CN103289703A - 一种早强型土壤固化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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周阳敏
陈晓庆
雍思明
施维
陈醒
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Abstract

本发明涉及一种固化稳定力学性质较差土壤的固化剂，尤其是一种能快速提高土壤强度的早强型固化剂及其制备方法和应用，所述固化剂包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，其中过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4，使用时将配方量的原料均匀搅拌，形成粉状固化剂；该土壤固化剂不仅能应用在重金属污染过的土壤中，也能应用在疏浚淤泥上。本发明提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。

Description

一种早强型土壤固化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种固化稳定力学性质较差土壤的固化剂，尤其是一种能快速提高土壤强度的早强型固化剂及其制备方法和应用。
背景技术
土壤固化剂是一种能够在常温下显著提高土壤力学性质的材料。现有的土壤固化剂采用水泥、石灰、粉煤灰等材料简单混合而成。这种土壤固化剂虽然取材方便，但是固化土早期强度低，抗渗能力差。此外，土壤中不同重金属最佳稳定所需pH值不同，如重金属铜（Cu）的最佳固化稳定pH值为7左右，而重金属铅（Pb）的最佳固化稳定pH值为10左右，而现有的土壤固化剂是无法调节pH值的。由此可见，有必要提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。
另一方面，在航道、输水河道的清淤和港口新建、扩建工程中，通常会产生大量的疏浚淤泥，而使用现有的土壤固化剂处理淤泥，会因固化淤泥早期强度低使淤泥处理时间长，从而需设置大量陆地储泥场。因此，有必要提供一种土壤固化剂，能够提高固化淤泥的早期强度，从而缩短淤泥的处理时间和占地面积。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种土壤固化剂，以使固化土的早期强度高，渗透性低，pH可调。
本发明还提供了上述土壤固化剂的制备方法。
本发明还提供了上述土壤固化剂的应用。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
一种早强型土壤固化剂，包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，所述过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4。
本发明的上述技术方案，之所以能提高固化土的早期强度，缩短固化土后期强度形成时间，是由于过烧氧化镁与磷酸盐混合后，会不断发生化学反应，产生化合物，此化合物形成的胶凝颗粒形成对土体颗粒的包裹，同时填充土体孔隙。如磷酸盐以磷酸二氢钾为例，则两者反应产生化合物为K型鸟粪石(                                                )，通过分析SEM图谱发现土体孔隙减少，密实度提高，显著提高了被处理土的强度。
所述的固化剂中，当磷酸盐以磷酸二氢钾为例时，当过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4时，经过物质的量转化为质量后，过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值范围为0.25-1.18。在0.25-1.18重量范围时既能够调节所需pH，两者之间又能够充分反应，早强效果明显。当小于0.25时，磷酸二氢钾偏多，固化剂的早强效果得不到体现。当大于1.18时，固化剂的强度反而降低。其它的磷酸盐采用相同的转换规则。
本发明的上述技术方案，能降低渗透性，是由于固化剂反应形成的胶凝颗粒对土体颗粒产生包裹，同时填充土体孔隙，土体孔隙减少，密实度提高。
本发明的上述技术方案，具有的pH可调性，能为重金属创造适宜的固化稳定环境，使得重金属的浸出浓度低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范，使土壤步入可持续的良性循环中。这是通过调整过烧氧化镁和磷酸盐的组分含量实现的，具体根据土壤中重金属的成分不同调节死烧氧化镁和磷酸盐的比例。如要固化稳定重金属铜（Cu），可以调节过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-1.5之间。如要固化稳定重金属铅（Pb），可以调节过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为3.5-4之间。
作为优选，上述土壤固化剂的组分还包括缓凝剂，所述缓凝剂的含量小于过烧氧化镁重量的8%。加入缓凝剂可以增加固化剂的水化反应时间，增加施工操作时间，使固化剂能与土体充分混合。但是，缓凝剂加入量过多，会使过烧氧化镁与磷酸盐反应的速度变慢。因此，缓凝剂加入量小于过烧氧化镁重量的8%，是较优的范围。
其中，缓凝剂可为硼酸，或硼砂，或二者的组合。
其中，磷酸盐可为磷酸二氢钾，或磷酸二氢铵，或磷酸氢二铵，或过烧磷酸钙，或上述至少两种物质的的组合。
上述早强型土壤固化剂的制备方法，将配方量的原料均匀搅拌，形成粉状固化剂。
本发明的土壤固化剂，既可以集中处理各种重金属污染过的废弃土壤，也可以原地处理地基土。
应用时，先将土壤固化剂混合均匀，再加适量的水，搅拌形成均匀的溶液，喷撒在土壤上。
作为优选，所述水的加入量为过烧氧化镁与磷酸盐固体重量之和的10%-18%。水量在10%-18%范围时，固化剂能与水拌合均匀、充分反应，并使固化剂有效发挥其早强特性。
作为优选，所述土壤固化剂与土壤的重量比值为15%-20%。
本发明的土壤固化剂，还可应用于疏浚淤泥固化、围海造陆、道路工程等。
将本发明应用于河道疏浚淤泥中能够快速提高其强度，从而可以使疏浚淤泥土应用于其他工程中，减少了其占地时间。具体应用方法与上述应用于土壤的方法相同。
本发明提供一种土壤固化剂，既能快速提高土壤早期强度，降低渗透性，又能调节pH，为重金属创造适宜的固化稳定环境。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
