CN103253899A - 一种淤泥固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种淤泥固化方法，按以下重量配比称取原料：海洋淤泥100；碱渣5～20；矿粉0～5；固化剂5～30；固化剂的原料及其配比为：粉煤灰10～50；矿渣20～80；催化剂2～10；催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂等；海洋淤泥通过抓取、堆存得到；按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；再进行运输、压实、养护与检测。本发明方法可以用于市政、交通、水利、港口工程中的道路基层、水泥稳定层、软基加固的工作垫层、加载层，吹填土的现场搅拌固化、粉喷桩等。本发明方法可以节省工期，节省费用，其固结速度快，效果好，可实现环保经济和再生能源的持续发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种淤泥固化方法，属于海洋工程技术领域，可用于港口工程和市政工程的软土加固等工程施工。
背景技术
在淤泥软基特别是吹填淤泥软基上进行工程建设时，需要大量的山皮土、水泥或砂石料资源。随环保力度的加大，自然资源日趋紧张，山皮土及砂石料供不应求。特别是水泥生产，需要大量的能源，并造成一定的环境污染。采用水泥加固淤泥或吹填淤泥具有技术瓶颈。
淤泥处理和利用，是港口工程质量、工期和造价的主要影响因素之一，随自然资源的日趋紧张，作为港口废弃物淤泥的利用是港口工程的长久难题。连云港淤泥颗粒细、含水量高，物理力学指标差，港口建设中，必须对淤泥进行处理。目前常规的淤泥物理加固办法是排水，即采用真空预压和堆载预压将淤泥中的水分排出，作为地基使用，但连云港淤泥的渗透系数极小，淤泥排水即费能又费时，而且加固效果不佳，工后使用中存在各种质量问题。但颗粒细的淤泥，则具有较大的化学活性，有利于化学固结。在淤泥的化学固结方面，目前主要采用水泥拌合，比如搅拌桩，但由于掺加量大、水泥对淤泥的加固效果不明显、质量差等原因，现在已经限制使用。
吹填淤泥的表层处理一直是工程的难点。淤泥吹填结束后，表层为稀粥状，含水量达到150～300％，依自重沉淀，速度很慢。吹填区表面为锅底状，中间低，沉淀水难以排出。现有技术中常用的做法是：沉淀、晾晒4个月，铺设编织布、竹芭后，用山皮土作为工作垫层，不但大大提高了工程造价，还带来很大的施工风险。
随国民经济快速发展，工业、工厂迅速崛起，但由于产业链不完善，各种工业废渣不能得到充分利用，比如碱渣。碱厂生产过程中产生了大量碱渣，堆积如山，占用了大量农田和海域，对环境造成巨大污染，碱渣的再利用成为世界难题。火电厂、钢厂产生了大量的粉煤灰和矿渣，近年来，我国在矿渣、粉煤灰利用方面取得了较大进展，但仅仅作为建筑材料的辅料使用，没有充分利用其化学特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出了一种方法设计合理、利用工业废弃物进行淤泥固化、充分激发这些材料潜在的化学活性、代替水泥固化的淤泥固化方法。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的。本发明是一种淤泥固化方法，其特点是，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 5～20 ； 矿粉0～5 ；
固化剂5～30；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 10～50 ；矿渣20～80；催化剂2～10；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种（其配比可以按需要进行选定）；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
本发明所述的淤泥固化方法中：原料矿粉的重量配比优选为0.5～5。
本发明所述的淤泥固化方法中：在拌合过程中，环境温度不低于5℃。
本发明所述的淤泥固化方法中，各原材料在使用前最好进行物理、化学指标检测和环保检测，确保无重大污染源。
本发明方法是在催化剂的作用下，充分利用、激活淤泥和各种工业废渣的活性，使其产生类似水泥混凝土的化学反应，达到高强固化土的力学指标，可以实现废弃淤泥和工业废渣的循环利用，做到环保和节能。
本发明方法的机理是：
1、活性激发：各种工业废渣（如：碱渣、矿渣、粉煤灰等）都有较强的化学活性或潜在的化学活性，极细的连云港淤泥也有一定的化学活性。在催化剂的作用下，充分释放其活性，产生化学反应，达到较高的工程强度。
2、产生水泥混凝土的相似反应：矿渣、粉煤灰、淤泥、石粉中的硅、铝氧化物和碱渣中的钙离子产生类似混水泥凝土的化学反应，形成硅铝酸钙、钙矾石等高强结晶体，粘结淤泥颗粒，形成高强固化土。
与现有技术相比，本发明的优点和技术效果为：
1、本发明方法可以充分体现废物利用、资源再生：碱渣、矿渣、粉煤灰等工业废渣都是不可多得的资源，连云港的颗粒极细的淤泥是大地的精华冲积到沿海，变成了难以利用的港口废弃物，使其充分利用，实现可持续发展的低碳环保产业链。
2、本发明方法有利于环保：我国政府和企业投入巨资进行工业废渣的治理。碱渣等工业废渣是良好的化工、建筑材料，到目前为止，还没有良好的利用方法，多采用掩埋方式处理，并没有消除污染源。
3、本发明方法实现了淤泥的废物利用。采用本发明方法后，可以充分利用吹填淤泥，形成码头堆场的面层和填筑层，代替日益紧缺的砂石料天然资源。因此可以更多的利用码头港池和航道挖泥的淤泥废物。
4、所用材料大多发生了化学反应，并被反应物包裹，不易渗出。经环保检测，本发明制造的混凝土浸出水达到了工业废水的排放标准，对环境没有污染。
5、本发明方法可以有效降低固化土工程的施工费用。
6、本发明方法可以用于市政、交通、水利、港口工程中的道路基层、水泥稳定层、软基加固的工作垫层、加载层，吹填土的现场搅拌固化、粉喷桩等。本发明方法可以节省工期，节省费用，实现了淤泥和工业废渣的再利用，其固结速度快，效果好，可实现环保经济和再生能源的持续发展。
具体实施方式
以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
实施例1，一种淤泥固化方法，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 5 ；
固化剂5；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 10 ；矿渣20；催化剂2；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
实施例2，一种淤泥固化方法，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 20 ； 矿粉5 ；
固化剂30；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 50 ；矿渣80；催化剂10；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
实施例3，一种淤泥固化方法，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 10 ； 矿粉0.5 ；
固化剂15；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 30 ；矿渣40；催化剂5；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
实施例4，一种淤泥固化方法，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 15 ； 矿粉2 ；
固化剂20；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 40 ；矿渣60；催化剂8；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
实施例5，一种淤泥固化方法，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 8 ； 矿粉2 ；
固化剂25；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 15 ；矿渣30；催化剂4；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
实施例6，实施例1-5任何一项所述的淤泥固化方法中：在拌合过程中，环境温度不低于5℃。
实施例7，一种淤泥固化方法，其步骤如下：
（1）配合比 ：淤泥100，碱渣8，固化剂21.9。
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 20 ；矿渣40；催化剂5；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测；
检测指标：28天抗压强度12.88兆帕。
实施例8，一种淤泥固化方法，其步骤如下：
（1）配比 ：淤泥100：碱渣5.6：固化剂11.6。
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 35 ；矿渣55；催化剂6；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测；
（5）指标：28天抗压强度8.37兆帕。
实施例9，一种淤泥固化方法，其步骤如下：
（1）配比：淤泥100：碱渣8.5：固化剂21.5，用途为水泥搅拌桩；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 15 ；矿渣35；催化剂 5；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测；
（5）指标：28天抗压强度1.8～15.6兆帕。
Claims (3)
1.一种淤泥固化方法，其特征在于，步骤如下：
（1）拌合：
按以下重量配比称取原料：
海洋淤泥 100 ； 碱渣 5～20 ； 矿粉0～5 ；
固化剂5～30；
所述的固化剂的原料及其配比为：
粉煤灰 10～50 ；矿渣20～80；催化剂2～10；
所述的催化剂选自萘系高效减水剂、早强减水剂、防冻剂、早强剂、缓凝剂、防水剂、生石灰中的一种或几种；
所述的海洋淤泥通过抓取、堆存得到；
按所述的重量配比将各原料加入搅拌机中拌合均匀，得拌合物；
（2）运输：采用车辆运输或泵送方法，将上述拌合物输送到规定地点；
（3）压实：拌合物摊铺后采用机械夯实或压路机压实；
（4）养护与检测：采用洒水和覆盖养护；采用土力学试验方法和水泥混凝土的常规方式方法进行该混凝土强度、耐久性检测。
2.根据权利要求1所述的淤泥固化方法，其特征在于：原料矿粉的重量配比为0.5～5。
3.根据权利要求1所述的淤泥固化方法，其特征在于：在拌合过程中，环境温度不低于5℃。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |