[go: up one dir, main page]

CN110128094B - 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法 - Google Patents

一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110128094B
CN110128094B CN201910339268.0A CN201910339268A CN110128094B CN 110128094 B CN110128094 B CN 110128094B CN 201910339268 A CN201910339268 A CN 201910339268A CN 110128094 B CN110128094 B CN 110128094B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
parts
curing
sludge
box body
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.)
Active
Application number
CN201910339268.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110128094A (zh
Inventor
朱剑锋
潘斌杰
饶春义
刘浩旭
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.)
Ningbo University
Original Assignee
Ningbo University
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 Ningbo University filed Critical Ningbo University
Priority to CN201910339268.0A priority Critical patent/CN110128094B/zh
Publication of CN110128094A publication Critical patent/CN110128094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110128094B publication Critical patent/CN110128094B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
    • B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
    • B28B11/245—Curing concrete articles
    • 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
    • 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
    • C04B40/00—Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/02—Selection of the hardening environment
    • C04B40/0231—Carbon dioxide hardening
    • 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
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00767—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for waste stabilisation purposes
    • C04B2111/00775—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for waste stabilisation purposes the composition being used as waste barriers or the like, e.g. compositions used for waste disposal purposes only, but not containing the waste itself
    • 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
    • C04B2201/50—Mortars, concrete or artificial stone characterised by specific physical values for the mechanical strength
    • 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)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Sludge (AREA)

