CN107267121A - 一种抑尘淤泥固化剂的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑尘淤泥固化剂的加工方法，将表面活性剂添加到水中制备成表面活性剂水溶液，将表面活性剂水溶液添加于固化剂中搅拌均匀后得到加湿固化剂，将加湿固化剂装于运输设备上运输，运输到目的地后卸料、施工；表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；表面活性剂的质量百分比为0.008％‑0.1％，余量为水；表面活性剂水溶液添加量为固化剂重量的5～11％。本发明方法在不影响固化剂的性能的前提下，向水中加入1‑3种表面活性剂，解决了向固化剂中加水造成的结块和发热的问题，解决了固化剂在装卸、运输和搅拌过程中的扬尘问题；本发明运输使用普通卡车散装(加苫布覆盖)，供料机动性得到改善，对固化剂性能影响不大，满足工程技术生产要求。

Description

一种抑尘淤泥固化剂的加工方法

技术领域

本发明涉及一种抑尘淤泥固化剂的加工方法，解决淤泥固化剂施工的扬尘问题。

背景技术

粉状淤泥固化剂的装卸及施工搅拌过程中很难避免扬尘问题，解决这个难题的几个常用方法包括采用专用设施和将固化剂制备成浆液。粉状固化剂装袋运输和裝罐运输可以减少部分扬尘，但在卸车和搅拌过程中仍要产生扬尘，尤其是在风力较大的天气，造成施工环境恶劣。罐车卸料还需设倒料用立储罐，减少了用料机动性和施工操作半径。将固化剂加水制成浆液可避免施工搅拌过程产生扬尘，但采用固化剂浆液供料需使用专用供浆设备，成套庞大的供浆设备限制了可施工操作半径，导致施工效率降低成本升高。

粉状固化剂的装卸供料和施工搅拌不能很好的解决扬尘问题，会出现操作环境恶劣，用料机动性差以及专用施工设备导致的效率低和成本高。如果粉状固化剂本身不扬尘，以上问题均可迎刃而解，最简单的办法就是向粉状固化剂中加入适量的水。然而经过实验室和工程试验得知，加水的数量和是否均匀，都会出现两大问题，一是结块起球问题，二是产生大量的水化热使固化剂过早失效问题。如果将一车喷好水的固化剂运到工地，这两个问题同时存在，延迟时间不到2.5小时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的不足，而提供一种抑尘淤泥固化剂的加工方法，在不影响固化剂的性能的前提下，采用表面活性剂技术，向水中加入1-3种表面活性剂制备成表面活性剂水溶液，解决了向固化剂中加水造成的结块和发热的问题，从而解决了固化剂在装卸、运输和搅拌过程中的扬尘问题。同时，本发明运输使用普通卡车散装(加苫布覆盖)，供料机动性会得到改善，对固化剂的性能影响不大，满足工程技术生产要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种抑尘淤泥固化剂的加工方法，将表面活性剂添加到水中制备成表面活性剂水溶液，将表面活性剂水溶液添加于固化剂中搅拌均匀后得到加湿固化剂，将加湿固化剂装于运输设备上运输，运输到目的地后卸料、施工；

所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；

所述的表面活性剂水溶液，表面活性剂的质量百分比为0.008％-0.1％，余量为水；

所述的表面活性剂水溶液，添加量为固化剂重量的5～11％。

上述技术方案中，所述的阴离子表面活性剂为聚羧酸钠、十二烷基硫酸钠(俗名K12FAS)、α烯烃磺酸钠(俗名AOS)、十二烷基苯磺酸钠(俗名LAS)中的任意一种，或任意两种；

所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(俗名平平加AEO-20)，或十二烷基酚聚氧乙烯醚(俗名酚醚op-10)中的任意一种；

