CN116477915A - 一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，以质量份数计，所述微粉固化剂包括：工业副产石膏粉料10‑40份、工业固体废物粉料15‑50份、活性掺合料粉料20‑65份和早强剂1‑3份。本发明的微粉固化剂不仅能够提高固化体强度，还能增强保水性，提高密实度，并且利用工业固体废物作为制备原料，既可节约石灰石资源，也能有效处理工业产生的固体废弃物，达到以废治废的目的，能够降低制造成本和保护环境，提高工业固体废物的资源化利用率。
Description
技术领域
本发明属于土壤固化剂技术领域，特别涉及一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂及其制备方法。
背景技术
我国地域辽阔，海岸线长，海相淤泥广泛分布于东南沿海、各大河流的中下游地区以及湖泊周围区域，海相淤泥属于不良工程土，具有含水率高、液限高、强度低、水稳定性差、冻融敏感、不易压实、力学性能差等特点，因此无法直接作为工程应用。当前常采用固化剂对海相淤泥进行固化处理将其转化为土工材料,不仅可以解决淤泥废弃对环境的危害问题,还可以将淤泥固化处理产生的淤泥固化土用于道路、堤防、填海工程的填土材料,又可产生新的土工再生资源，对于社会的可持续发展具有重要意义。
土壤固化剂是一种由多种无机、有机高分子材料合成的用于改善和提高土壤工程性质的复合材料，目前已大量运用于公路、铁路、水利、建筑等工程领域，应用前景广阔。现有工程中，采用的土壤固化剂由于水泥占比大、砂子粒径较小，会对环境造成污染，不利于环境绿色发展，也不利于施工现场配制；通过首先制备无机粘土固化剂，再制备外加剂，然后再将外加剂加入无机粘土固化剂中搅拌而成的固化土，虽然其无侧限抗压强度较高，但是外加剂种类繁多，成本较高，经济效益低。
因此，如何提供一种不仅能够提高固化体强度，又能增强保水性、密实度的微粉固化剂及其制备方法，用于海相淤泥强化再生并对工业固体废物进行资源再利用，实现以废治废，降低制造成本和保护环境，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中，土壤固化剂对海相淤泥进行固化处理时，由于土壤固化剂水泥占比大、砂子粒径小，进而污染环境和不利于现场配制，且制造成本较高等技术问题。
为了解决上述问题，本发明的第一方面提供一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，以质量份数计，所述微粉固化剂包括：工业副产石膏粉料10-40份、工业固体废物粉料15-50份、活性掺合料粉料20-65份和早强剂1-3份。
在第一方面中，所述工业副产石膏粉料通过如下方式获得：将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料。
在第一方面中，所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏。
在第一方面中，所述工业固体废物粉料通过如下方式获得：将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料。
在第一方面中，所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥。
在第一方面中，所述活性掺合料粉料通过如下方式获得：对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料。
在第一方面中，所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣。
在第一方面中，所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
第二方面，本申请提供了一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，所述制备方法包括：将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；按质量份数计，将10-40份的工业副产石膏粉料、15-50份的工业固体废物粉料和20-65份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为25-45Hz，引风机的频率为20-40Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为600-1200目，筛选30-50mi n，得到超细粒径的超细粉末；向所述超细粉末中加入质量份数为1-3份的早强剂，得到所述微粉固化剂。
在第二方面中，所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏；所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥；所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣；所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
有益效果：本发明提出了一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，包括工业副产石膏粉料、工业固体废物粉料、活性掺合料粉料和早强剂，通过工业副产石膏、工业固体废物、活性掺合料和早强剂之间发生水化反应、火山灰反应、离子吸附交换作用等一系列化学反应，生成絮凝状的水化硅铝酸钙，填充于土壤颗粒之间的空隙，使固化土的强度得到提升；通过外加剂为早强剂，可加速前期一系列化学反应速度，有效提高固化土前期的强度，既具有早强功能，又具有一定减水增强功能，同时也提高了密实度。本发明的微粉固化剂固化海相淤泥时仅仅需要加入淤泥中搅拌均匀即可完成固化，其施工方便，且不仅能够提高固化体强度、增强保水性、提高密实度，也有助于缩短施工工期、降低成本，可应用于道路路基工程，堤防工程，材料回填等多领域，此外，利用工业固体废物作为制备原料，既可节约石灰石资源，也能有效处理工业产生的固体废弃物，达到以废治废的目的，能够降低制造成本和保护环境，实现了工业固体废物和淤泥资源再利用。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法流程图一；
图2是本发明实施例中用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法流程图二；
图3是本发明实施例中工业副产石膏粉料的制备方法流程图；
图4是本发明实施例中工业固体废物粉料的制备方法流程图；
图5是本发明实施例中活性掺合料粉料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
同时，在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
如图3-5所示，本发明实施例一提供了一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，以质量份数计，所述微粉固化剂包括：工业副产石膏粉料10-40份、工业固体废物粉料15-50份、活性掺合料粉料20-65份和早强剂1-3份。
具体而言，本发明提出了一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，包括工业副产石膏粉料、工业固体废物粉料、活性掺合料粉料和早强剂，通过工业副产石膏、工业固体废物、活性掺合料和早强剂之间发生水化反应、火山灰反应、离子吸附交换作用等一系列化学反应，生成絮凝状的水化硅铝酸钙，填充于土壤颗粒之间的空隙，使固化土的强度得到提升；通过外加剂为早强剂，可加速前期一系列化学反应速度，有效提高固化土前期的强度，既具有早强功能，又具有一定减水增强功能。本发明的微粉固化剂固化海相淤泥时仅仅需要加入淤泥中搅拌均匀即可完成固化，其施工方便，且不仅能够提高固化体强度、增强保水性、提高密实度，也有助于缩短施工工期、降低成本，可应用于道路路基工程，堤防工程，材料回填等多领域，此外，利用工业固体废物作为制备原料，既可节约石灰石资源，也能有效处理工业产生的固体废弃物，达到以废治废的目的，能够降低制造成本和保护环境，实现了工业固体废物和淤泥资源再利用。
在一些可能的实施方式中，所述工业副产石膏粉料通过如下方式获得：将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料。
这是由于，通过对工业副产石膏进行烘干-破碎-再烘干-球磨-过筛的预处理工艺得到工业副产石膏粉料，可以使得使工业副产石膏颗粒粒度变小，由正态分布变为漫散分布，增加胶结材的流动性，从根本上改善了硬化体孔隙率高、结构疏松的缺陷，可以优化工业副产石膏的粒径，实现紧密堆积。
在一些可能的实施方式中，所述工业固体废物粉料通过如下方式获得：将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料。
这是由于，通过对工业固体废物进行水洗-烘干-破碎-再烘干-球磨-过筛等预处理工艺制得工业固体废物粉料，可以除去工业固体废物中的杂质，使工业固体废物的尺寸大小、质地均匀，增加物料比表面积，加快物料反应速度，并且可以优化工业固体废物的粒径，实现紧密堆积。
在一些可能的实施方式中，所述活性掺合料粉料通过如下方式获得：对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料。
这是由于，通过对活性掺合料进行筛选-烘干-破碎-再烘干-球磨-过筛的预处理工艺，可以除去活性掺合料中的杂质，优化活性掺合料的粒径，实现紧密堆积，并且增强掺合料的质量，将活性炭去除，以此提高混凝土早期的强度。
在一些可能的实施方式中，所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏；所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥；所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣。
本领域技术人员可以理解，随着对环境污染整治力度加大，工业副产石膏、工业固体废物的排放量急剧增长且亟需再生利用，通过原料采用脱硫石膏、磷石膏、氟石膏这类工业副产石膏和钢渣、煤矸石、赤泥这类工业固体废物以及矿渣、偏高岭土、粉煤灰、电石渣作为活性掺合料，可以综合回收利用工业副产石膏以及工业固体废物，实现了海相淤泥工程应用价值，不仅达到以废治废的目的，还可节约大量的土石料、节约资源、降低生产成本、保护环境。并且，活性掺合料中含有大量的Ca2+，具有较高的活性，与水发生水化反应生成凝胶状水化硅酸钙，而水化铝酸钙继续与石膏中的二水硫酸钙反应，生成针棒状钙矾石，淤泥中黏土矿物所含的S iO2和Al2O3游离出来并与固体废物、活性掺合料发生火山灰反应，生成絮凝状的水化硅铝酸钙，填充于土壤颗粒之间的空隙，使固化土的强度得到提升。
在一些可能的实施方式中，所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
本领域技术人员可以理解，通过氯化钠、硫酸钠或硅酸钠这类早强剂的加入，可使得前期的一系列化学反应加快，有效提高了固化土前期的强度。
实施例2
如图1-5所示，本发明实施例二提供了一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，所述制备方法包括：S101工业副产石膏预处理：将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；S102工业固体废物预处理：将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；S103活性掺合料预处理：对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；S104按质量份数计，将10-40份的工业副产石膏粉料、15-50份的工业固体废物粉料和20-65份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；S105将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为25-45Hz，引风机的频率为20-40Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；S106将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为600-1200目，筛选30-50mi n，得到超细粒径的超细粉末；S107向所述超细粉末中加入质量份数为1-3份的早强剂，得到所述微粉固化剂。
具体而言，本发明提出的一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，仅通过对工业副产石膏、工业固体废物及活性掺合料这三种原材料进行预处理后再进行两次粉磨处理即可制得微粉固化剂，操作简单、制备方便、快捷，具有良好的适用性；通过对工业副产石膏粉料、工业固体废物粉料、活性掺合料粉料进行超细度粉磨处理，使得固化剂材料的比表面积增大、细度更细、活性高。本发明的制备方法操作简单，方便快捷，固化淤泥后结实体前期强度高，有助于缩短施工工期、降低成本，可广泛应用于道路路基工程，堤防工程，材料回填等多领域，既解决土石方短缺问题，又解决大量海相淤泥无法使用的问题，提高了废弃物的利用率，减少环境污染，实现了工业废弃物和淤泥资源再利用。
在一些可能的实施方式中，所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏；所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥；所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣；所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
本领域技术人员可以理解，通过原料采用脱硫石膏、磷石膏、氟石膏这类工业副产石膏和钢渣、煤矸石、赤泥这类工业固体废物以及矿渣、偏高岭土、粉煤灰、电石渣作为活性掺合料，可以综合回收利用工业副产石膏以及工业固体废物，实现了海相淤泥工程应用价值，不仅达到以废治废的目的，还可节约大量的土石料、节约资源、降低生产成本、保护环境，并使固化土的强度得到提升，此外，通过氯化钠、硫酸钠或硅酸钠这类早强剂的加入，可使得前期的一系列化学反应加快，有效提高了固化土前期的强度。
需要补充说明的是，本实施例2提供的一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，所制备的微粉固化剂即为本实施例1中所述的微粉固化剂，其实现原理及技术构思与实施例1完全相同，因此本实施例2中未详述部分参阅实施例1即可，此处不在赘述。
为了对本申请的技术方案作进一步详细的说明以支持本申请所要解决的技术问题，下面对用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法进行具体的示例说明，如实施例3-6。
实施例3
按以下方法制备用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，按质量份数计，本实施例三选用的工业副产石膏为磷石膏10份、脱硫石膏10份和氟石膏2份；选用的工业固体废物为钢渣11份和煤矸石11份；选用的活性掺合料为矿渣30份和粉煤灰24份；选用的早强剂为氯化钠2份。
S101工业副产石膏预处理：将磷石膏、脱硫石膏和氟石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的磷石膏、脱硫石膏和氟石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；
S102工业固体废物预处理：将钢渣和煤矸石进行水洗处理，挑剔出钢渣和煤矸石中的杂物，再将钢渣和煤矸石晾晒至含水量小于15％，然后将钢渣和煤矸石放入温度为105℃的烘箱内烘干48至恒重，将烘干后的钢渣和煤矸石倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；
S103活性掺合料预处理：对矿渣和粉煤灰进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将矿渣和粉煤灰放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的矿渣和粉煤灰倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80℃的烘箱内烘干60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；
S104按质量份数计，将22份的工业副产石膏粉料、22份的工业固体废物粉料和54份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；
S105将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为25Hz，引风机的频率为20Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；
S106将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为600目，筛选45mi n，得到超细粒径的超细粉末；
S107向所述超细粉末中加入质量份数为2份的氯化钠，得到所述微粉固化剂。
实施例4
按以下方法制备用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，按质量份数计，本实施例四选用的工业副产石膏为磷石膏10份和脱硫石膏10份；选用的工业固体废物为钢渣10份和赤泥10份；选用的活性掺合料为矿渣35份和偏高岭土23份；选用的早强剂为硫酸钠2份。
S101工业副产石膏预处理：将磷石膏和脱硫石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的磷石膏和脱硫石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；
S102工业固体废物预处理：将钢渣和赤泥进行水洗处理，挑剔出钢渣和赤泥中的杂物，再将钢渣和赤泥晾晒至含水量小于15％，然后将钢渣和赤泥放入温度为105℃的烘箱内烘干48至恒重，将烘干后的钢渣和赤泥倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；
S103活性掺合料预处理：对矿渣和偏高岭土进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将矿渣和偏高岭土放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的矿渣和偏高岭土倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80℃的烘箱内烘干60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；
S104按质量份数计，将20份的工业副产石膏粉料、20份的工业固体废物粉料和58份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；
S105将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为35Hz，引风机的频率为30Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；
S106将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为800目，筛选45mi n，得到超细粒径的超细粉末；
S107向所述超细粉末中加入质量份数为2份的硫酸钠，得到所述微粉固化剂。
实施例5
按以下方法制备用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，按质量份数计，本实施例五选用的工业副产石膏为磷石膏15份和氟石膏5份；选用的工业固体废物为钢渣15份、煤矸石3份和赤泥2份；选用的活性掺合料为矿渣40份、粉煤灰9份和电石渣9份；选用的早强剂为氯化钠1份和硅酸钠1份。
S101工业副产石膏预处理：将磷石膏和氟石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的磷石膏和氟石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；
S102工业固体废物预处理：将钢渣、煤矸石和赤泥进行水洗处理，挑剔出钢渣、煤矸石和赤泥中的杂物，再将钢渣、煤矸石和赤泥晾晒至含水量小于15％，然后将钢渣、煤矸石和赤泥放入温度为105℃的烘箱内烘干48至恒重，将烘干后的钢渣、煤矸石和赤泥倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；
S103活性掺合料预处理：对矿渣、粉煤灰和电石渣进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将矿渣、粉煤灰和电石渣放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的矿渣、粉煤灰和电石渣倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80℃的烘箱内烘干60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；
S104按质量份数计，将20份的工业副产石膏粉料、20份的工业固体废物粉料和58份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；
S105将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为40Hz，引风机的频率为35Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；
S106将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为1000目，筛选45mi n，得到超细粒径的超细粉末；
S107向所述超细粉末中加入质量份数为1份的氯化钠和1份的硅酸钠，得到所述微粉固化剂。
实施例6
按以下方法制备用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，按质量份数计，本实施例六选用的工业副产石膏为磷石膏15份和氟石膏5份；选用的工业固体废物为钢渣15份、煤矸石3份和赤泥2份；选用的活性掺合料为矿渣40份、粉煤灰9份和电石渣9份；选用的早强剂为硅酸钠2份。
S101工业副产石膏预处理：将磷石膏和氟石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的磷石膏和氟石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；
S102工业固体废物预处理：将钢渣、煤矸石和赤泥进行水洗处理，挑剔出钢渣、煤矸石和赤泥中的杂物，再将钢渣、煤矸石和赤泥晾晒至含水量小于15％，然后将钢渣、煤矸石和赤泥放入温度为105℃的烘箱内烘干48至恒重，将烘干后的钢渣、煤矸石和赤泥倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；
S103活性掺合料预处理：对矿渣、粉煤灰和电石渣进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将矿渣、粉煤灰和电石渣放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的矿渣、粉煤灰和电石渣倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80℃的烘箱内烘干60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨65mi n，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；
S104按质量份数计，将20份的工业副产石膏粉料、20份的工业固体废物粉料和58份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；
S105将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为45Hz，引风机的频率为40Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；
S106将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为1200目，筛选45mi n，得到超细粒径的超细粉末；
S107向所述超细粉末中加入质量份数为2份的硅酸钠，得到所述微粉固化剂。
进一步的，下面通过引入对比例1和2来对上述实施例3-6所获得的微粉固化剂的固化效果进行对比说明：
具体的，采用普通硅酸盐水泥32.5作为对比例1中的固化剂，采用普通硅酸盐水泥42.5作为对比例2中的固化剂。采用对比例1-2中的固化剂与实施例3-6制得的微粉固化剂分别对海相淤泥进行固化得到固化土，其中，固化剂质量：淤泥质量＝10：100或固化剂质量：淤泥质量＝15：100，并对固化土进行无侧限抗压强度试验、抗压回弹模量试验、CBR试验以及浸水试验以检测其性能，检测方法和结果如下：
1、无侧限抗压强度试验
无侧限抗压强度试验步骤及方法按《土工试验方法标准》GB/T50123-2019进行，采用对比例1-2中的固化剂与实施例3-6制得的微粉固化剂分别对海相淤泥进行固化得到固化土的7d的无侧限抗压强度结果见下表1。
表1
如表1所示，本发明的关于一种海相淤泥强化再生微粉固化剂应用于固化海相淤泥具有较高的强度，能够显著提高淤泥的强度；同比例固化剂掺量下，15％固化剂掺量具有更高的强度，实施例3中，7d的强度固化剂掺量10％为1.52MPa，固化剂掺量15％的为2.53MPa，强度提升了66.45％；实施例4的固化剂掺量从10％到15％，强度从1.65MPa变到3.33MPa,强度提升了101.82％；实施例5的固化剂掺量从10％增加到15％，强度从1.72MPa增加到3.76MPa，强度提升了127.09％，实施例6的固化剂掺量从10％增加到25％，强度从1.50MPa增加到3.21MPa，提升了了114％。可见，随着粉磨粒径的减小，固化土的强度在增加，达到一定的粒径后强度不在增加。各实施例的固化土的7d后的无侧限抗压强度均大于1.5MPa，满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)对道路填土抗压强度的要求，而对比例1和对比例2固化剂掺量10％的强度均不满足要求。
2、抗压回弹模量试验
采用对比例1-2中的固化剂与实施例3-6制得的微粉固化剂分别对海相淤泥进行固化得到的固化土作为道路填料进行模拟试验。采用济南中正试验机制造有限公司生产的微机控制电子式万能试验机(型号为WDW-100E)，按照《公路土工试验规程》(JTG 3430-2020)中的T0136-199条进行抗压回弹模量试验，结果如表2所示。
表2
如表2所示，实施例3至6中，10％和15％固化剂掺量的固化土7d的抗压回弹模量均大于600Mpa，满足《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2004)规定稳定土抗压回弹模量应≥600Mpa，反观对比例1和2中，只有15％固化剂掺量的抗压回弹模量满足规范要求，可见，本发明的固化剂具有较高的强度性能，利用本发明的固化剂固化海相淤泥能有效改善淤泥的强度和提高其路用性能。
3、CBR试验
采用对比例1-2中的固化剂与实施例3-6制得的微粉固化剂分别对海相淤泥进行固化得到的固化土作为道路填料进行承载比试验以检验材料在不利状态下的承载能力。采用河北大宏实验仪器有限公司生产的CBR-I型承载比试验仪，按照《公路土工试验规程》(JTG 3430-2020)中的T0134-2019条进行试验，按照96％的压实度进行试验，结果如表3所示。
表3
如表3所示，实施例3-6的CBR均大于8％，且实施例5在相同固化剂掺量下具有更高的CBR值，在15％固化剂掺量时达到了10.18％，均满足公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)对路基的CBR要求，而对比例中仅有15％固化剂掺量满足规范要求。
4、浸水试验
采用对比例1-2中的固化剂与实施例3-6制得的微粉固化剂分别对海相淤泥进行固化得到的固化土作为道路填料进行模拟试验。采用济南中正试验机制造有限公司生产的微机控制电子式万能试验机(型号为WDW-100E)。按照《公路工程无机结合材料试验规程》(JTG E51-2009)中的T0805～1994条规定测试模拟道路填料正常养护和浸水条件下的无侧限抗压强度，采用水稳定性系数来评判固化土的水稳性，即侵泡条件下的强度与正常养护条件下的强度之比，水稳定性系数越大，则耐水性越好，水稳定性系数越小，则耐水性越差，容易被水侵蚀，结果见表4。
表4
如表4所示，实施例3-6的水稳定性系数均大于80％，对比实施例3-6，实施例5的水稳定性系数在10％固化剂掺量时达到86.38％，在15％固化剂掺量时达到了101.29％，水稳定性较好。
综上，本发明的固化剂应用具体实施例中，7天的无侧限抗压强度均满足满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)对道路填土抗压强度的要求，抗压回弹模量均大于600Mpa，实施例3-6的CBR均大于8％，且实施例5在相同固化剂掺量下比实施例3、4、6具有更高的CBR值，在15％固化剂掺量时达到了10.18％，均满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034-2000)对路基的CBR要求，并且水稳定性好，能有效抵抗雨水的侵蚀。由此可见，本发明制得的的微粉固化剂固化海相淤泥后，能够明显改善土壤物理性状团粒结构，水化反应的产物填充了土壤颗粒之间的孔隙，有效改善了淤泥的力学性能。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于，以质量份数计，所述微粉固化剂包括：
工业副产石膏粉料10-40份、工业固体废物粉料15-50份、活性掺合料粉料20-65份和早强剂1-3份。
2.根据权利要求1所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述工业副产石膏粉料通过如下方式获得：将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料。
3.根据权利要求2所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏。
4.根据权利要求3所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述工业固体废物粉料通过如下方式获得：将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料。
5.根据权利要求4所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥。
6.根据权利要求5所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述活性掺合料粉料通过如下方式获得：对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料。
7.根据权利要求6所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣。
8.根据权利要求7所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂，其特征在于：
所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
9.一种用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
将工业副产石膏放入温度为105℃的烘箱内烘干48h至恒重，将烘干后的工业副产石膏倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业副产石膏颗粒，将所述工业副产石膏颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业副产石膏颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述工业副产石膏颗粒倒入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述工业副产石膏颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业副产石膏粉料；
将工业固体废物进行水洗处理，挑剔出所述工业固体废物中的杂物，再将所述工业固体废物晾晒至含水量小于15％，然后将所述工业固体废物放入温度为105℃的烘箱内烘干48-60h至恒重，将烘干后的工业固体废物倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的工业固体废物颗粒，将所述工业固体废物颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述工业固体废物颗粒的所述陶瓷盘放入温度为80-105℃的烘箱内烘干48h，将烘干后的所述工业固体废物颗粒放入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述工业固体废物颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述工业固体废物粉料；
对活性掺合料进行筛选处理，挑剔出其中的杂物，然后将所述活性掺合料放入温度为105℃的烘箱内烘干72h至恒重，将烘干后的所述活性掺合料倒入鄂式破碎机中破碎至粒径为1-3mm的活性掺合料颗粒，将所述活性掺合料颗粒倒入陶瓷盘中，再将装有所述活性掺合料颗粒的所述陶瓷盘放入温度为60-80℃的烘箱内烘干48-60h，将烘干后的所述活性掺合料颗粒放入球磨机中进行球磨60-80min，将球磨后的所述活性掺合料颗粒倒入振动筛中过筛至100目，得到所述活性掺合料粉料；
按质量份数计，将10-40份的工业副产石膏粉料、15-50份的工业固体废物粉料和20-65份的活性掺合料粉料拌合均匀得到混合料，将所述混合料静置48h；
将静置后的所述混合料倒入超细粉磨***中，根据所需粉磨粒径调节分级机的频率为25-45Hz，引风机的频率为20-40Hz，并对所述混合料进行超细粉磨；
将超细粉磨后的所述混合料倒入超声振动筛中进行分级筛分，筛的孔径为600-1200目，筛选30-50min，得到超细粒径的超细粉末；
向所述超细粉末中加入质量份数为1-3份的早强剂，得到所述微粉固化剂。
10.根据权利要求9所述的用于海相淤泥强化再生的微粉固化剂的制备方法，其特征在于：
所述工业副产石膏至少包括下述中的一种:脱硫石膏、磷石膏或氟石膏；
所述工业固体废物至少包括下述中的一种：钢渣、煤矸石或赤泥；
所述活性掺合料至少包括下述中的一种：矿渣、偏高岭土、粉煤灰或电石渣；
所述早强剂至少包括下述中的一种：氯化钠、硫酸钠或硅酸钠。
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