CN103539422B - 一种疏浚泥固化预制品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种疏浚泥固化预制品及其制备方法。其特征是以疏浚泥、固化剂、骨料为原料，按100份重量计，疏浚泥的含量为60～85份，固化剂的含量为9～21份，骨料为0～30份。这种工程预制品采用压制成型、自然养护的工艺生产，强度达到水利工程中素混凝土的强度等级要求。产品可用于水利工程的大堤、河道护坡，具有环境适用性好、有利于植被生长的特点。

Description

一种疏浚泥固化预制品及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种疏浚泥固化预制品及其制备方法水泥，具体地说是将疏浚泥固化处理、自然养护生产大堤、河道护坡的工程预制品。

背景技术

在海岸、海洋工程建设和航道日常维护过程中，每年产生大量的疏浚泥。以长江航道疏浚为例，年疏浚方量达1200万m³。目前疏浚泥大多采取吹填造陆或近海倾倒的方式处置，但是疏浚泥的海洋倾倒区选址越来越困难，疏浚泥倾倒已成为今后港口、航道、海洋海岸工程发展的一个障碍。

另一方面，在围海造地、水利建设和渔业养殖方面，需要大量护坡工程材料，水泥制品类护坡材料由于透水透气性差、碱度高等因素，难以满足一些工程的环保要求。本发明以疏浚泥作为主要原材料，针对疏浚泥含水量高、呈粘稠状难以搅拌等技术难点，通过免烧固化处理、压制成型、自然养护的工艺，研制出一种疏浚泥固化护坡预制品，以适应生态型护坡工程的需要。

发明内容

本发明目的是提供一种疏浚泥固化预制品，即一种疏浚泥的综合利用产品，通过化学固化、自然养护的方法，生产一种水利工程用的护坡预制品。

本发明的另一目的是提供上述疏浚泥固化预制品的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种疏浚泥固化预制品，以疏浚泥、固化剂、骨料为原料，按100份重量计，疏浚泥的含量为50～85份，固化剂的含量为9～21份，骨料为0～30份；优选地，疏浚泥的含量为55～65份，固化剂的含量为15～18份，骨料为20～30份。

所述疏浚泥为未经干燥预处理的航道、河道疏浚泥，疏浚泥的特征是低液限粘土。

所述固化剂为水泥、矿渣粉和脱硫石膏按以下比例混合均化制得：按100重量份计，水泥10～100份，矿渣粉0～90份，脱硫石膏0～10份；优选地，水泥为30～50份，矿渣粉为40～70份，脱硫石膏为2～8份。

所述骨料为碎石或再生粗骨料。

上述的疏浚泥固化预制品的制备方法：采用搅拌、压制成型和常温下的自然养护。

本发明以原状、湿态的疏浚泥为主要原材料，以水泥、矿渣粉和脱硫石膏混合配制的胶凝材料为固化剂，利用固化剂水化反应生产的钙钒石晶体，将疏浚泥中的游离水转化为结晶水，填充疏浚泥中的孔隙，同时还生成水化硅酸钙，从而提高疏浚泥固化体的强度和水稳定性。可用下列方程式表示：

xCa(OH)₂+SiO₂+(n-1)H₂O→xCaO·SiO₂·nH₂O

(1.5～2.0)CaO·SiO₂·aq+SiO₂→(0.8～1.5)CaO·SiO₂·aq

3CaO·Al₂O₃·6H₂O+SiO₂+mH₂O→xCaO·SiO₂·mH₂O+yCaO·Al₂O₃·nH₂O

xCa(OH)₂+Al₂O₃+mH₂O→xCaO·Al₂O₃·nH₂O

3Ca(OH)₂+Al₂O₃+2SiO₂+mH₂O→3CaO·Al₂O₃·2SiO₂·nH₂O

3CaO·Al₂O₃·6H₂O+Ca(OH)₂+6H₂O→4CaO·Al₂O₃·13H₂O

4CaO·Al₂O₃·13H₂O+3(CaSO₄·2H₂O)+14H₂O=3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O+Ca(OH)₂

本发明的疏浚泥固化预制品，以疏浚泥为主要原材料，以掺加固化剂的方法进行化学固化，并且采用生产能耗较低的自然养护工艺，预制品强度达到水利工程中素混凝土的强度等级要求（不低于C15）。本发明充分利用了疏浚泥这种废弃物，减少污染，降低成本。

具体实施方式

本发明用的疏浚泥取自洋山港区的航道疏浚工程，化学成分和土工性能分别见表1和表2。

表1

SiO2	Al2O3	CaO	Fe2O3	TiO2	K2O	MgO	Na2O	SO3	P2O5	Cl	LOI
												61.08	13.42	3.72	4.50	0.66	2.05	2.40	2.24	0.16	0.14	0.033	6.96

表2

由表2可得出，种疏浚泥的特征是低液限粘土。

本发明用的水泥是上海崛荣水泥厂生产的P.O42.5普通水泥，其物理性能见表3。

表3

本发明用的矿渣粉是上海宝田新型建材公司生产的S95矿渣粉，其物理性能如表4所示。

表4

本发明用的脱硫石膏取自石洞口电厂。

本发明采用的骨料是上海城建物资公司利用废旧混凝土生产的连续粒级5～31.5mm的再生骨料，物化性能如表5所示。

表5

以下参照实施例，对本发明作进一步的说明。但应当认为，实施例仅是说明性，而不应对本发明的保护范围起限制作用。

实施例1

疏浚泥从现场采取后，运回试验室密封保存。

将水泥、矿渣粉、脱硫石膏进行预混合，配制疏浚泥固化剂。

将原状疏浚泥、疏浚泥固化剂投入砂浆搅拌机，拌合3min，采用人工捣实成型，拌合物分两层装入试模（70.7mm×70.7mm×70.7mm）。插捣完毕后，抹平表面，盖上塑料薄膜防止水分蒸发，1d后可编号拆模，将试块浸入水中，进行标准水中养护。养护水温度应控制在（20±2）℃内。

如果试验时掺加骨料，则采用混凝土搅拌机拌合，并采用100mm×100mm×100mm立方体试模。

养护龄期到达时，按GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行抗压强度试验。试验结果见表6。

表6

由表6可得出：

（1）随着固化剂中矿渣粉的掺量从0提高到90%，固化疏浚泥的抗压强度呈现先提高后降低的趋势。说明选择掺加一定的矿渣粉配制固化剂，可以提高疏浚泥固化效果。

（2）矿渣粉掺量在20%到80%区间时，固化疏浚泥的抗压强度均高于纯水泥固化疏浚物。

（3）矿渣粉掺量在40%～60%之间时，固化疏浚泥的抗压强度相对较高，比纯水泥固化疏浚物的强度提高18%～36%。

实施例2

采用水泥、矿渣粉和脱硫石膏原材料，复配成不同配比的固化剂，按20%的掺加量，掺入原状疏浚泥，经搅拌、击实成型、脱模、养护后，测定疏浚泥固化试件的抗压强度，试验结果见表7所示。

表7

由表7可知，与纯水泥固化试件的强度相比，自配的固化剂固化疏浚泥试件的7d强度最多可提高80%以上，28d强度可提高20%。并且固化疏浚泥的28d强度超过15MPa，达到上海市工程建设规范《滩涂促淤圈围造地工程设计规范》（DG/TJ08-2111-2012）中素混凝土垫层的强度等级要求（不低于C15）。

实施例3

由于疏浚物的粘性大，易附着在搅拌机叶片上，难以搅拌均匀。掺加一定量的粗骨料（10%～30%），使拌合物易于搅拌、改善成型质量，提高强度。

选用废旧混凝土再生骨料（5～25mm）按10%、20%和30%的比例体积法取代原状疏浚物。试验结果如表8所示。

表8

由表8可知：

（1）随着再生粗骨料掺量的提高，疏浚物固化试件抗压强度不断提高，再生骨料掺量（体积比）每提高10%，固化试件强度相应提高约12%～17%。

（2）成型试验结果表明，掺加一定比例的粗骨料，有利于疏浚物固化试件的搅拌均匀和成型质量。

实施例4

示范应用项目位于上海南汇东滩滩涂促淤围垦（三期）工程顺坝中部（2号隔坝头部），试验段长20m。根据设计要求，该示范项目充分利用当地疏浚淤泥，制作疏浚泥固化预制品，用于大堤内护坡、外海侧护底等工程部位。

疏浚泥固化预制品分护底块体（单重≥150kg）和空心六角螺母护坡块体（内植草皮）两种。生产时，采用强制搅拌机，将疏浚泥、固化剂和骨料搅拌，并采用压制成型、自然养护的生产工艺制作。

根据现场试验结果，疏浚泥固化块体的抗压强度达5.2MPa（掺量15%），抗折强度达0.84MPa，渗透系数3.3.×10^-8cm/sec。同时，由于大量利用当地疏浚泥，大大降低了生产成本。据测算，疏浚泥固化块体的造价约90元/m³，较C15混凝土的的造价（约280元/m³）大为降低。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的原理下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种疏浚泥固化预制品，其特征在于，以疏浚泥、固化剂、骨料为原料，按100份重量计，疏浚泥的含量为55～65份，固化剂的含量为15～18份，骨料为20～30份；所述固化剂为水泥、矿渣粉和脱硫石膏按以下比例混合均化制得：水泥为30～50份，矿渣粉为40～70份，脱硫石膏为2～8份。

2.根据权利要求1所述的疏浚泥固化预制品，其特征在于，所述疏浚泥为未经干燥预处理的航道、河道疏浚泥。

3.根据权利要求1或2所述的疏浚泥固化预制品，其特征在于，所述疏浚泥为低液限粘土。

4.根据权利要求1所述的疏浚泥固化预制品，其特征在于，所述骨料为碎石或再生粗骨料。

5.权利要求1-4任意一项所述的疏浚泥固化预制品的制备方法，采用搅拌、压制成型和常温下的自然养护。