所述的聚羧酸钠，质量百分比为0.02％～0.04％；

所述的十二烷基硫酸钠，质量百分比为0.1～0.3％；

所述的α烯烃磺酸钠，质量百分比为0.05～0.3％；

所述的十二烷基苯磺酸钠，质量百分比为0.03～0.04％；

所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，质量百分比为0.004～0.008％；

所述的十二烷基酚聚氧乙烯醚，质量百分比为0.01～0.03％；

所述的阴离子表面活性剂常与非离子表面活性剂复配使用，或者是阴离子与阴离子表面活性剂复配，单独使用时选上限，复配使用时选下限。

上述技术方案中，将固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后所述比例的表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂。

上述技术方案中，将加湿固化剂装于运输设备上运输，装车无扬尘之忧；运输时需要加盖苫布，避免表层固化剂的水分和细颗粒的遗失；所述的运输设备为普通的轻、中或重型卡车。

上述技术方案中，加湿固化剂运输到目的地后，加湿固化剂直接倾倒出来或者借助挖掘机的铲斗挖出，两种情况均无扬尘。

上述技术方案中，加湿固化剂的施工方法为：将加湿固化剂铺在淤泥表面，然后利用挖掘机铲斗搅拌施工，施工过程中无扬尘，搅拌深度一般不超过1.5米；

所述的加湿固化剂，使用量为淤泥重量的6-12％。

上述技术方案中，所述的固化剂指的是粉状淤泥固化剂，但是并不限于粉状固化剂。

上述技术方案中，将表面活性剂水溶液添加于固化剂中得到加湿固化剂，运输加湿固化剂，装卸加湿固化剂，搅拌加湿固化剂其总时间不得大于3.5小时，这里这个时间又称为延迟时间。

本发明技术方案的优点在于：

(1)混凝土外加剂近些年来被国内外广泛使用，外加剂大都是表面活性剂，按使用效果分为减水剂；调凝剂(缓凝剂、早强剂、速凝剂)；引气剂、加气剂；防水剂；膨胀剂以及复合外加剂；这里表面活性剂的主要功效有润湿渗透作用，乳化分散作用，发泡作用和稳定作用；表面活性剂通过与水泥固体粒子发生作用降低水与固界面表面张力，从而达到减水缓凝的作用。同理，向固化剂中加入少量的水，通过表面活性剂的润湿渗透使水的分布十分均匀，并借助于表面活性剂作用使微细粉粒增强双电层作用导致库仑斥力上升范德华引力降低，形成松散微球，从而实现扬尘抑制。

但不是所有类型的表面活性剂都适用，首先阳离子型表面活性剂不适用，最好采用阴离子表面活性剂，而阴离子与非离子表面活性剂复配可实现更佳的结果。通过大量试验，适宜使用的阴离子表面活性剂包括：聚羧酸盐、磺酸盐和磷酸酯盐，适合与阴离子表面活性剂配伍的非离子表面活性剂有脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚。有效的几种表面活性剂在水溶液中的用量参考其临界胶团浓度试验确定。

(2)表面活性剂掺加使水溶液的表面张力降低，润湿渗透性更好，其发泡更细更稳定分散性更好。通过向双螺旋搅拌机中喷淋加有表面活性剂的水，使固化剂的液固界面产生一层膜，减缓其水化反应速度，降低了固化剂掺水后温度，在后来的固化剂与淤泥的搅拌过程中对搅拌的和易性和固化剂的分散起到一定的积极作用。

(3)固化剂中加入表面活性剂水溶液抑制扬尘能达到目的，但前提条件是固化剂的使用性能不能受到明显的影响，这需要大量实验室和工程试验探索，以确定合适的加水数量和令人满意的延迟时间。所选表面活性剂极易溶解在水里，通过喷淋在双螺旋搅拌机中的固化剂加湿极均匀，试验和工程实践得知，这种向固化剂中加湿的范围是占固化剂重5～11％为宜，固化剂加水后，在装车运输和卸车搅拌的过程中获得极大益处。