Abstract

本发明公开了一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法，包括箱体，特点是箱体内设置有若干层载物装置、气体循环装置以及温度调节控制装置，其养护方法包括(1)将柠檬酸1‑7份、氧化镁570‑640份、硫酸镁250‑270份、硅酸钠380‑420份、矿渣320‑345份、粉煤灰350‑380份和糯米汁20‑40份按重量比例溶于水中，再按质量百分数15%的掺杂量加入到淤泥中，充分搅拌后加入制样模中，振动得到镁质水泥固化土；(2)将制样模放入养护装置的箱体中，通入养护气体CO2，养护1‑2d后脱去制样模，即得到气硬性固化淤泥，优点是有效提高有机质土强度，减小变形。

Description

一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法
技术领域
本发明涉及一种淤泥的养护装置和方法，尤其是涉及一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法。
背景技术
近年来，随着水泥固化剂的迅速发展，淤泥固化技术在工程中的应用越来越广泛，处理后的淤泥强度高，压缩性小，同时还对淤泥中的污染物具有包裹和稳定作用。镁质复合水泥由于节能环保等特性得到了广泛的关注和研究，但是针对有机质较高的淤泥的镁质水泥复合剂配方、制样养护方法及养护装置鲜有研究。作为室内试验的重要一环，因此，要求试样养护装置必须跟实际工程的施工相适应。气硬性固化淤泥养护成了实验中重要的环节，为接下来的三轴及抗压实验做好试样的养护。然而传统的试样养护主要是将试样脱掉三瓣模后，在标准温度和湿度中养护至设计龄期，然而该方法仅适用于水硬性固化剂（如普通硅酸盐水泥等），无法应用于气硬性固化淤泥（如镁质水泥固化淤泥）的养护。
目前，影响气硬性固化淤泥养护的因素包括：（1）温度的差异，对于气硬性固化淤泥，由于市面上缺少养护装置，先放在空气中养护，这样温差较大，给实验造成一定误差；（2）通风情况，这是一种气硬性固化淤泥，通风能加快试样的脱模时间，采用现在的用风扇吹送，外部环境较大；（3）充入特殊气体对试样的影响，气硬性固化淤泥考虑在特殊气体下的养护，传统养护无法实现在特殊气体中养护，且易产生较大试验误差。
近年来，随着水泥固化剂的迅速发展，淤泥固化技术在工程中的应用越来越广泛，处理后的淤泥强度高，压缩性小，同时还对淤泥中的污染物具有包裹和稳定作用。然而传统硅酸盐水泥在其生产过程中会产生大量的粉尘和有害气体，而且消耗大量矿石燃料，其发展与资源、环境的不协调性的矛盾日益严峻，迫切需要寻找一种新型固化剂代替传统硅酸盐水泥。镁是全球重要资源型商品，具有节能、轻质、易回收等特性，被广泛地应用于国防、汽车、航天、航空等产业领域，被誉为“21世纪绿色工程材料”。我国的菱镁矿储量居全球首位，而且质量高、易开采、工程利用价值高，为镁质水泥的应用提供了丰富的原材料市场。目前镁质水泥已经有很多的配方，但是其加固效果并不理想，尤其是对有机质土的固化处理更差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种既能保证气硬性固化淤泥在恒温恒风条件下养护，又能通入提高固化淤泥强度的特殊气体，同时减少试验误差的气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法，该养护方法能有效提高有机质土强度，减小变形。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：
1、一种气硬性固化淤泥的养护装置，包括箱体，所述的箱体内设置有若干层用于放置固化淤泥试样的载物装置、向所述的箱体内输送气体的气体循环装置以及温度调节控制装置。
所述的载物装置包括移动式载物台，所述的移动式载物台的上表面均布有若干个用于放置固化淤泥试样的试样定位槽，所述的试样定位槽的周壁设置有若干个通气孔，所述的移动式载物台的下表面两侧分别设置有载物台滑轮，所述的箱体内的侧壁设置有与所述的载物台滑轮配合使用的载物台滑轨。通气孔的设置使固化淤泥试样便于和催化气体接触，达到催化作用，加快反应速度。
所述的气体循环装置包括位于所述的箱体侧壁的气体输入口和气体输出口以及位于所述的箱体内下部的气体输入泵、气体输出泵和气体储存箱，所述的气体输入口通过管道与所述的气体输入泵连通，所述的气体输出口通过管道与所述的气体输出泵连通，所述的气体输入泵和所述的气体输出泵分别与所述的气体储存箱连接，所述的气体储存箱通过气体加压管道与所述的箱体外的气体加压罐连接。通过气体加压罐，为气体储存箱加入加快固化淤泥的硬化反应所需要的催化气体，结合气体输入泵和输出泵，实现养护装置内空气的循环流动，从而使得气硬性固化淤泥试样在催化气体中得到良好的养护和硬化。
所述的温度调节控制装置包括位于所述的箱体内的加热体、用于提供热源的恒温制热器、用于提供冷源的恒温制冷器以及高温熔断器，所述的恒温制热器和所述的恒温制冷器分别与所述的加热体电连接，所述的高温熔断器设置在所述的恒温制热器与所述的加热体的连接电线上。恒温制冷器和恒温制热器通过调节温度，使养护箱的温度处于使用者设定的所需温度，适宜气硬性固化淤泥的养护温度条件。高温熔断器可以在出现短路或者温度过高电路不能承受时实现电路熔断，保护养护装置和实验人员人身安全和实验室的财产安全。
所述的箱体的侧部设置有带把手的箱门，所述的箱门上设置有可视玻璃窗口、恒风调节按钮、温度调节按钮和温度显示屏。
所述的箱体内顶部设置有恒温检测探头、LED照明灯和紫外光能组件，所述的恒温检测探头分别与所述的恒温制热器和所述的恒温制冷器通过电信号连接。恒温检测探头能够实现养护箱内温度的敏感性检测，并及时反馈给恒温制冷器和恒温制热器，从而实现养护装置内的温度的精确控制。
2、一种利用上述养护装置进行气硬性固化淤泥养护的方法，包括以下步骤：
(1)将以下各原料按重量份数：柠檬酸1-7份、氧化镁570-640份、硫酸镁250-270份、硅酸钠380-420份、矿渣320-345份、粉煤灰350-380份和糯米汁20-40份的比例溶于水中得到镁质水泥复合固化剂，将镁质水泥复合固化剂按质量百分数15%的掺杂量加入到含水量为40-60wt%的淤泥中，充分搅拌，分3-5层加入制样模中，每层振动1-3分钟，得到镁质水泥固化土；
(2)将装有镁质水泥固化土的制样模放入养护装置的箱体中，通入养护气体CO2，控制气体循环速度为2-4立方/时，压强为0.15-0.25MPa，温度为18-22℃，养护1-2d后脱去制样模，即得到气硬性固化淤泥。
3、一种镁质水泥复合固化剂，该固化剂由以下原料及其重量份数组成：柠檬酸1-7份、氧化镁570-640份、硫酸镁250-270份、硅酸钠380-420份、矿渣320-345份、粉煤灰350-380份和糯米汁20-40份。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
（1）将装有固化淤泥的制样模放入养护装置中，调节适当的温度，养护1-2d脱去制样模，然后打开养护装置的气体循环系统，通入催化气体，流动的催化气体能使气硬性固化淤泥的固化反应更快更充分，通过恒温控制器和恒温调节器设定适合气硬性固化淤泥试样的温度；养护装置内的可变气体储存箱，可变气体输出泵和可变气体输入泵可提供条件稳定的特殊气体，从而使得气硬性固化淤泥试样不受外界温度、风速等不稳定因素的干扰，处于恒温恒风下的养护条件；
（2）镁质水泥复合固化剂节能环保，水化产物丰富，有多种凝胶材料（MgCO3、3·1·8相、Al2(Si4O10)和M-F-A-S凝胶相)胶结土颗粒、填充颗粒孔隙；固化剂富含的Al3+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Na2O等成分可以有效提高黏土扩散层中高价阳离子浓度，减小扩散层厚度，提高有机质淤泥土的强度、减小变形；同时，添加柠檬酸主要是延缓硫氧镁水泥的凝结时间，提高其强度，抑制硫氧镁水泥收缩。掺杂的糯米汁中存在大量的支链淀粉，支链淀粉易生成紧密的微观结构，掺入糯米汤的镁质水泥砂浆的物理特性更稳定，粘结性能更强；
（3）养护过程中，CO2气体的存在可以为Mg(OH)2+CO2=MgCO3这一水化反应提供反应物质，促进反应生成凝胶材料；CO2气体的循环加速了淤泥中水分的蒸发，加快了固化土凝胶材料的硬化速度，加速固化土强度的提高。同时控制压强使二氧化碳气体更容易通入固化土内部空隙；控制温度一方面可以加快水化反应，另一方面可以避免温度变化造成试验误差。
附图说明
图1为本发明气硬性固化淤泥的养护装置的外部结构示意图；
图2为本发明气硬性固化淤泥的养护装置的载物装置的结构示意图；
图3为本发明气硬性固化淤泥的养护装置的移动式载物台结构示意图；
图4为本发明气硬性固化淤泥的养护装置的气体循环装置结构示意图；
图5为本发明气硬性固化淤泥的养护装置的温度调节控制装置结构示意图；
图6为掺杂传统的镁质水泥复合固化剂得到固化淤泥的XRD图谱；
图7为掺杂本发明的镁质水泥复合固化剂得到固化淤泥的XRD图谱；
图8为本发明气硬性固化淤泥的电镜扫描图，a代表放大倍数为5000倍下的图片，b代表放大倍数为8000倍下的图片；
图9为镁质水泥固化土不同养护方式的XRD图谱；其中a为普通养护，b为经本发明养护装置养护。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例一
一种气硬性固化淤泥的养护装置，如图1和图2所示，包括箱体1，箱体1内设置有若干层用于放置固化淤泥试样2的载物装置、用于向箱体1内输送气体的气体循环装置以及温度调节控制装置。
在此具体实施例中，如图2和图3所示，载物装置包括移动式载物台3，移动式载物台3的上表面均布有若干个用于放置固化淤泥试样2的试样定位槽4，试样定位槽4的底部设置有若干个通气孔27，移动式载物台3的下表面两侧分别设置有载物台滑轮5，箱体1内的侧壁设置有与载物台滑轮5配合使用的载物台滑轨6。
在此具体实施例中，如图4所示，气体循环装置包括位于所述的箱体侧壁的气体输入口7和气体输出口8以及位于箱体1内下部的气体输入泵9、气体输出泵10和气体储存箱11，气体输入口7通过管道与气体输入泵9连通，气体输出口8通过管道与气体输出泵10连通，气体输入泵9和气体输出泵10分别与气体储存箱11连接，气体储存箱11通过气体加压管道12与箱体1外的气体加压罐13连接。
在此具体实施例中，如图5所示，温度调节控制装置包括位于箱体1内的加热体14、用于提供热源的恒温制热器15、用于提供冷源的恒温制冷器16以及高温熔断器17，恒温制热器15和恒温制冷器16分别与加热体14电连接，高温熔断器17设置在恒温制热器15与加热体14的连接电线上。如图1所示，箱体1的侧部设置有带把手的箱门18，箱门18上设置有可视玻璃窗口19、恒风调节按钮20、温度调节按钮21和温度显示屏22以及压强显示屏23。如图2所示，箱体1内顶部设置有恒温检测探头24、LED照明灯25和紫外光能组件26，恒温检测探头24分别与恒温制热器15和恒温制冷器16通过电信号连接。
