CN107021778A - 一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备方法 - Google Patents

一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于淤泥资源化处置领域，具体涉及一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备方法。本发明将碎石、沸石、蛭石、陶粒、多孔二氧化硅微球、胶凝材料、酸性掺合料和水充分混合、插捣成型后得到基体材料I；淤泥经筛分、脱水后得到浆料II；将浆料II与渗透性调理剂和流动性调节剂充分混合，填充到基体材料I中得到基体材料II；将浆料II与固化剂和改良剂充分混料、养护后得到物料IV；在基体材料II表面覆盖物料IV，在上面播种草种，制备得到植生透水混凝土体系。本发明以淤泥的资源化处置为目标，实现了对淤泥的资源化处置，所得植生透水混凝土体系可广泛应用于河岸护坡工程、公路护边工程、海绵城市建设工程。

Description

一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备 方法
技术领域
本发明属于淤泥资源化处置、生态混凝土、环保材料和透水材料领域，具体涉及一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备方法。
背景技术
淤泥是粘土矿物、动植物腐殖物、细砂等细小颗粒物在缓慢的流水作用下发生沉积所形成的絮状结构。出于疏浚通航、环境保护和改善水质的目的，各地开展了大规模的河湖河道清淤，产生大量淤泥。一般的淤泥就有含水量高、强度低、易泥化、腐殖质含量大、部分重金属超农用标准等特点，这些特征导致淤泥的处理处置并未很好解决，并逐渐成为当今社会的难题和安全隐患。目前，清淤出来的淤泥一般经过深度脱水后运出填埋处理，一方面显著增加了运输费用和场地处置费用，增加了淤泥处置费用和占用大量土地资源，另一方面大量露天堆放的淤泥容易二次泥化和高腐殖酸发酵，会污染周边环境和产生严重安全隐患，威胁到人民群众的安全。特别地，一些城市周边的余泥渣土堆场过于饱和，易发生塌方、滑坡和泥石流现象，会导致大量的财产损失和人员伤亡。因此，寻找一种实现淤泥资源化处理处置的方法可以有效降低其处理处置费用，解决其产生的环境和安全问题以及提高经济利用价值。
目前淤泥资源化处理处置方面处于起步阶段，相关应用主要集中在作为回填土、种植土、烧结陶粒、烧结砖等方面，这些资源化产品存在制备成本过高、市场接受度低、竞争力低等问题，并未得到大规模工程应用。植生混凝土是一种新型的生态混凝土，由多孔基体、保水材料和营养物质、表层土以及植物组成，其具有高透气、透水性、优异的植物相容型、良好的耐久性和耐侵蚀性以及较高的强度等特点。植生混凝土可用于河岸护坡工程、公路护边工程、海绵城市建设中的屋顶绿化、建筑物墙面绿化、停车场中，可以降低面源污染净化水质、调节雨水径流量、降低“热岛效应”、修复生态环境等优点，已经受到国内外研究人员的广泛关注和研究。淤泥经过简单处理后可以具备较好的保水性和较高营养物质，可以成为较好的植生混凝土制备原料。然而到目前为止，并未见有将淤泥用作制备植生混凝土的原料，最终实现淤泥资源化处理处置相关研究报道。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系的制备方法，包括如下步骤：
(1)将一定配比的碎石、沸石、蛭石、陶粒和多孔二氧化硅微球混合均匀，加入适量的水润湿混合物料表面，得到物料I；
(2)将物料I与适量的胶凝材料和酸性掺合料充分混料，得到物料II；
(3)再向物料II中加入适量的水，边搅拌边加水，得到物料III；
(4)将物料III倒出插捣成型，养护一段时间后得到高孔隙率的基体材料I，作为植生透水混凝土体系的基体材料；
(5)将清淤出来的淤泥进行筛分，去除淤泥中的大颗粒物质或杂质后，得到浆料I；
(6)将浆料I脱水，调整到合适的含水率，得到浆料II；
(7)取适量的浆料II与渗透性调理剂和流动性调节剂充分混合，得到浆料III；
(8)将步骤(7)所得浆料III全部填充到基体材料I的孔隙中，得到基体材料II；
(10)取适量的浆料II与固化剂和改良剂充分混料，养护一段时间得到物料IV；
(10)在基体材料II表面覆盖一定厚度的物料IV，然后在上面播种草种，定期洒水养护，制备得到植生透水混凝土体系。
上述方案中，步骤(1)所述物料I中碎石、沸石、蛭石、陶粒、多孔二氧化硅微球和水的质量百分比为：碎石10％～70％，沸石0～10％，蛭石0～5％，陶粒5％～70％，多孔二氧化硅微球0～10％，水0.5％～1％，物料I的平均粒径为15mm～40mm。
上述方案中，步骤(2)中所述胶凝材料的用量为所述物料I质量的5％～30％，所述酸性掺合料的用量为所述物料I质量的0～10％；步骤(3)中所述水的用量为所述物料II质量的1％～5％。
上述方案中，步骤(2)所述胶凝材料为等级42.5级的普通硅酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和脱硫石膏中的一种或多种；所述酸性掺合料为高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石粉和酸性矿渣微粉中一种或多种。
上述方案中，步骤(2)中所述胶凝材料的用量为所述物料I质量的5％～30％，所述酸性掺合料的用量为所述物料I质量的0～10％。
上述方案中，步骤(2)中所述胶凝材料和酸性掺合料的粒径均为75μm方孔筛筛余≤5％。
上述方案中，步骤(3)中所述水的用量为所述物料II质量的1％～5％。
上述方案中，步骤(4)所述养护时间为3～14天。
上述方案中，步骤(4)所得基体材料I的孔隙率为20％～40％。
上述方案中，步骤(5)所述淤泥为河湖河道底泥、海洋滩涂淤泥、箱涵淤泥和疏浚泥中的一种或几种。
上述方案中，步骤(5)所述淤泥的粒径为0.2～100μm，有机质含量为5wt％～30wt％。
上述方案中，步骤(6)所述浆料II的含水率为50％～70％。
上述方案中，步骤(7)中所述渗透性调理剂为细砂、石粉、植物纤维和植物颗粒粉中的一种或几种，所述流动性调节剂为膨润土、石膏、硅微粉和碱木质素粉中的一种或几种，步骤(7)所述浆料II与所述基体材料I的质量比为5～30：100，步骤(7)中所述渗透性调理剂和流动性调节剂占所述浆料II的质量百分比分别为0～2％和0～3％。。
上述方案中，步骤(9)中所述固化剂为普通硅酸盐水泥、石粉、脱硫石膏、粉煤灰和高炉矿渣中的一种或几种，所述改良剂为干鸡粪和/或厩肥，步骤(9)所述浆料II与所述基体材料I的质量比为1～15：100，步骤(9)中所述固化剂和改良剂占所述浆料II的质量百分比分别为5％～30％和0～10％。
上述方案中，步骤(10)所述物料IV的厚度为1～7cm。
上述方案中，所述草种为高羊茅、黑麦草、百喜草和白三叶中的一种或多种。
上述制备方法制备所得植生透水混凝土体系。
本发明的有益效果：
(1)本发明以淤泥的资源化处置为目标，实现了对淤泥的资源化处置，将淤泥处理处置后用于制备植生透水混凝土体系，制备出的植生透水混凝土体系可广泛应用于河岸护坡工程、公路护边工程、海绵城市建设工程等，具有良好的社会效益和经济效益；
(2)本发明制备所得植生透水混凝土体系的基体材料采用的沸石、蛭石、陶粒、多孔二氧化硅微球具有较强的吸附性和保水性，同时结合所种植的植物，可以对淤泥、雨水和地表径流水进行净化，减少污染负荷；填充材料采用经过渗透性调理剂和流动性调节剂改性的淤泥，可以具备较好的保水性和提供较高的营养物质；上层材料采用固化改性的淤泥，具有较高孔隙度和有机质含量，是一种较好的种植土。
(3)本发明将淤泥资源化处置用于制备植生透水混凝土体系，可以消除淤泥产生的环境和安全问题，实现资源的循环利用。
附图说明
图1为本发明专利的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系，通过如下方法制备得到：
(1)称取40kg碎石、3kg沸石、2kg蛭石、20kg陶粒、5kg多孔二氧化硅微球混合均匀，加入0.5kg水润湿混合物料表面，得到物料I，物料I的平均粒径为20mm；；
(2)将物料I与20kg等级42.5级的普通硅酸盐水泥和4.5kg粉煤灰充分混料，得物料II，所述42.5级的普通硅酸盐水泥和粉煤灰的粒径均为75μm方孔筛筛余≤5％；
(3)再向物料II中加入5kg的水，边搅拌边加水，得到物料III；
(4)将物料III倒出插捣成型，养护3天后得到孔隙率30％的基体材料I，可作为植生透水混凝土体系的基体材料；
(5)将清淤出来的淤泥进行筛分，去除淤泥中的大颗粒物质或杂质，得到浆料I，浆料I中颗粒的平均粒径为25μm，有机质含量为15wt％；
(6)将浆料I进行脱水，调整到含水率60wt％，得到浆料II；
(7)取10kg浆料II与0.05kg细砂和0.05kg膨润土充分混合，得到浆料III；
(8)将浆料III全部填充到高孔隙率的基体材料I的孔隙中，得到基体材料II；
(9)取5kg浆料II与0.25kg含有普通硅酸盐水泥、脱硫石膏和粉煤灰的固化剂和0.1kg含有干鸡粪和厩肥的改良剂充分混料，养护一段时间得到物料IV；
(10)在基体材料II表面覆盖成约2cm厚的物料IV，在上面播种黑麦草草种，定期洒水养护，最终制备出植生透水混凝土体系。
实施例2
一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系，通过如下方法制备得到：
(1)称取20kg碎石、5kg沸石、50kg陶粒混合均匀，加入0.5kg水润湿混合物料表面，得到物料I,物料I的平均粒径为30mm；；
(2)将物料I与15kg等级42.5级的普通硅酸盐水泥和8kg粉煤灰充分混料，得物料II，所述42.5级的普通硅酸盐水泥和粉煤灰的粒径均为75μm方孔筛筛余≤5％；
(3)再向物料II中加入1.5kg的水，边搅拌边加水，得到物料III；
(4)将物料III倒出插捣成型，养护3天后得到孔隙率35％的基体材料I，可作为植生透水混凝土体系的基体材料；
(5)将清淤出来的淤泥进行筛分，去除淤泥中的大颗粒物质或杂质，得到浆料I，浆料I中颗粒的平均粒径为3μm，有机质含量为10wt％；
(6)将浆料I进行脱水，调整到含水率65wt％，得到浆料II；
(7)取20kg浆料II与0.08kg石粉和0.08kg硅微粉充分混合，得到浆料III；
(8)将浆料III全部填充到高孔隙率的基体材料I的孔隙中，得到基体材料II；
(9)取8kg浆料II与0.8kg含有普通硅酸盐水泥、石粉和高炉矿渣的固化剂和0.32kg含有干鸡粪的改良剂充分混料，养护一段时间得到物料IV；
(10)在基体材料II表面覆盖成约3.5cm厚的物料IV，在上面播种百喜草草种，定期洒水养护，最终制备出植生透水混凝土体系。
实施例3
一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系，通过如下方法制备得到：
(1)称取30kg碎石、3kg蛭石、30kg陶粒、2kg多孔二氧化硅微球混合均匀，加入0.8kg水润湿混合物料表面，得到物料I，物料I的平均粒径为35mm；；
(2)将物料I与18kg等级42.5级的普通硅酸盐水泥、2kg脱硫石膏、8kg煤矸石粉和2kg酸性矿渣微粉充分混料，得物料II，所述42.5级的普通硅酸盐水泥、脱硫石膏、煤矸石粉和酸性矿渣微粉的粒径均为75μm方孔筛筛余≤5％；
(3)再向物料II中加入4.2kg的水，边搅拌边加水，得到物料III；
(4)将物料III倒出插捣成型，养护3天后得到孔隙率36％的基体材料I，可作为植生透水混凝土体系的基体材料；
(5)将清淤出来的淤泥进行筛分，去除淤泥中的大颗粒物质或杂质，得到浆料I，浆料I中颗粒的平均粒径为55μm，有机质含量为7wt％；
(6)将浆料I进行脱水，调整到含水率65wt％，得到浆料II；
(7)取25kg浆料II与0.05kg细砂、0.075kg植物颗粒粉和0.075kg膨润土、0.05kg碱木质素粉充分混合，得到浆料III；
(8)将浆料III全部填充到高孔隙率的基体材料I的孔隙中，得到基体材料II；
(9)取10kg浆料II与0.6kg含有普通硅酸盐水泥和脱硫石膏的固化剂和0.4kg含有厩肥的改良剂充分混料，养护一段时间得到物料IV；
(10)在基体材料II表面覆盖成约4.5cm厚的物料IV，在上面播种百喜草草种，定期洒水养护，最终制备出植生透水混凝土体系。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种实现淤泥资源化处置的植生透水混凝土体系的制备方法，包括如下步骤：