(4)加湿固化剂可随意选用轻、中、重型卡车运输，这给淤泥固结施工提供了极大的机动性，大大扩展了施工工艺的选择余地。加湿固化剂可以直接倾倒或者借助挖掘机的铲斗帮忙，均无扬尘，尤其是在大风天气，突显湿料的优点。

附图说明

图1：加湿固化剂的延迟时间对无侧限抗压强度的影响；

图2：淤泥中使用加湿固化剂和固化剂对无侧限抗压强度的影响(其中上线A为使用固化剂的结果，下线B为使用加湿固化剂的结果)。

具体实施方式

以下对本发明技术方案的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下描述内容：

实施例1：加湿固化剂的延迟时间对无侧限抗压强度的影响

中新天津生态城海旭道淤泥，淤泥含水率89％，湿密度1.45g/cm³，绿化带固化土强度设计现场为0.3Mpa，路基固化设计值现场为0.4Mpa；在实验室进行加湿固化剂的延迟时间对无侧限抗压强度的影响，所用固化剂为CN101081718A中实施例2中固化剂：

将α烯烃磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚与水配制成表面活性剂水溶液，其中，α烯烃磺酸钠的质量百分比为0.05％、壬基酚聚氧乙烯醚的质量百分比为0.01％、余量为自来水。表面活性剂水溶液的添加量为固化剂重量的8％，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的9％。研究不同的延迟时间(从将表面活性剂水溶液添加到固化剂开始计时，到固化剂与淤泥开始搅拌时结束)对无侧限抗压强度的影响，养护6天，浸水1天，实验结果如图1所示：

随着延迟时间的延长，无侧限抗压强度逐渐降低，只要延迟时间不超过3.5小时，强度均满足设计要求(现场取样测试结果是实验室数据的0.5倍，也符合绿化带固化土强度设计现场为0.3Mpa、路基固化设计值现场为0.4Mpa的设计要求)，延迟时间从2.5小时-3.5小时，无侧限抗压强度仅降低11％左右。

实施例2：加湿固化剂和固化剂的使用量对无侧限抗压强度的影响

中新天津生态城东(里)堤路淤泥固结采用加湿固化剂，淤泥含水率67％，湿密度1.64g/cm³。

将α烯烃磺酸钠与水配制成表面活性剂水溶液，其中，α烯烃磺酸钠的质量百分比为0.1％、余量为自来水。将CN101081718A中实施例2中的固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂；表面活性剂水溶液的添加量为固化剂重量的8％。将加湿固化剂放到普通的轻型卡车上，盖上苫布，运输到目的地，直接倾倒在淤泥上，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的6％、8％、10％、12％；然后利用挖掘机的铲斗搅拌施工，搅拌深度不超过1.5米。从固化剂中加水至湿固化剂拌入淤泥中的延迟时间为3小时，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度。

同时进行对比操作，将上述固化剂直接与淤泥进行搅拌，固化剂的使用量为淤泥重量的6％、8％、10％、12％，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度。

东堤路淤泥的两种情况的对比见图2：随着固化剂或者加湿固化剂使用量的增加，无侧限抗压强度逐渐增加。虽然加湿固化剂使用效果与固化剂的使用效果相比有所降低，但是使用固化剂、加湿固化剂，无侧限抗压强度相差不大，比如：固化剂使用量为6％时，使用固化剂的无侧限抗压强度为0.36Mpa，使用加湿固化剂的侧限抗压强度为0.29Mpa；固化剂使用量为8％时，使用固化剂的无侧限抗压强度为0.6Mpa，使用加湿固化剂的无侧限抗压强度为0.49Mpa；固化剂使用量为10％时，使用固化剂的无侧限抗压强度为0.74Mpa，使用加湿固化剂的侧限抗压强度为0.62Mpa；固化剂使用量为12％时，使用固化剂的无侧限抗压强度为0.96Mpa，使用加湿固化剂的侧限抗压强度为0.78Mpa。加湿固化剂掺加量未减去水分，如考虑减去水分，加湿固化剂的强度降低在10％左右。

实施例3：

中新天津生态城东堤路淤泥固结采用加湿固化剂，淤泥含水率67％，湿密度1.64g/cm³。

将α烯烃磺酸钠与水配制成表面活性剂水溶液，其中，α烯烃磺酸钠的质量百分比为0.1％、余量为自来水。将CN101081718A中实施例3的固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂；表面活性剂水溶液的添加量为固化剂重量的8％。将加湿固化剂放到普通的轻型卡车上，盖上苫布，运输到目的地，直接倾倒在淤泥上，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的9％；然后利用挖掘机的铲斗搅拌施工，搅拌深度不超过1.5米。从固化剂中加水至湿固化剂拌入淤泥中的延迟时间控制为3小时，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.5Mpa。

同时进行对比操作，将上述固化剂直接与淤泥进行搅拌，固化剂的使用量为淤泥重量的9％，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.65Mpa。

考虑到加湿固化剂中还有水，则修正后干湿强度差异仅为0.09Mpa。也就是说，添加了表面活性剂水溶液的加湿固化剂，首先解决了粉尘固化剂运输、装卸、施工时的扬尘问题，其次，对固化剂应用的固化强度性能影响不大。

实施例4：

中新天津生态城海旭道试验段淤泥采用加湿固化剂，淤泥含水率89％，湿密度1.45g/cm³。

将α烯烃磺酸钠、壬基酚聚氧乙烯醚与水配制成表面活性剂水溶液，其中，α烯烃磺酸钠的质量百分比为0.05％、壬基酚聚氧乙烯醚的质量百分比为0.01％、余量为自来水。将CN101081718A专利实施例2固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂；表面活性剂水溶液的添加量为固化剂重量的7％。将加湿固化剂放到普通的中型卡车上，盖上苫布，运输到目的地，采用挖掘机的铲斗将加湿固化剂挖出且放于在淤泥上，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的9％。然后利用(进)挖掘机的铲斗搅拌施工，搅拌深度不超过1.5米。从固化剂中加水至湿固化剂拌入淤泥中的延迟时间控制为3.5小时，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.52Mpa。

同时进行对比操作，将上述固化剂直接与淤泥进行搅拌，固化剂的使用量为淤泥重量的9％，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.65Mpa。

考虑到加湿固化剂中还有水，则修正后干湿强度差异仅为0.06Mpa。

实施例5：

中新天津生态城东堤路淤泥固结采用加湿固化剂，淤泥含水率46％，湿密度1.75g/cm³。

将十二烷基苯磺酸钠、聚羧酸钠与水配制成表面活性剂水溶液，其中，十二烷基苯磺酸钠的质量百分比为0.03％、聚羧酸钠的质量百分比为0.02％、余量为自来水。将CN101081718A实施例2中的固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂；表面活性剂水溶液的添加量为固化剂重量的8％。将加湿固化剂放到普通的重型卡车上，盖上苫布，运输到目的地，采用挖掘机的铲斗将加湿固化剂挖出且放于在淤泥上，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的9％。然后利用挖掘机的铲斗搅拌施工，搅拌深度不超过1.5米。从固化剂中加水至湿固化剂拌入淤泥中的延迟时间控制为3.5小时，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.55Mpa。

同时进行对比操作，将上述固化剂直接与淤泥进行搅拌，固化剂的使用量为淤泥重量的9％，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.68Mpa

考虑到加湿固化剂中还有水，加权计算延迟时间导致的强度降低0.08Mpa。

对比实施例：

中新天津生态城东堤路淤泥固结采用加湿固化剂，淤泥含水率46％，湿密度1.75g/cm³。

将CN101081718A实施例2中的固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后将自来水喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂；自来水的添加量为固化剂重量的10％至不扬尘；添加水后，加湿固化剂的温度明显上升，并且存在大量的结块起球现象。将这种仅添加了水的加湿固化剂放到普通的轻型卡车上，盖上苫布，运输到目的地，采用挖掘机的铲斗将加湿固化剂挖出且放于在淤泥上，加湿固化剂的使用量为淤泥重量的9％，加湿固化剂结块严重。从固化剂中加水至湿固化剂拌入淤泥中的延迟时间不到2.5小时，试样养护6天，浸水1天，现场取样测试固化土的无侧限抗压强度为0.22Mpa，且数据散差加大。随延迟时间加大到3.5小时，加湿固化剂无法发挥固结效果。

在施工过程中发现，这种只向固化剂中添加水的加湿固化剂，温度比固化剂的温度上升30～40℃，这是恶性循环反应，没有表面活性剂，温度越高水化反应越快，这将直接影响固化剂的强化效果，单纯用水加湿固化剂将导致其不能使用。而向固化剂中添加表面活性剂水溶液，由于表面活性剂在加湿固化剂的液固、气固之间产生一层膜，减缓了固化剂中硅酸三钙、硅酸二钙、铁铝酸四钙及硫铝酸盐遇水后的水化反应速度，产生的水化热较少。不加表面活性剂的水掺入固化剂导致温度上升要比掺有表面活性剂的水高出一倍。故本发明解决了向固化剂中加水造成的结块和发热的问题，从而解决了固化剂在装卸、运输和搅拌过程中的扬尘问题；同时，本发明运输使用普通卡车散装(加苫布覆盖)，供料机动性会得到改善，对固化剂的性能影响不大，满足工程技术生产要求。

上述实例只是为说明本发明的技术构思以及技术特点，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的实质所做的等效变换或修饰，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抑尘淤泥固化剂的加工方法，其特征在于：将表面活性剂添加到水中制备成表面活性剂水溶液，将表面活性剂水溶液添加于固化剂中搅拌均匀后得到加湿固化剂，将加湿固化剂装于运输设备上运输，运输到目的地后卸料、施工；

所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或非离子表面活性剂；

所述的表面活性剂水溶液，表面活性剂的质量百分比为0.008％-0.1％，余量为水；

所述的表面活性剂水溶液，添加量为固化剂重量的5～11％。

2.根据权利要求1所述的抑尘淤泥固化剂的加工方法，其特征在于：所述的阴离子表面活性剂为聚羧酸钠、十二烷基硫酸钠、α烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或任意两种；所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或十二烷基酚聚氧乙烯醚。

3.根据权利要求2所述的抑尘淤泥固化剂的加工方法，其特征在于：所述的聚羧酸钠，质量百分比为0.02％～0.04％；所述的十二烷基硫酸钠，质量百分比为0.1～0.3％；所述的α烯烃磺酸钠，质量百分比为0.05～0.3％；所述的十二烷基苯磺酸钠，质量百分比为0.03～0.04％；所述的脂肪醇聚氧乙烯醚，质量百分比为0.004～0.008％；所述的十二烷基酚聚氧乙烯醚，质量百分比为0.01～0.03％。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：将固化剂置于双螺旋搅拌机中，然后所述比例的表面活性剂水溶液喷淋到双螺旋搅拌机中，一边喷淋一边搅拌，使固化剂加湿均匀，从而得到加湿固化剂。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：将加湿固化剂装于运输设备上运输，运输时加盖苫布；所述的运输设备为普通的轻、中或重型卡车。

6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：将加湿固化剂运输到目的地后，加湿固化剂直接倾倒出来或者借助挖掘机的铲斗挖出。

7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：加湿固化剂的施工方法为：将加湿固化剂铺在淤泥表面，然后利用挖掘机铲斗搅拌施工，搅拌深度不超过1.5米。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于：所述的加湿固化剂，使用量为淤泥重量的6-12％。

9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述的固化剂指的是粉状淤泥固化剂，但是并不限于粉状固化剂。

10.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：将表面活性剂水溶液添加于固化剂中得到加湿固化剂，运输加湿固化剂，卸料加湿固化剂，搅拌加湿固化剂，其总时间不得大于3.5小时，这个时间又称为延迟时间。