具体实施例二
利用上述具体实施例一养护装置进行气硬性固化淤泥养护的方法，包括以下步骤：
(1)将以下各原料按重量份数：柠檬酸1-7份、氧化镁570-640份、硫酸镁250-270份、硅酸钠380-420份、矿渣320-345份、粉煤灰350-380份和糯米汁20-40份的比例溶于水中得到镁质水泥复合固化剂，将镁质水泥复合固化剂按质量百分数15%的掺杂量加入到含水量为40-60wt%的淤泥中，充分搅拌，分3-5层加入制样模中，每层振动1-3分钟，得到镁质水泥固化土；
(2)将装有镁质水泥固化土的制样模放入养护装置的箱体中，根据镁质水泥固化土的水化反应的特点，通入养护气体CO2，控制气体循环速度为2-4立方/时，压强为0.15-0.25MPa，温度为18-22℃，养护1-2d后脱去制样模，即得到气硬性固化淤泥。
具体实施例三
实施例1
一种镁质水泥复合固化剂，由以下原料及其重量份数组成：柠檬酸1份，氧化镁570份，硫酸镁250份，硅酸钠380份，矿渣320份，粉煤灰350份和糯米汁20份。镁质水泥复合固化剂在淤泥中的掺量为15%，淤泥含水量为50%，采用上述具体实施例二所述的方法进行养护，得到的气硬性固化淤泥的性能如下表1所示，
表1
。
实施例2
同上述实施例1，其区别在于镁质水泥复合固化剂，由以下原料及其重量份数组成：柠檬酸3份，氧化镁590份，硫酸镁255份，硅酸钠390份，矿渣330份，粉煤灰360份和糯米汁25份，得到的气硬性固化淤泥的性能如下表2所示，
表2
。
实施例3
同上述实施例1，其区别在于镁质水泥复合固化剂，由以下原料及其重量份数组成：柠檬酸5份，氧化镁610份，硫酸镁260份，硅酸钠400份，矿渣340份，粉煤灰370份和糯米汁30份，得到的气硬性固化淤泥的性能如下表3所示，
表3
。
实施例4
同上述实施例1，其区别在于镁质水泥复合固化剂，由以下原料及其重量份数组成：柠檬酸7份，氧化镁640份，硫酸镁270份，硅酸钠420份，矿渣345份，粉煤灰380份和糯米汁40份，得到的气硬性固化淤泥的性能如下表4所示。
表4
。
实施例5
同上述实施例4，其区别在于镁质水泥复合剂固化剂掺量不同，得到的气硬性固化淤泥的无侧限抗压强度性能如下表5所示，
表5 固化淤泥无侧限抗压强度
。
由上述表5可知，镁质水泥复合剂固化剂掺量为15wt%时，养护28天龄期，抗压强度达到最佳。
对比试验
1、不同镁质水泥复合固化剂掺杂作用的比较
将本发明镁质水泥复合固化剂与传统的镁质水泥复合固化剂（主要成分是氧化镁、硫酸镁、柠檬酸和硅酸钠）分别等量掺杂到淤泥中相比较，前者生成了新的凝胶体系，增强了有机质淤泥土的抗压强度，减小变形，具体分析如下：
由图6掺杂传统的镁质水泥复合固化剂的固化淤泥的XRD图谱可知，图中大部分的衍射峰都是SiO2衍射峰，存在少量KAl2(AlSi3O10)(OH)2衍射峰和 (Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8衍射峰，可以推断出淤泥中含有石英、水白云母、高岭石、蛇纹石等矿物成分。
由图7 本发明养护得到的气硬性固化淤泥的XRD图谱可知，图中衍射峰主要有SiO2衍射峰、MgCO3衍射峰、MgO衍射峰、Mg(OH)2衍射峰、Al2(Si4O10)衍射峰、3Mg(OH)2·MgSO4·8H2O相（简称为3·1·8相）衍射峰和M-F-A-S凝胶相衍射峰，与图6中固化淤泥的衍射图谱对比发现，本发明养护得到的气硬性固化淤泥的XRD图谱多出了MgCO3、MgO、Mg(OH)2、Al2(Si4O10)、3·1·8相和M-F-A-S凝胶相，其中SiO2来源主要是淤泥土、烧镁粉、矿渣和粉煤灰；MgO是水泥原材料中轻烧氧化镁未反应残留的一部分，Mg(OH)2是轻烧氧化镁与水反应生成的物相，MgCO3是Mg(OH)2与淤泥孔隙中的CO2碳化而成的，这一反应过程消耗了淤泥中的CO2气体，减小了软土的孔隙率。另外气硬性固化淤泥中存在的3·1·8相是改性硫氧镁水泥主要的碱式盐水化物，也是改性硫氧镁水泥的主要凝胶材料，在常温下凝结硬化，产生一定的强度。
本发明镁质水泥复合固化剂中外掺剂粉煤灰是一种比表面积很大，活性很高的火山灰物质，富含SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O等；矿渣是一种富含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等成分的粉料，将矿渣和粉煤灰掺入到淤泥中，反应生成了两种新的物相：Al2(Si4O10)和M-F-A-S凝胶相：
（1）外掺剂矿渣和粉煤灰中的Al2O3中的Al3+与矿物中的高价阳离子Si2+进行置换生成Al2(Si4O10)，即复合固化剂与淤泥发生水化反应生成Al2(Si4O10)硅酸盐矿物，水化反应的过程就是粘结土颗粒的过程是一种硅酸盐矿物；
（2）外掺剂粉煤灰和矿渣与硫氧镁水泥的MgO-MgSO4-H2O凝胶体系发生反应，生成新的凝胶相M-F-A-S凝胶相，其反应如下：；M-F-A-S凝胶相属于凝胶材料，具有粘结土颗粒的作用；
（3）外掺剂矿渣和粉煤灰颗粒圆滑，平均颗粒尺寸比较小，对于土颗粒孔隙和凝胶体系都具有很好的填充效应。
由图8本发明养护得到的气硬性固化淤泥在5K和8K放大倍数下电镜扫描图，可以清晰的看出镁质水泥固化土的胶体以及颗粒间的连接方式，图中有很多泛白色的絮状材料，这是由3·1·8相、Al·2H2O3Si和M-F-A-S凝胶相共同构成的镁质水泥固化土的主要凝胶体系。气硬性固化淤泥中土颗粒纵横交错，相互咬合在一起，颗粒表面晶莹光滑，附着了很多MgCO3、MgO、Mg(OH)2颗粒晶体，随着水化反应的进一步进行，这些化合物可以形成凝胶体系；土颗粒间以及凝胶材料的孔隙中填充着很多粉煤灰、矿渣的细小颗粒。
由上述分析可知，柠檬酸、硫酸镁、氧化镁的主要水化产物是MgCO3、Mg(OH)2和3·1·8相，这些水化产物形成镁质水泥的凝胶体系。一方面外加剂矿渣、粉煤灰富含Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O，Al3+、Fe3+、Ca2+、Mg2+、Na2O等成分可以有效提高黏土扩散层中高价阳离子浓度，减小扩散层厚度；与镁质水泥共同反应促进新的凝胶材料Al2(Si4O10)和M-F-A-S凝胶相。另一方面矿渣、粉煤灰粒径小，可以充填土颗粒孔隙，增加固化土密实度，在两者共同作用下，提供了固化淤泥的抗压强度、减小变形。
2、不同养护方式的比较
将上述具体实施例二中经养护装置养护得到的气硬性固化淤泥（具体实施例三中实施例4）与普通养护的气硬性固化淤泥（普通养护方法为将具体实施例二步骤（1）制备得到的镁质水泥固化土，置于实验室的养护台养护，正常气温，不加任何养护措施），养护到设定龄期后，进行力学性质试验测试固化效果，结果如图9和下表6所示，
由图9可以看出，镁质水泥固化土用养护装置养护明显比普通养护水化反应生成的凝胶材料更多，孔隙更少，颗粒间接触面积更大，结构更加致密。
表6不同养护方式的镁质水泥固化土抗压强度
。
从表1可以看出，镁质水泥固化土采用养护装置养护比普通养护的无侧限抗压强度有显著提高。7d、14d、21d、28d龄期的镁质水泥固化土，采用养护装置养护的比普通养护的强度分别提高了30.7%、29.1%、26.4%、21%。原因如下：CO2气体的存在为Mg(OH)2+CO2=MgCO3这一水化反应提供反应物质，促进反应生成凝胶材料；CO2气体的循环加速了淤泥中水分的蒸发，加快了固化土凝胶材料的硬化，加速固化土的强度的提高。同时控制压强使二氧化碳气体更容易通入固化土内部空隙；控制温度一方面可以加快水化反应，另一方面可以避免温度变化造成试验误差。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用气硬性固化淤泥的养护装置进行气硬性固化淤泥养护的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将以下各原料按重量份数：柠檬酸1-7份、氧化镁570-640份、硫酸镁250-270份、硅酸钠380-420份、矿渣320-345份、粉煤灰350-380份和糯米汁20-40份的比例溶于水中得到镁质水泥复合固化剂，将镁质水泥复合固化剂按质量百分数15%的掺杂量加入到含水量为40-60wt%的淤泥中，充分搅拌，分3-5层加入制样模中，每层振动1-3分钟，得到镁质水泥固化土；
(2)将装有镁质水泥固化土的制样模放入养护装置的箱体中，通入养护气体CO2，控制气体循环速度为2-4立方/时，压强为0.15-0.25MPa，温度为18-22℃，养护1-2d后脱去制样模，即得到气硬性固化淤泥，所述的养护装置包括箱体，所述的箱体内设置有若干层用于放置固化淤泥试样的载物装置、向所述的箱体内输送气体的气体循环装置以及温度调节控制装置，所述的气体循环装置包括位于所述的箱体侧壁的气体输入口和气体输出口以及位于所述的箱体内下部的气体输入泵、气体输出泵和气体储存箱，所述的气体输入口通过管道与所述的气体输入泵连通，所述的气体输出口通过管道与所述的气体输出泵连通，所述的气体输入泵和所述的气体输出泵分别与所述的气体储存箱连接，所述的气体储存箱通过气体加压管道与所述的箱体外的气体加压罐连接，所述的气体为CO2。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的载物装置包括移动式载物台，所述的移动式载物台的上表面均布有若干个用于放置固化淤泥试样的试样定位槽，所述的试样定位槽的周壁设置有若干个通气孔，所述的移动式载物台的下表面两侧分别设置有载物台滑轮，所述的箱体内的侧壁设置有与所述的载物台滑轮配合使用的载物台滑轨。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的温度调节控制装置包括位于所述的箱体内的加热体、用于提供热源的恒温制热器、用于提供冷源的恒温制冷器以及高温熔断器，所述的恒温制热器和所述的恒温制冷器分别与所述的加热体电连接，所述的高温熔断器设置在所述的恒温制热器与所述的加热体的连接电线上。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的箱体的侧部设置有带把手的箱门，所述的箱门上设置有可视玻璃窗口、恒风调节按钮、温度调节按钮和温度显示屏。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的箱体内顶部设置有恒温检测探头、LED照明灯和紫外光能组件，所述的恒温检测探头分别与所述的恒温制热器和所述的恒温制冷器通过电信号连接。