本次实施所用的原材料为：
土壤选用杭州滨江处的含Cu、Zn离子污染的粉土，含水率为25%。
过烧氧化镁：为轻质碳酸镁经过1400℃高温煅烧而成。其中，所述的过烧氧化镁的目数为200，纯度为92.62%。
磷酸盐：采用磷酸二氢钾，工业级，分析纯，含量大于 99%，白色粉状结晶，易溶于水。
缓凝剂：采用硼酸。
实施例1：
首先制备土壤固化剂：过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值为1.18，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为4，硼酸含量为过烧氧化镁的质量的4%，三者混合均匀。
加水溶解，所需添加的水份为磷酸二氢钾与过烧氧化镁固体质量总和的18%，搅拌均匀。
然后将土壤、固化剂倒入搅拌器中，所述固化剂的含量大约为土壤重量的15%，在搅拌均匀后，根据土工实验规范要求，将污泥制成直径为3.91cm和高度为8cm的试样，制样完成后放置于养护室内，五个小时后脱模，脱模后测无侧限抗压强度值大约为270kPa，固化土pH值为9～10，重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例2：
在实施例1的基础上，仅将固化剂与污染土重量比调整为20%，所获样块的无侧限抗压强度值大约为320kPa，固化土pH值为9～10。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例3：
在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为1.1，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为3.74，所获样块的无侧限抗压强度值大约为250kPa，固化土pH值为9～10。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例4：
在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为0.9，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为3.06，所获样块的无侧限抗压强度值大约为215kPa，固化土pH值为8～9。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例5：
在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为0.6，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为2.04，并将硼酸含量调整为过烧氧化镁的质量的8%，所获样块的无侧限抗压强度值大约为150kPa，固化土pH值为8。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例6：
在实施例1的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为0.25，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为0.85，并将硼酸含量调整为过烧氧化镁的质量的8%，所获样块的无侧限抗压强度值大约为100kPa，固化土pH值为6～7。 重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例7：
首先制备土壤固化剂：过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值为0.25，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为0.85。
加水溶解，所需添加的水份为磷酸二氢钾与过烧氧化镁固体质量总和的18%，搅拌均匀。
然后将土壤、固化剂倒入搅拌器中，所述固化剂的含量大约为土壤重量的15%，在搅拌均匀后，根据土工实验规范要求，将污泥制成直径为3.91cm和高度为8cm的试样，制样完成后放置于养护室内，五个小时后脱模，脱模后测其无侧限强度值大约为100kPa，固化土pH为6～7。重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例8：
在实施例7的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为0.8，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为2.72，不加缓凝剂，所获样块的无侧限抗压强度值大约为195kpa，固化土pH值为8～9。重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
实施例9：
在实施例7的基础上，将过烧氧化镁与磷酸二氢钾的重量比值调整为1.18，即过烧氧化镁中的镁元素与磷酸二氢钾中的磷元素的物质的量的比值为4，不加缓凝剂，所获样块的无侧限抗压强度值大约为265kpa，固化土pH值为9～10。重金属浸出液的浓度满足GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》规范。
对比例
在其他条件都相同的情况，如果固化剂为普通硅酸盐水泥类固化剂，则固化五个小时后固化体无侧限抗压强度值为80kPa左右。
与对比例相比，本发明的土壤固化剂的早强效果显著。
粉土只是本次试验采用的土壤，其余种类土壤和疏浚淤泥也可使用本固化剂进行固化，实施步骤同上述实例。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种早强型土壤固化剂，其特征在于：包括磷酸盐和过烧氧化镁两种组分，所述过烧氧化镁中的镁元素与磷酸盐中的磷元素的物质的量的比值为0.85-4。
2.如权利要求1所述的土壤固化剂，其特征在于：还包括缓凝剂，所述缓凝剂的含量小于过烧氧化镁重量的8%。
3.如权利要求2所述的土壤固化剂，其特征在于：所述缓凝剂为硼酸，或硼砂，或二者的组合。
4.如权利要求1或2或3所述的土壤固化剂，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸二氢钾，或磷酸二氢铵，或磷酸氢二铵，或过烧磷酸钙，或上述至少两种物质的的组合。
5.如权利要求1或2或3或4所述的土壤固化剂的制备方法，其特征在于：将配方量的原料均匀搅拌，形成粉状固化剂。
6.如权利要求1或2或3或4所述的土壤固化剂在重金属污染过的土壤中的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：先将土壤固化剂混合均匀，再加适量的水，搅拌形成均匀的溶液，喷撒在土壤上。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于：所述水的加入量为过烧氧化镁与磷酸盐固体重量之和的10%-18%。
9.如权利要求6或7或8所述的应用，其特征在于：所述土壤固化剂与土壤的重量比值为15%-20%。
10.如权利要求1或2或3或4所述的土壤固化剂在疏浚淤泥中的应用。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103756682A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 东南大学 修复高浓度多重金属污染场地的固化剂及制备和应用方法
CN105776782A (zh) * 2016-04-07 2016-07-20 济南大学 一种生活污泥的固化减量化方法
CN106242469A (zh) * 2016-08-02 2016-12-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种河湖淤泥固化稳定化药剂的制备方法
CN106748479A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 上海丰信环保科技有限公司 一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂
CN106904933A (zh) * 2017-03-16 2017-06-30 中国科学院青海盐湖研究所 一种基于磷酸镁水泥为粘结剂的固沙方法
CN108455964A (zh) * 2018-05-14 2018-08-28 东南大学 一种环境友好型快速修补材料及其制备方法
CN111690415A (zh) * 2020-06-03 2020-09-22 东南大学 用于修复重金属铅镉污染土的固化剂及制备应用方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101381219A (zh) * 2008-10-09 2009-03-11 上海交通大学 磷酸盐快速修补建筑材料
CN101407383A (zh) * 2008-10-30 2009-04-15 上海交通大学 用以固结废弃物的胶凝材料和制备建筑材料方法
CN101880152A (zh) * 2010-06-04 2010-11-10 上海交通大学 用于负温环境下施工的加固修补灌浆料
CN102517026A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 东南大学 一种用于稳定含有机物的重金属铅污染场地的固化剂
CN102657926A (zh) * 2012-04-13 2012-09-12 武汉理工大学 一种重金属常温固化剂及使用其固化重金属污染物中重金属的方法
CN102989741A (zh) * 2012-11-20 2013-03-27 盐城工学院 一种重金属固体废弃物固化剂的制备方法
CN103193456A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 北京工业大学 一种磷酸盐软土地基固化剂及其制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101381219A (zh) * 2008-10-09 2009-03-11 上海交通大学 磷酸盐快速修补建筑材料
CN101407383A (zh) * 2008-10-30 2009-04-15 上海交通大学 用以固结废弃物的胶凝材料和制备建筑材料方法
CN101880152A (zh) * 2010-06-04 2010-11-10 上海交通大学 用于负温环境下施工的加固修补灌浆料
CN102517026A (zh) * 2011-11-25 2012-06-27 东南大学 一种用于稳定含有机物的重金属铅污染场地的固化剂
CN102657926A (zh) * 2012-04-13 2012-09-12 武汉理工大学 一种重金属常温固化剂及使用其固化重金属污染物中重金属的方法
CN102989741A (zh) * 2012-11-20 2013-03-27 盐城工学院 一种重金属固体废弃物固化剂的制备方法
CN103193456A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 北京工业大学 一种磷酸盐软土地基固化剂及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103756682A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 东南大学 修复高浓度多重金属污染场地的固化剂及制备和应用方法
CN105776782A (zh) * 2016-04-07 2016-07-20 济南大学 一种生活污泥的固化减量化方法
CN106242469A (zh) * 2016-08-02 2016-12-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 一种河湖淤泥固化稳定化药剂的制备方法
CN106748479A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 上海丰信环保科技有限公司 一种用于农用土壤重金属修复的复合钝化剂
CN106904933A (zh) * 2017-03-16 2017-06-30 中国科学院青海盐湖研究所 一种基于磷酸镁水泥为粘结剂的固沙方法
CN108455964A (zh) * 2018-05-14 2018-08-28 东南大学 一种环境友好型快速修补材料及其制备方法
CN111690415A (zh) * 2020-06-03 2020-09-22 东南大学 用于修复重金属铅镉污染土的固化剂及制备应用方法

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