提供的一种桩基泥浆固化处理方法采用如下的技术方案：一种桩基泥浆固化处理方法，包括以下步骤：

S1、泥浆收集：设立储浆池，将泥浆输送至储浆池内；

S2、固化处理：向泥浆中添加固化处理剂，搅拌至均匀；

S3、固液分离：将S2中处理后的泥浆进行固液分离，固相填埋处理，液相回收入储浆池内。

通过采用上述技术方案，工作人员将施工现场的废弃的泥浆先输送至储浆池内进行储存，减少了废弃的泥浆在施工现场产生堆积而造成的环境污染情况，同时有效地对泥浆进行集中处理；之后通过添加固化处理剂，对泥浆进行固化处理，破坏泥浆的胶体结构，降低粘土与水的结合力，最后对泥浆进行固液分离，降低了泥浆的含水率，液相回收入储浆池进行循环处理，固相进行填埋处理，减少了泥浆外运过程中的渗漏情况，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

可选的，所述固化处理剂由包含以下重量份的原料混合而成：

砂6～15份；

碎石5～14份；

氯化钾10～20份；

硫酸钠10～20份；

氢氧化铁胶体40～60份；

所述固化处理剂与泥浆的重量份之比为(1～3)：20。

通过采用上述技术方案，由于采用砂和碎石，在搅拌过程中，同一搅拌速度下，泥浆胶粒、砂和碎石的运动速度不同，使得砂和碎石不断打破泥浆的胶体结构；随后氯化钾提供氯离子，硫酸钠提供硫酸根离子，氯离子和硫酸根离子发挥竞争吸附作用，与泥浆胶粒中的粘土结合，排斥水分子，降低粘土与水的结合强度；之后氢氧化铁胶体中和泥浆胶体所带的负电荷，破坏泥浆的胶体结构，与泥浆胶粒发生聚沉反应，形成沉淀，粘土与水分离，降低粘土与水的结合力，促进固液分离，便于对泥浆分离出的固相和液相分别处理，降低了泥浆的含水率，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

可选的，所述固化处理剂由包含以下重量份的原料混合而成：

砂8～12份；

碎石10～14份；

氯化钾12～16份；

硫酸钠15～20份；

氢氧化铁胶体45～55份；

所述固化处理剂与泥浆的重量份之比为1：10。

通过采用上述技术方案，由于采用上述组合及重量份范围的原料，所得的固化处理剂处理泥浆时能够更有效地降低粘土与水的结合力，促进固液分离，便于对泥浆分离出的固相和液相分别处理，降低了泥浆的含水率，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

可选的，所述固化处理剂还包括天然木蜡，所述天然木蜡的重量份为15～20份。

通过采用上述技术方案，由于采用天然木蜡，在被氢氧化铁胶体中和泥浆胶体发生聚沉反应，形成沉淀后，天然木蜡吸附在沉淀颗粒的表面，形成防护膜，减少了水再次与沉淀的粘土颗粒发生反应的可能，降低了粘土的水化作用，进一步促进固液分离，降低了泥浆的含水率；同时在之后固液分离之后的固相填埋时，固相也不易与土壤中的水反应，使得固相长期稳定地保留在土壤中而不易扩散，降低了固相对土壤的污染性，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

可选的，所述S2中，所述固化处理剂用水溶解稀释后再添加到泥浆中，所述固化处理剂与水的重量份之比为(1～3):10。

通过采用上述技术方案，由于采用水先对固化处理剂进行溶解稀释，促进了固化处理剂中各原料与泥浆的各种反应，加速了反应的进行，提高了固化处理速度，同时，也使得固化处理剂中各原料与泥浆胶粒的充分混合，促进充分反应，提高了固化处理效果。

可选的，在所述S2中，向泥浆中添加生石灰，并搅拌至均匀，所述生石灰与泥浆的重量份之比为(1～5)：100。

通过采用上述技术方案，在粘土与水的结合力降低之后，一部分水分子与粘土颗粒分开，生石灰与这部分水分子反应释放出大量的热量，泥浆池内的温度升高，促进了固化处理剂与剩余泥浆胶粒的各反应，进一步促进了粘土颗粒沉淀的产生，从而促进后续的固液分离，降低泥浆的含水率。

可选的，所述储浆池内设置有用于过滤杂质的过滤网。

通过采用上述技术方案，由于设置了过滤网，泥浆在进入储浆池内时先通过过滤网，过滤掉各种垃圾、树叶等杂质，减少了杂质对泥浆固化处理的影响。

可选的，所述S3中，采用离心分离法对S2中处理后的泥浆进行固液分离。

通过采用上述技术方案，由于采用离心分离法，在离心力的作用下，在相同的转速下，固相和液相以不同的速率沉降，实现了固相和液相的有效分离，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、由于本申请采用固化处理剂，对泥浆进行固化处理，破坏泥浆的胶体结构，降低粘土与水的结合力，最后对泥浆进行固液分离，降低了泥浆的含水率，液相回收入储浆池进行循环处理，固相进行填埋处理，减少了泥浆外运过程中的渗漏情况，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

2、本申请中优选采用砂和碎石，不断打破泥浆的胶体结构，氯化钾和硫酸钠发挥竞争吸附作用，与泥浆胶粒中的粘土结合，排斥水分子，降低粘土与水的结合强度，氢氧化铁胶体中和泥浆胶体所带的负电荷，与泥浆胶粒发生聚沉反应，形成沉淀，粘土与水分离，降低粘土与水的结合力，促进固液分离，便于对泥浆分离出的固相和液相分别处理，降低了泥浆的含水率，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

3、本申请采用天然木蜡，吸附在沉淀颗粒的表面，形成防护膜，减少了水再次与沉淀的粘土颗粒发生反应的可能，降低了粘土的水化作用，进一步促进固液分离，降低了泥浆的含水率。

4、天然木蜡使得固相填埋时，固相也不易与土壤中的水反应，使得固相长期稳定地保留在土壤中而不易扩散，降低了固相对土壤的污染性。

附图说明

图1是本申请实施例的储浆池的整体结构示意图。

附图标记说明：1、储浆池；2、过滤网；3、入浆口；4、出浆口。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。予以特殊说明的是：以下实施例中未注明具体条件者按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。

砂的粒径为1～1.5mm。

碎石的粒径为5～6mm。

离心机采用浙江丽水凯达环保设备有限公司生产的LW型泥浆分离立式离心机，型号LW450×1600。

水采用工业用水。

固化处理剂的制备例

制备例1

取以下重量份的原料均匀混合：砂6份，碎石14份，氯化钾10份，硫酸钠20份，氢氧化铁胶体60份，制得固化处理剂。

制备例2

取以下重量份的原料均匀混合：砂12份，碎石10份，氯化钾16份，硫酸钠18份，氢氧化铁胶体45份，天然木蜡20份，制得固化处理剂。

制备例3

本制备例与制备例1的区别在于：各原料的重量份不同，详见表1。

制备例4

本制备例与制备例2的区别在于：各原料的重量份不同，详见表1。

制备例5

本制备例与制备例1的区别在于：各原料的重量份不同，详见表1。

制备例6

本制备例与制备例2的区别在于：各原料的重量份不同，详见表1。

制备例7

取以下重量份的原料均匀混合：砂40份，碎石60份，制得固化处理剂。

制备例8

取以下重量份的原料均匀混合：氯化钾50份，硫酸钠50份，制得固化处理剂。

制备例9

取以下重量份的原料均匀混合：氢氧化铁胶体100份，制得固化处理剂。

表1

实施例

实施例1

一种桩基泥浆固化处理方法，包括以下步骤：

S1、泥浆收集：如图1所示，在施工场地附近设立储浆池1，储浆池1的池壁上焊接有过滤网2，储浆池1的池壁上开设有入浆口3和出浆口4，且入浆口3和出浆口4分别位于过滤网2的两侧，将泥浆经入浆口3输送至储浆池1内，且由过滤网2远离储浆池1的池底的一侧进入储浆池1中，过滤网2可以过滤垃圾、树叶等杂质，过滤后的泥浆储存在储浆池1内。

S2、固化处理：向过滤后的泥浆中添加制备例1制得的固化处理剂，搅拌至均匀，固化处理剂与泥浆的重量份之比为1:20。

S3、固液分离：经出浆口4将S2中处理后的泥浆输送至离心机中通过离心分离法进行固液分离，转速2800r/min，分离后的固相运送至填埋场进行填埋处理，液相回收入储浆池内循环处理。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的S2中，采用制备例2制得的固化处理剂，固化处理剂与泥浆的重量份之比为7：100，且固化处理剂用水溶解稀释后再添加到泥浆中，固化处理剂与水的重量份之比为1:10。再向泥浆中添加生石灰，生石灰与泥浆的重量份之比为1:100，对添加了固化处理剂和生石灰的泥浆进行搅拌，直至混合均匀。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：S2中采用了制备例3制得的固化处理剂对泥浆进行处理，且固化处理剂与泥浆的重量份之比不同，固化处理剂与水的重量份之比不同，生石灰与泥浆的重量份之比不同，详见表2。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于：S2中采用了制备例4制得的固化处理剂对泥浆进行处理，且固化处理剂与泥浆的重量份之比不同，固化处理剂与水的重量份之比不同，生石灰与泥浆的重量份之比不同，详见表2。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：S2中采用了制备例5制得的固化处理剂对泥浆进行处理，且固化处理剂与泥浆的重量份之比为3:20。

实施例6

本实施例与实施例2的区别在于：S2中采用了制备例6制得的固化处理剂对泥浆进行处理，且固化处理剂与泥浆的重量份之比不同，固化处理剂与水的重量份之比不同，生石灰与泥浆的重量份之比不同，详见表2。

实施例7

本实施例与实施例6的区别在于：S2中未对固化处理剂用水溶解稀释，且未添加生石灰。

实施例8

本实施例与实施例6的区别在于：S2中未添加生石灰。

实施例9

本实施例与实施例6的区别在于：S2中未对固化处理剂用水溶解稀释。

对比例

对比例1

泥浆直接外运排放。

对比例2

本对比例与实施例6的区别在于，S2中采用制备例7制得的固化处理剂，且未对固化处理剂用水溶解稀释。

对比例3

本对比例与实施例6的区别在于，S2中采用制备例8制得的固化处理剂。

对比例4

本对比例与实施例6的区别在于，S2中采用制备例9制得的固化处理剂。

表2

性能检测试验

试验方法

通过CJ/T221-2005中“2城市污泥含水率的测定重量法”，对对比例1的泥浆进行含水率的测定，再对经各实施例、对比例2-4处理后的泥浆分离出的固相进行含水率的测定，试验结果详见表3。

表3

实施例/对比例	含水率
		实施例1	31％
实施例2	14％
		实施例3	20％
实施例4	13％
		实施例5	32％
实施例6	11％
		实施例7	27％
实施例8	23％
		实施例9	22％
对比例1	95％
		对比例2	78％
对比例3	61％
		对比例4	58％

结合实施例3和对比例1并结合表3可以看出，实施例3采用了本申请的固化处理方法，对泥浆进行固化处理，处理后的泥浆分离出的固相含水率比对比例1未经过处理直接外运排放的泥浆的含水率降低了75％，减少了泥浆外运过程中的渗漏情况，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

分析原因可能在于：工作人员将施工现场的废弃的泥浆先输送至储浆池1内，在进入储浆池1底部时，泥浆先经过过滤网2的过滤，树叶、垃圾等杂质被留在过滤网2上，与泥浆分离，减少了树叶、垃圾等杂质对泥浆处理过程中产生的影响。泥浆在储浆池1内进行暂时储存，废弃的泥浆便不易在施工现场产生堆积，从而减少泥浆外运时对施工现场产生的环境污染，同时，泥浆在储浆池1内，可以有效地对泥浆进行集中处理。

之后添加本申请提出的固化处理剂，在搅拌过程中，同一搅拌速度下，由于泥浆胶粒、砂和碎石的运动速度不同，砂和碎石不断打破泥浆的胶体结构。随后氯化钾在泥浆中提供氯离子，硫酸钠提供硫酸根离子，由于泥浆在被破坏的过程中泥浆胶粒不断分散，氯离子和硫酸根离子发挥竞争吸附作用，与泥浆胶粒中的粘土结合，占据粘土上的结合点，将水分子排斥出来，降低粘土与水的结合强度。同时，硫酸钠提供钠，氯化钾提供钾，均为土壤所需的有益元素。

携带正电荷的氢氧化铁胶体中和泥浆胶体上所带的负电荷，进一步破坏泥浆的胶体结构，氢氧化铁胶体与泥浆发生聚沉反应，形成沉淀，使得粘土与水进一步分离，降低粘土与水的结合力，使得泥浆中的结合水更多地变为自由水。

最后通过离心分离法对泥浆进行固液分离，降低了泥浆的含水率，液相回收入储浆池进行循环处理，固相则进行填埋处理，减少了泥浆外运过程中的渗漏情况，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

结合实施例3、对比例1、对比例2、对比例3和对比例4并结合表3可以看出，实施例3采用了制备例3制得的固化处理剂，即本申请提出的固化处理剂，包括砂、碎石、氯化钾、硫酸钠和氢氧化铁胶体；对比例2采用了制备例7制得的固化处理剂，不含氯化钾、硫酸钠和氢氧化铁胶体；对比例3采用了制备例8制得的固化处理剂，不含砂、碎石和氢氧化铁胶体；对比例4采用了制备例9制得的固化处理剂，不含砂、碎石、氯化钾和硫酸钠。虽然由试验结果来看，对比例2、对比例3、对比例4处理后的泥浆的固相含水率均比对比例1未经过处理直接外运排放的泥浆的含水率有所降低，但是处理效果均小于实施例3的处理效果，体现了砂、碎石、氯化钾、硫酸钠和氢氧化铁胶体中各物质发挥的协同作用，可以有效地固化处理泥浆，促进泥浆的固液分离，降低泥浆的含水率，减少了泥浆外运过程中的渗漏情况，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

结合实施例3和实施例6并结合表3可以看出，实施例3采用了制备例3制得的固化处理剂，实施例6采用了制备例6制得的固化处理剂，与制备例3制得的固化处理剂相比，制备例6制得的固化处理剂多添加了天然木蜡，由试验结果来看，实施例6处理后的泥浆固相的含水率比实施例3处理后的泥浆固相的含水率降低了9％，体现了天然木蜡对的添加对促进泥浆的固液分离，降低泥浆的含水率，从而减少泥浆外运过程中的渗漏情况所起到的作用，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

分析原因可能在于：发生了聚沉反应的泥浆中，形成了沉淀，天然木蜡吸附在沉淀颗粒的表面，形成一层防护膜，具有疏水性，减少了已成为自由水的水分子再次与沉淀的粘土颗粒发生反应的可能，降低了粘土的水化作用，进一步促进固液分离，降低了泥浆的含水率。另外，分离出的固相填埋时，具有防护膜的固相也不易与土壤中的水反应，使得固相长期稳定地保留在土壤中而不易扩散，降低了固相对土壤的污染性，因此，获得了减小桩基泥浆处理时造成的环境污染的效果。

结合实施例7和实施例8并结合表3可以看出，与实施例7相比，实施例8的固化处理方法中，在固化处理剂添加之前先用水溶解稀释，促进了固化处理剂中各原料与泥浆的各种反应，加速了反应的进行，提高了固化处理速度，同时，也使得固化处理剂中各原料与泥浆胶粒的充分混合，促进充分反应，提高了固化处理效果。处理后的泥浆固相含水率测定结果显示，实施例8的固化处理方法处理的泥浆固相含水率更低。

结合实施例7和实施例9并结合表3可以看出，与实施例7相比，实施例9的固化处理方法中，在泥浆中添加了生石灰，生石灰与泥浆中被固化处理剂处理后产生的自由水反应，释放出大量的热，使得泥浆池内的温度升高，促进了固化处理剂与泥浆胶粒的各反应的进行，进一步促进了沉淀的产生，促进后续的固液分离，降低泥浆含水率。处理后的泥浆固相含水率测定结过显示，实施例9的固化处理方法处理的泥浆固相含水率更低。

结合实施例6和实施例7并结合表3可以看出，与实施例7相比，实施例6的固化处理方法中，既在固化处理剂添加之前先用水溶解稀释，也在泥浆中添加了生石灰，生石灰不仅可以与泥浆中被固化处理剂处理后产生的自由水反应，也可以与稀释固化处理剂的水反应，进一步促进了热量的产生。由试验结果来看，实施例6的固化处理方法处理的泥浆固相含水率比实施例7、实施例8、实施例9的都低，体现了用水稀释溶解固化处理剂和泥浆中添加生石灰的协同作用，提高了固化处理效果。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种桩基泥浆固化处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、泥浆收集：设立储浆池（1），将泥浆输送至储浆池（1）内；

S2、固化处理：向泥浆中添加固化处理剂，搅拌至均匀；

所述固化处理剂由以下重量份的原料混合而成：

砂6～15份，

碎石5～14份，

氯化钾10～20份，

硫酸钠10～20份，

氢氧化铁胶体40～60份，

天然木蜡15～20份；

所述固化处理剂与泥浆的重量份之比为（1～3）：20；所述固化处理剂用水溶解稀释后再添加到泥浆中，所述固化处理剂与水的重量份之比为（1～3）:10；所述砂的粒径为1～1.5mm，所述碎石的粒径为5～6mm；

S3、固液分离：将S2中处理后的泥浆进行固液分离，固相填埋处理，液相回收入储浆池（1）内。

2.根据权利要求1所述的桩基泥浆固化处理方法，其特征在于：所述固化处理剂由以下重量份的原料混合而成：

砂8～12份，

碎石10～14份，

氯化钾12～16份，

硫酸钠15～20份，

氢氧化铁胶体45～55份，

天然木蜡15～20份；

所述固化处理剂与泥浆的重量份之比为1：10。

3.根据权利要求1所述的桩基泥浆固化处理方法，其特征在于：在所述S2中，向泥浆中添加生石灰，并搅拌至均匀，所述生石灰与泥浆的重量份之比为（1～5）：100。

4.根据权利要求1所述的桩基泥浆固化处理方法，其特征在于：所述储浆池（1）内设置有用于过滤杂质的过滤网（2）。

5.根据权利要求1所述的桩基泥浆固化处理方法，其特征在于：所述S3中，采用离心分离法对S2中处理后的泥浆进行固液分离。

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