CN201910339268.0A 2019-04-25 2019-04-25 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法 Active CN110128094B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910339268.0A CN110128094B (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910339268.0A CN110128094B (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110128094A CN110128094A (zh) 2019-08-16
CN110128094B true CN110128094B (zh) 2023-12-12

Family

ID=67571166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910339268.0A Active CN110128094B (zh) 2019-04-25 2019-04-25 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110128094B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11358304B2 (en) * 2019-12-10 2022-06-14 Carbicrete Inc Systems and methods for curing a precast concrete product
CN113860792B (zh) * 2021-10-12 2023-05-16 中国水利水电第七工程局有限公司 一种氯氧镁水泥改性剂及其制备方法和氯氧镁水泥
CN115504638B (zh) * 2022-08-26 2023-06-23 中交第二航务工程局有限公司 河湖清淤底泥的二氧化碳矿化养护方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103347838A (zh) * 2010-12-17 2013-10-09 中国电力株式会社 碳化养护设备、碳化混凝土制造方法及二氧化碳固化方法
CN203637051U (zh) * 2011-01-13 2014-06-11 菲利尔系统公司 混凝土柱体养护箱
CN105367010A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 郑卫忠 一种道路用固化剂及基层固化方法
CN109437626A (zh) * 2018-11-01 2019-03-08 宁波大学 一种矿物改性硫氧镁基复合胶凝材料
CN211104654U (zh) * 2019-04-25 2020-07-28 宁波大学 一种气硬性固化淤泥的养护装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103347838A (zh) * 2010-12-17 2013-10-09 中国电力株式会社 碳化养护设备、碳化混凝土制造方法及二氧化碳固化方法
CN203637051U (zh) * 2011-01-13 2014-06-11 菲利尔系统公司 混凝土柱体养护箱
CN105367010A (zh) * 2015-10-30 2016-03-02 郑卫忠 一种道路用固化剂及基层固化方法
CN109437626A (zh) * 2018-11-01 2019-03-08 宁波大学 一种矿物改性硫氧镁基复合胶凝材料
CN211104654U (zh) * 2019-04-25 2020-07-28 宁波大学 一种气硬性固化淤泥的养护装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
硫氧镁水泥复合固化剂加固淤泥质土的试验研究;朱剑锋等;岩石力学与工程学报;第38卷;第3206-3214页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110128094A (zh) 2019-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nodehi et al. The effect of curing regimes on physico-mechanical, microstructural and durability properties of alkali-activated materials: A review
Their et al. Developing geopolymer concrete by using cold-bonded fly ash aggregate, nano-silica, and steel fiber
Mehta et al. An overview of geopolymers derived from industrial by-products
