CN107140925B - 一种泥浆絮凝体固结剂及应用 - Google Patents

一种泥浆絮凝体固结剂及应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种泥浆絮凝体固结剂及其应用，其中，该固结剂为加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉和脱硫石膏的混合物，按100份重量计，所述加气混凝土尾渣的含量为50～77.5份，水泥的含量为10～20份，生石灰的含量为5～15份，矿粉的含量为5～15份，脱硫石膏的含量为2.5～10份。将所述固结剂按10％重量百分比的掺量，采用外掺法掺入泥浆絮凝体，进行充分搅拌后可应用于工程回填。

Description

一种泥浆絮凝体固结剂及应用
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种泥浆絮凝体固结剂及其应用。
背景技术
随着城市地下空间的开发，产生了大量的工程废弃泥浆。目前废弃泥浆的处置方式基本上是先用槽罐车驳运至码头，再用拖船外运至周边地区低洼处倾倒。由于运距远，处置成本和运输能耗相当高。这种将泥浆当作垃圾处理的方式只是将污染进行了转移，而没有发现泥浆本身的再利用价值。而更严重的是屡屡出现将泥浆乱排、偷排的非法处置行为。
在泥浆中掺加絮凝剂并进行搅拌，可将泥浆分离成上清水和絮凝体(底泥)。上清水满足二级排放要求，可在工地循环使用。而絮凝体的含水量较高(一般为50％左右)，由于附着水的滴漏，难以外运处置。而一些压滤设备如真空过滤机、离心机、带式压滤机等由于占地面积大、效率低，不能适应工地现场高排放量泥浆的处置要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种可将含水量较高的絮凝体转化为方便转运的干化泥的泥浆絮凝体固结剂。
其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。
一种泥浆絮凝体固结剂，其特点为，该固结剂为加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉和脱硫石膏的混合物，按100份重量计，所述加气混凝土尾渣的含量为50～77.5份，水泥的含量为10～20份，生石灰的含量为5～15份，矿粉的含量为5～15份，脱硫石膏的含量为2.5～10份。
作为本技术方案的优选实施例，按100份重量计，所述加气混凝土尾渣的含量为57.5份，水泥的含量为15份，生石灰的含量为15份，矿粉的含量为10份，脱硫石膏的含量为2.5份。
作为本技术方案的进一步改进，所述加气混凝土尾渣由加气混凝土砌块的边角料和废品，经破碎至粒径小于5mm后制得。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种上述泥浆絮凝体固结剂的应用。
该应用可以通过以下技术方案来实施。
一种前述泥浆絮凝体固结剂的应用，其特点为，将所述固结剂按10％重量百分比的掺量，采用外掺法掺入泥浆絮凝体，进行充分搅拌后用于工程回填。
作为本应用方法的细化，所述泥浆絮凝体由建筑工程施工产生的废弃泥浆，经掺加絮凝剂静置，抽取上清水后残留沉淀而成。
作为该技术方案的进一步改进，所述静置的时间为2分钟。
采用上述技术方案的泥浆絮凝体固结剂，提供了一种泥浆减量化处置的产品和方法，通过化学固化、物理吸水的方法，可快速降低泥浆絮凝体的附着水含量，处理后的干化泥在外运过程中不滴漏，可用于工程回填。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本发明提供了一种泥浆絮凝体固结剂，以加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉、脱硫石膏为原料按比例混合均化制得，按照10％的掺量(外掺法)，将固结剂掺入泥浆絮凝体进行充分搅拌后，通过物理吸水和化学反应，可在2小时内将泥浆絮凝体的含水率从50％降低至35％-40％，干化泥在外运过程中不滴漏，可用于工程回填。本发明充分利用了工业废弃物，有效降低工程废弃泥浆的含水率，减少污染，降低成本。
本发明以加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉、脱硫石膏为原料，加气混凝土尾渣具有多孔性的结构，物理吸水能力较强，水泥、生石灰也吸附絮凝体中的游离水，水化产生Ca(OH)2，脱硫石膏提供SO4 2-，可激发矿粉水化反应产生钙钒石晶体，将絮凝体中的游离水转化为高结晶水，进一步降低絮凝体的游离水含量。可用下列方程式表示：
CaO+H2O→Ca(OH)2
KAl(SO4)2+12H2O→KAl(SO4)2·12H2O
xCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O→xCaO·SiO2·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
本发明用的泥浆为上海北横通道盾构掘进过程中产生的废弃泥浆，泥浆性能见下表1所示。
表1
Figure BDA0001302514870000031
本发明用的加气混凝土尾渣取自上海阜阜建材有限公司，其化学性能见下表2所示。
表2
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> MgO K<sub>2</sub>O Na<sub>2</sub>O SO<sub>3</sub> P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> MnO Cl
66.25 4.85 20.30 1.78 2.59 1.64 1.41 0.776 0.182 0.0738 0
本发明用的矿粉是上海宝田新型建材公司生产的S95矿粉，其化学成分见表3所示。
表3
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> TiO<sub>2</sub> K<sub>2</sub>O MgO Na<sub>2</sub>O SO<sub>3</sub> SrO MnO
29.58 14.22 44.04 0.27 0.57 0.28 8.00 0.20 2.34 0.12 0.23
本发明用的水泥是北京兴发水泥厂生产的P.I42.5基准水泥，化学成分见下表4所示。
表4
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO MgO SO<sub>3</sub> Na<sub>2</sub>O Loss f-CaO C<sub>3</sub>S C<sub>3</sub>A
21.08 4.55 2.70 62.68 2.05 2.90 0.53 2.94 0.77 53.01 6.68
本发明用的生石灰、无水硫酸铝钾、阴离子聚丙烯酰胺(APAM)采用化学纯样品。
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：
取阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，分子量1800万，使用时均配置成浓度0.1％的溶液。取泥浆100g，加入阴离子聚丙烯酰胺(APAM)，搅拌时间为30-40s，搅拌速度在350r/min。试验结果见表5。
表5
Figure BDA0001302514870000041
由表5试验结果，加入APAM的废弃泥浆在搅拌过程中能够看见明显地絮团，搅拌结束后固液相立即分离，上清水明显。抽取上清水，测得絮凝体的含水率为50.3％。
实施例2：
取100g泥浆絮凝体，分别加入4g水泥，4.5g加气混凝土尾渣，0.5g脱硫石膏，3g生石灰，改变矿粉的不同掺量(1g、2g、3g)，研究矿粉对固结效果的作用，见下表6所示。
表6
Figure BDA0001302514870000051
从表6可知，矿粉的较优掺量为2g，含水率降低幅度最大，2h后含水率降低至38.6％。
实施例3：
取100g泥浆絮凝体，分别加入4g水泥，4.5g加气混凝土尾渣，2g矿粉，3g生石灰，研究脱硫石膏的不同掺量(0、0.5g、1g、2g、3g)对固结效果的作用，见表7所示。
表7
Figure BDA0001302514870000052
从表7可知，脱硫石膏的较优掺量为1g，含水率降低幅度最大，2h后含水率降低至38.6％。
实施例4：
取100g泥浆絮凝体，分别加入4g水泥，2g矿粉，1g脱硫石膏，3g生石灰，探究加气混凝土尾渣的不同掺量(4.5g、6g、8g)对固结效果的作用，见表8所示。
表8
Figure BDA0001302514870000061
由表8可知，加气混凝土尾渣的较优掺混量为8g，含水率降低幅度最大，2h后含水率降低至38.2％。
实施例5：
取100g泥浆絮凝体，分别加入8g加气混凝土尾渣，2g矿粉，1g脱硫石膏，3g生石灰，探究水泥的不同掺量(2g、3g、4g)对固结效果的作用，见表9所示。
表9
Figure BDA0001302514870000062
由表9可知，水泥的较优掺混量为3g，含水率降低幅度最大，2h后含水率降低至37.8％。
实施例6：
取100g泥浆絮凝体，分别加入3g水泥，8g加气混凝土尾渣，2g矿粉，1g脱硫石膏，探究生石灰不同掺量(2g、3g、5g)对固结效果的作用，见表10所示。
表10
Figure BDA0001302514870000071
由表10可知，生石灰的较优掺混量为2g，即可使2h后含水率降低至37.6％。
实施例7:
取泥浆絮凝体200g，掺入20g固结剂。固结剂由加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉、脱硫石膏等原料组成，其中水泥、生石灰、矿粉、脱硫石膏的用量，采用正交试验设计，见表11。
表11
Figure BDA0001302514870000072
按照表11所示的4因素3水平正交表L9(34)，共进行9组试验。20g固结剂中，除水泥、生石灰、矿粉、脱硫石膏以外的不足部分，由加气混凝土尾渣补充。配料及絮凝体2h含水率见表12。
表12
Figure BDA0001302514870000081
从表12可知，泥浆絮凝体最佳组合为矿粉2g、脱硫石膏0.5g、水泥3g、生石灰3g、加气混凝土尾渣11.5g。按100份重量计，加气混凝土尾渣的含量为57.5份，水泥的含量为15份，生石灰的含量为15份，矿粉的含量为10份，脱硫石膏的含量为2.5份。
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这些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 (6)

1.一种泥浆絮凝体固结剂，其特征在于，该固结剂为加气混凝土尾渣、水泥、生石灰、矿粉和脱硫石膏的混合物，按100份重量计，所述加气混凝土尾渣的含量为50～77.5份，水泥的含量为10～20份，生石灰的含量为5～15份，矿粉的含量为5～15份，脱硫石膏的含量为2.5～10份。
2.根据权利要求1所述的泥浆絮凝体固结剂，其特征在于，按100份重量计，所述加气混凝土尾渣的含量为57.5份，水泥的含量为15份，生石灰的含量为15份，矿粉的含量为10份，脱硫石膏的含量为2.5份。
3.根据权利要求1所述的泥浆絮凝体固结剂，其特征在于，所述加气混凝土尾渣由加气混凝土砌块的边角料和废品，经破碎至粒径小于5mm后制得。
4.一种权利要求1、2或3所述泥浆絮凝体固结剂的应用，其特征在于，将所述固结剂按10％重量百分比的掺量，采用外掺法掺入泥浆絮凝体，进行充分搅拌后用于工程回填。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述泥浆絮凝体由建筑工程施工产生的废弃泥浆，经掺加絮凝剂静置，抽取上清水后残留沉淀而成。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述静置的时间为2分钟。
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