(1)将一定配比的碎石、沸石、蛭石、陶粒和多孔二氧化硅微球混合均匀，加入适量的水润湿混合物料表面，得到物料I；
(2)将物料I与适量的胶凝材料和酸性掺合料充分混料，得到物料II；
(3)再向物料II中加入适量的水，边搅拌边加水，得到物料III；
(4)将物料III倒出插捣成型，养护一段时间后得到高孔隙率的基体材料I，作为植生透水混凝土体系的基体材料；
(5)将清淤出来的淤泥进行筛分，去除淤泥中的大颗粒物质或杂质后，得到浆料I；
(6)将浆料I脱水，调整到合适的含水率，得到浆料II；
(7)取适量的浆料II与渗透性调理剂和流动性调节剂充分混合，得到浆料III；
(8)将步骤(7)所得浆料III全部填充到基体材料I的孔隙中，得到基体材料II；
(9)取适量的浆料II与固化剂和改良剂充分混料，养护一段时间得到物料IV；
(10)在基体材料II表面覆盖一定厚度的物料IV，然后在上面播种草种，定期洒水养护，制备得到植生透水混凝土体系。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述物料I中碎石、沸石、蛭石、陶粒、多孔二氧化硅微球和水的质量百分比为：碎石10％～70％，沸石0～10％，蛭石0～5％，陶粒5％～70％，多孔二氧化硅微球0～10％，水0.5％～1％；步骤(2)中所述胶凝材料的用量为所述物料I质量的5％～30％，所述酸性掺合料的用量为所述物料I质量的0～10％；步骤(3)中所述水的用量为所述物料II质量的1％～5％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碎石、沸石、蛭石、陶粒和多孔二氧化硅微球的粒径均为15mm～40mm；步骤(2)所述胶凝材料和酸性掺合料的粒径均为75μm方孔筛筛余≤5％；步骤(4)所得基体材料I的孔隙率为20％～40％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述胶凝材料为等级42.5级的普通硅酸盐水泥、磷铝酸盐水泥和脱硫石膏中的一种或多种；所述酸性掺合料为高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、煤矸石粉和酸性矿渣微粉中一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述淤泥为河湖河道底泥、海洋滩涂淤泥、箱涵淤泥和疏浚泥中的一种或几种；所述淤泥的粒径为0.2～100μm，所述淤泥的有机质含量为5wt％～30wt％；步骤(6)中所述浆料II的含水率为50％～70％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(7)中所述渗透性调理剂为细砂、石粉、植物纤维和植物颗粒粉中的一种或几种，所述流动性调节剂为膨润土、石膏、硅微粉和碱木质素粉中的一种或几种，步骤(7)所述浆料II与所述基体材料I的质量比为5～30：100，步骤(7)中所述渗透性调理剂和流动性调节剂占所述浆料II的质量百分比分别为0～2％和0～3％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(9)中所述固化剂为普通硅酸盐水泥、石粉、脱硫石膏、粉煤灰和高炉矿渣中的一种或几种，所述改良剂为干鸡粪和/或厩肥，步骤(9)所述浆料II与所述基体材料I的质量比为1～15：100，步骤(9)中所述固化剂和改良剂占所述浆料II的质量百分比分别为5％～30％和0～10％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(10)所述物料IV的厚度为1～7cm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述草种为高羊茅、黑麦草、百喜草和白三叶中的一种或多种。
10.权利要求1～9任一所述制备方法制备所得植生透水混凝土体系。
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