CN109553256A - 一种快速固化淤泥的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种快速固化淤泥的方法，属于淤泥固化技术领域，包括以下步骤：（1）将固化剂加入到淤泥中，固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6‑7份、纳米SiO2 3‑4份、纳米Al2O3 2‑3份、聚乙烯醇纤维0.2‑0.4份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，淤泥袋充填厚度为0.4‑0.5m；（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形；（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出。本发明掺加纳米SiO2和纳米Al2O3淤泥中水泥石骨网架结构更为紧密。促进水泥水化反应的进行，生成了大量的絮凝状胶凝物质，它们填充在孔隙中或包裹在针柱状钙矾石晶体周围，使得网状结构更为密实。固化以后的固体的强度高，同时加速排水，有利于提高淤泥固化的速度。

Description

一种快速固化淤泥的方法
技术领域
本发明属于淤泥固化技术领域，具体涉及一种快速固化淤泥的方法。
背景技术
河道疏浚问题一直是我国河道整治的重要难题。为保证河道正常运行国内近年来进行了大量的河道清淤工程从而产生了大量的工程淤泥，而对于大面积的淤泥常采用修剪排泥堆场的方法集中收集淤泥使淤泥自然干化，但这种方法由于底泥与周围环境直接接触易造成二次污染，存在着较大弊端。
淤泥固化技术近年来被广泛应用于河道清淤疏浚工程中，常用的淤泥固化技术主要包括物理方法、热处理方法和化学方法。前两类由于其投资较大，导致应用受限，淤泥固化技术的主要原理是通过在高孔隙率的淤泥中加入固化材料，使固化材料与淤泥之间发生化学反应，最终形成胶凝结构使淤泥变为土工材料，达到资源再利用的目的。
但淤泥固化技术有其特殊性：1、一般水泥淤泥固化以后的强度不高、变形较大、容易开裂，在公路工程上的应用受到一定的限制。2、河道淤泥多为含腐殖酸软土，软土中的腐殖酸通过阻碍水化反应，分解水化产物等，严重影响水泥、石灰等材料的固化效果。在河道道路铺设的过程中带来困难，淤泥固化的速度缓慢会降低建筑工程的速度。
我国每年淤泥的产量很高，二次利用率很低，这样对环境会造成影响，同时也造成了资源浪费。但是淤泥其实是可以作为道路路基建设的基础材料，因为现有技术中的淤泥固化技术大多是直接添加水泥固化，固化以后的整体结构强度低，淤泥固化以后很难被应用到道路路基建设中。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种快速固化淤泥的方法，包括以下步骤：
（1）将固化剂加入到淤泥中，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6-7份、纳米SiO23-4份、纳米Al2O3 2-3份、聚乙烯醇纤维0.2-0.4份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
将纳米SiO2、聚乙烯醇纤维与水泥混合以后加入到淤泥中。掺加纳米材料后水泥中水泥石骨架之间的大孔隙明显减泥少，且水泥石表面和孔隙中生成的针柱状钙矾石晶体数量多于纯水泥，网架结构更为紧密。纳米材料与水泥水化产物发生了强烈的火山灰反应，促进了水泥水化反应的进行，生成了大量的絮凝状胶凝物质，它们填充在孔隙中或包裹在针柱状钙矾石晶体周围，使得网状结构更为密实，且增强了水泥石骨架之间的粘结作用，形成的粘结作用促进淤泥固化，在淤泥中形成密实的网络结构。
以纤维作为一种辅助加筋材料，通过发挥纤维自身的抗拉性能以及与固化土颗粒之间的粘连作用，起到加强土体强度、约束土体变形的作用。聚合物短纤维由于具有很高的抗拉强度、较好的分散性以及较强的耐酸碱性，对于含腐殖酸软土的固化有很大益处。
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋，淤泥袋上层为防水面、下层为透水面，淤泥袋充填厚度为0.4-0.5m，；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为2-5cm；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出，通风，在日晒的情况下进行淤泥的固化，晾晒至完全固化。
作为优选的，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6份、纳米SiO2 3份、纳米Al2O3 2份、聚乙烯醇纤维0.2份。
其中，纳米SiO2的粒径为500-900nm，纳米二氧化铝的粒径为400-700nm。
淤泥袋是固化淤泥的包容体，具有排水保土功能，即充填时多余的水和固化过程中渗出的水可以排出袋布外，而充填进去的固化土则全部留在袋布内不会排出。同时充填袋袋布在充填后进行人工踩压时能够适应固化土变形要求，边角处可以充填充实。
在排水的时候淤泥袋的下层透水面渗出多余的水和固化过程中渗出的水，水流到下层淤泥袋的上层防水面，水分成台阶状依次向下流动，从淤泥中排出，水不会渗透至紧挨的下层淤泥袋，防止水进入其他淤泥袋中，二次渗透，能够加快淤泥的排水过程，加快淤泥固化的速度。排出的水可以收集起来经过滤、净化在工业生产中二次使用。