Alanazi et al. Effect of slag, silica fume, and metakaolin on properties and performance of alkali-activated fly ash cured at ambient temperature
Rajan et al. Sustainable development of geopolymer binder using sodium silicate synthesized from agricultural waste
Sata et al. Properties of pervious geopolymer concrete using recycled aggregates
CN110128094B (zh) 一种气硬性固化淤泥的养护装置及其养护方法
Vo et al. The influence of MgO addition on the performance of alkali-activated materials with slag− rice husk ash blending
Turkoglu et al. Effect of cement clinker type, curing regime and activator dosage on the performance of one-part alkali-activated hybrid slag/clinker composites
CN109942235B (zh) 常温养护高强高抗碳化性能的地聚物混凝土及其制备方法
CN102690094A (zh) 一种节能利废砌块或板材及其制备方法
Dawood et al. Production of sustainable concrete brick units using nano-silica
Jiao et al. Effect of Dosage of Alkaline Activator on the Properties of Alkali‐Activated Slag Pastes
Jiao et al. Chloride resistance of class C/class F fly ash-based geopolymer mortars with different strength grades
Jiao et al. Sulfate resistance of class C/class F fly ash geopolymers
CN114956681A (zh) 一种高温养护的低碳高强度地聚物混凝土材料及其制备方法
Detphan et al. Strength development and thermal conductivity of POFA lightweight geopolymer concrete incorporating FA and PC
Xiao et al. Utilisation of silica-rich waste in eco phosphogypsum-based cementitious materials: Strength, microstructure, thermodynamics and CO2 sequestration
Rawat et al. Mix design of FA-GGBS based lightweight geopolymer concrete incorporating sintered fly ash aggregate as coarse aggregate
Bao et al. Preparation of an early strengthening agent for concrete under low-temperature conditions and evaluation of its reaction mechanism
Vo et al. Effect of polymer latex on the efflorescence, drying shrinkage and microstructure of alkali-activated slag paste
Zhao et al. Effects of NaHCO3 as the activator and the in-situ carbonate seeding on the properties of high-dosage Ca (OH) 2+ slag (HCHS) cement
Huo et al. Chloride resistance of cement-based materials with paraffin emulsion-nano silica sol cured at low air pressure
Abdulkareem et al. Strength and porosity characterizations of blended biomass wood ash-fly ash-based geopolymer mortar
CN118684473A (zh) 一种再生混凝土骨料界面增强剂及其制备方法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant