CN109503073A - 一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法，其由固化剂、吸水剂、分散剂、激发剂和增塑剂复配而成，各组分重量份为：钢渣粉45‑50份，水泥8‑10份，石灰15‑20份，石膏5‑8份，橡胶粉3‑4份，聚合甘油2‑3份，吸水剂3‑5份，分散剂1‑2份，激发剂3‑5份，增塑剂2‑4份。本发明采用的固化剂主要成分为钢渣粉、水泥、石灰和石膏，并添加橡胶粉、聚合甘油、吸水剂、分散剂、激发剂和增塑剂来提高固化剂对高含水率河道淤泥的固化性能，解决了高含水河道淤泥难以固化的问题，相对压滤等传统降水方法，省去了淤泥含水率从250%到100%的降水工艺，提高了降水效率和降低了降水成本，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及固化剂技术领域，尤其适用于高含水率河道淤泥的固化，具体为一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法。
背景技术
随着我国工业化进程的加快，水污染问题变得更加严重，而对污水进行处理后产生的河道污泥产量倍增。例如，天津市区主要河道的清淤量多达650万m3，武汉东湖湖底淤泥总量达到3480万m3。河道淤泥具有含水率高、流塑态和强度极低等特点，且常含有氨氮、重金属等污染物。传统的河道淤泥的处置方法主要是堆晒、陆地吹填和压滤等方式，这些处理方式有一些劣势：效率低、耗时长、污染环境大。因此大量的河道淤泥已成为我国河湖治理和海洋工程发展的制约性因素。相对传统河道淤泥处理方法，化学固化处理法适用范围广、造价低、施工工艺方便，是比较适合我国国情的一种处理方法。然而现有淤泥固化主要是采用水泥、石灰或者以二者为主的复合固化剂，在处理高含水率淤泥时效果不佳。近年来已公开的高含水率淤泥固化相关专利有：中国专利CN104086070A公开了高含水率淤泥固化剂，在高含水率的淤泥中掺入水泥12-15重量份、粉煤灰9-12重量份，生石灰4-5重量份，泡花碱 1-2重量份，能够处理含水率在80％-100％的淤泥。中国专利CN105541254A公开了一种处理高含水率淤泥的环保型固化剂，由粉煤灰40％-50％、水泥熟料35％-45％、石膏5％-8％、矿渣5％-15％、膨胀剂0.5％-1％、减水剂1％-3％、絮凝剂0.4％-1％等组成，可处理含水率 60％-120％的淤泥，能够满足工程需求。可以看出，已有专利主要处理含水率在100％左右的淤泥，对高含水率淤泥的处理仍然存在不足。本发明主要处理含水率在250％以内的高含水率淤泥，能快速使淤泥从流塑状转变成软塑性，增加单车运输量，便于运输。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法，本发明主要处理含水率在250％以内的高含水率淤泥，能快速使淤泥从流塑状转变成软塑性，增加单车运输量，便于运输。
为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：
一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，包括钢渣粉、水泥、石灰、石膏、橡胶粉、聚合甘油、吸水剂、分散剂、激发剂和增塑剂复配而成；各组分的重量份数为：钢渣粉45-50 份，水泥8-10份，石灰15-20份，石膏5-8份，橡胶粉3-4份，聚合甘油2-3，吸水剂3-5份，分散剂1-2份，激发剂3-5份，增塑剂2-4份。
作为优选的，所述钢渣粉为工厂废渣粉，所述工厂废钢粉磨所得，所述钢渣粉粒径小于80μm。采用工厂废渣，节约原料，且有效的回收利用工厂废弃物。
作为优选的，所述水泥为42.5硅酸盐水泥。
作为优选的，所述石灰为生石灰。
作为优选的，所述石膏为天然二水石膏。
作为优选的，所述橡胶粉粒径为0.45mm以下的胶粉，
作为优选的，所述聚合甘油为聚合甘油。
作为优选的，所述吸水剂为聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸氢中的一种或两种。使用聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸氢中的一种或两种作为吸水剂，能使高含水率淤泥的自由水含量快速降低。
作为优选的，所述吸水剂吸水倍数在100-500倍，粒径小于20μm。
作为优选的，所述分散剂为聚乙烯蜡-1500、聚乙烯蜡-2000中的一种或两种。使用聚乙烯蜡-1500和聚乙烯蜡-2000中的一种或两种作为分散剂，使吸水剂更好的分散在淤泥颗粒中，更高的发挥吸水剂的吸水性能。
作为优选的，所述激发剂为硫酸钠、铝酸钠中的一种或两种。
作为优选的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。使用邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂，增加固化土的塑性。
本发明还提供了高含水率河道淤泥快速固化用固化剂的制备方法，制备步骤如下：将所有原材料组分按重量比例计量，倒入搅拌设备中搅拌，搅拌速度为20-30r/min，搅拌时间120s，制备出高含水率河道淤泥快速固化用固化剂。
本发明具有如下优点：
(1)本发明以聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸氢作为固化剂中的吸水成分，因其吸水倍数大 (200-500倍)。制备出的固化剂，能吸收含水率高达250％淤泥中的水分，提供了一种快速处理高含水率淤泥的方法。
(2)本发明采用的处理高含水率淤泥是化学方法，相对传统压滤、堆放等降水方法，省去了淤泥含水率从250％到100％的降水工艺，提高了降水效率和降低了降水成本。
(3)本发明以铝酸钠作为固化剂的激发剂，再结合聚合甘油、吸水剂和分散剂，在降低淤泥含水率的同时还能获得具有一定强度的固化土(7d无侧限抗压强度达到180kPa)，获得的固化土可用于软基处理和筑路等领域，达到淤泥资源化利用的目的。
(4)本发明以邻苯二甲酸二辛酯作为增塑剂，能使固化后的淤泥快速具有塑性(30min 内)，便于运输，提高了对高含水率淤泥处理的效率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明的固化剂主要包括以下组成：钢渣粉45-50份，水泥8-10份，石灰15-20份，石膏5-8份，橡胶粉3-4份，聚合甘油2-3份，吸水剂3-5份，分散剂1-2份，激发剂3-5份，增塑剂2-4份。制备步骤如下：将所有原材料组分按重量比例计量，倒入搅拌设备中搅拌，搅拌速度为20-30r/min，搅拌时间120s，制备出高含水率河道淤泥快速固化用固化剂。具体的实施例如下。
实施例一：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组分为钢渣粉50份，水泥10份，石灰20份，石膏8份，橡胶粉4份，聚合甘油3份，聚甲基丙烯酸氢5份，聚乙烯蜡-2000 2 份，铝酸钠5份，邻苯二甲酸二辛酯4份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得其液性指数IL为0.75，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为183kPa和294kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
实施例二：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉45份，水泥8份，石灰20份，石膏8份，橡胶粉4，聚合甘油2，聚甲基丙烯酸氢3份，聚乙烯蜡-2000 1份，铝酸钠3份，邻苯二甲酸二辛酯2份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得液性指数IL为0.95，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为 105kPa和201kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
实施例三：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉50份，水泥10份，石灰15份，石膏8份，橡胶粉3，聚合甘油3，聚甲基丙烯酸氢3份，聚乙烯蜡-2000 1份，铝酸钠5份，邻苯二甲酸二辛酯2份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得液性指数IL为0.95，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为 132kPa和225kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
实施例四：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉45份，水泥10份，石灰15份，石膏8份，橡胶粉4份，聚合甘油3份，聚甲基丙烯酸氢5份，聚乙烯蜡-2000 2 份，铝酸钠3份，邻苯二甲酸二辛酯4份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得液性指数IL为0.75，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为171kPa和282kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
实施例五：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉50份，水泥8份，石灰20份，石膏8份，橡胶粉3份，聚合甘油2份，聚甲基丙烯酸氢5份，聚乙烯蜡-2000 2 份，铝酸钠5份，邻苯二甲酸二辛酯2份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得液性指数IL为0.9，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为179kPa和288kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
实施例六：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉50份，水泥8份，石灰20份，石膏8份，橡胶粉4份，聚合甘油2份，聚甲基丙烯酸氢5份，聚乙烯蜡-2000 1 份，铝酸钠5份，邻苯二甲酸二辛酯4份。淤泥经固化后，30分钟内能由高含水率流塑状转变为软塑状，测得液性指数IL为0.79，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为170kPa和275kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
对比例一：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化组成为钢渣粉45份，水泥10份，石灰 20份，石膏8份，聚甲基丙烯酸氢5份，聚乙烯蜡-2000 2份，铝酸钠5份。淤泥经固化后，30分钟内形成不了软塑状，测得液性指数IL为1.8，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为175kPa和285kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
对比例二：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉45份，水泥10份，石灰15份，石膏8份，聚合甘油2份，聚乙烯蜡-2000 2份，铝酸钠5份，邻苯二甲酸二辛酯4份。淤泥经固化后，30分钟内形成不了软塑状，测得液性指数IL为1.5，在标准养护7d和 28d后固化土的无侧限抗压强度分别为182kPa和293kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
对比例三：
淤泥取自江苏某河道，含水率240％-250％。固化剂组成为钢渣粉50份，水泥10份，石灰15份，石膏8份，橡胶粉3份，聚乙烯蜡-2000 2份，邻苯二甲酸二辛酯4份。淤泥经固化后，30分钟内形成不了软塑状，测得液性指数IL为1.2，在标准养护7d和28d后固化土的无侧限抗压强度分别为153kPa和245kPa，淤泥的力学性能得到很好的改善。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：包括钢渣粉、水泥、石灰、石膏、橡胶粉、聚合甘油、吸水剂、分散剂、激发剂、增塑剂；各组分的重量份数为：钢渣粉45-50份，水泥8-10份，石灰15-20份，石膏5-8份，橡胶粉3-4份，聚合甘油2-3，吸水剂3-5份，分散剂1-2份，激发剂3-5份，增塑剂2-4份。
2.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述钢渣粉为工厂废渣粉，所述工厂废钢粉磨所得，所述钢渣粉粒径小于80μm。
3.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述水泥为42.5硅酸盐水泥，所述石灰为生石灰，所述石膏为天然二水石膏。
4.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述橡胶粉为粒径在0.45mm以下的胶粉，所述聚合甘油为聚合甘油。
5.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述吸水剂为聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酸氢中的一种或两种。
6.如权利要求1或5所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述吸水剂吸水倍数在100-500倍，粒径小于20μm。
7.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述分散剂为聚乙烯蜡-1500、聚乙烯蜡-2000中的一种或两种。
8.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述激发剂为硫酸钠、铝酸钠中的一种或两种。
9.如权利要求1所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
10.如权利要求1-9所述的一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂的制备方法，其特征在于：制备步骤如下，将所有原材料组分按重量比例计量，倒入搅拌设备中搅拌，搅拌速度为20-30r/min，搅拌时间120s，制备出高含水率河道淤泥快速固化用固化剂。
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| CN201811482175.5A CN109503073A (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法 |
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| CN201811482175.5A CN109503073A (zh) | 2018-12-05 | 2018-12-05 | 一种高含水率河道淤泥快速固化用固化剂及其制备方法 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN114753346A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-15 | 武汉工程大学 | 一种利用原位淤泥质粘性土制备预拌流态固化土的方法 |
| CN115724629A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-03 | 上海申环环境工程有限公司 | 一种淤泥质渣土用固化剂稳定土及其制备方法 |
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2018
- 2018-12-05 CN CN201811482175.5A patent/CN109503073A/zh not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114753346A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-15 | 武汉工程大学 | 一种利用原位淤泥质粘性土制备预拌流态固化土的方法 |
| CN114753346B (zh) * | 2022-05-05 | 2024-01-23 | 武汉工程大学 | 一种利用原位淤泥质粘性土制备预拌流态固化土的方法 |
| CN115724629A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-03-03 | 上海申环环境工程有限公司 | 一种淤泥质渣土用固化剂稳定土及其制备方法 |
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| CN115745503B (zh) * | 2022-12-02 | 2023-11-14 | 江西省建材科研设计院有限公司 | 一种基于酸处理后工业废渣的高含水率淤泥固化剂及其制备方法和应用 |
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