本发明在水泥中掺加纳米SiO2和纳米Al2O3，掺加纳米材料后水泥中水泥石骨架之间的大孔隙明显减泥少，网架结构更为紧密。促进水泥水化反应的进行，生成了大量的絮凝状胶凝物质，它们填充在孔隙中或包裹在针柱状钙矾石晶体周围，使得网状结构更为密实，且增强了水泥石骨架之间的粘结作用。固化以后的整体结构强度高，结构密实，同时加速排水，有利于提高淤泥固化的速度。使用聚合物短纤维，由于具有很高的抗拉强度、较好的分散性以及较强的耐酸碱性，对于含腐殖酸软土的固化有很大益处。本发明能够应用于腐殖酸土固化中。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细描述。
实施例一
一种快速固化淤泥的方法，包括以下步骤：
（1）将固化剂加入到淤泥中，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6份、粒径500nm的纳米SiO23份、粒径为400nm的纳米Al2O3 2份、聚乙烯醇纤维0.2份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
将纳米SiO2、聚乙烯醇纤维与水泥混合以后加入到淤泥中。掺加纳米材料后水泥中水泥石骨架之间的大孔隙明显减泥少，且水泥石表面和孔隙中生成的针柱状钙矾石晶体数量多于纯水泥，网架结构更为紧密。纳米材料与水泥水化产物发生了强烈的火山灰反应，促进了水泥水化反应的进行，生成了大量的絮凝状胶凝物质，它们填充在孔隙中或包裹在针柱状钙矾石晶体周围，使得网状结构更为密实，且增强了水泥石骨架之间的粘结作用。
以纤维作为一种辅助加筋材料，起到加强土体强度、约束土体变形的作用。聚合物短纤维由于具有很高的抗拉强度、较好的分散性以及较强的耐酸碱性。
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋，淤泥袋上层为防水面、下层为透水面，淤泥袋充填厚度为0.4m，；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为2cm；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出，通风，在日晒的情况下进行淤泥的固化，晾晒至完全固化。
实施例二
一种快速固化淤泥的方法，包括以下步骤：
（1）将固化剂加入到淤泥中，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥7份、粒径900nm的纳米SiO2 4份、粒径为700nm的纳米Al2O3 3份、聚乙烯醇纤维0.4份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋，淤泥袋上层为防水面、下层为透水面，淤泥袋充填厚度为0.5m，；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为5cm；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出，通风，在日晒的情况下进行淤泥的固化，晾晒至完全固化。
实施例三
一种快速固化淤泥的方法，包括以下步骤：
（1）将固化剂加入到淤泥中，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6.5份、粒径800nm的纳米SiO2 3.5份、粒径为600nm的纳米Al2O3 2.5份、聚乙烯醇纤维0.3份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋，淤泥袋上层为防水面、下层为透水面，淤泥袋充填厚度为0.45m，；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为3cm；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出，通风，在日晒的情况下进行淤泥的固化，晾晒至完全固化。
实施例四
实施例四作为对比实施例。其固化过程包括以下步骤；
（1）将水泥固化剂加入到淤泥中，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋，淤泥袋为一般的编织袋；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为3cm；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出，通风，在日晒的情况下进行淤泥的固化，晾晒至完全固化。
测量实施例一至实施例四中固化淤泥在养护周期内的抗压强度。其测量结果如下表：
从表中可以看出本发明固化淤泥的方法能够增强淤泥固化以后的强度，在路基基础建设中能够适用。实施例一至三中固化的速度显然高于实施例四。
本发明将在水泥中掺加纳米SiO2和纳米Al2O3，掺加纳米材料后水泥中水泥石骨架之间的大孔隙明显减泥少，网架结构更为紧密。促进水泥水化反应的进行，生成了大量的絮凝状胶凝物质，它们填充在孔隙中或包裹在针柱状钙矾石晶体周围，使得网状结构更为密实，且增强了水泥石骨架之间的粘结作用。固化以后的水泥强度高，结构密实，同时加速排水，有利于提高淤泥固化的速度。使用聚合物短纤维，由于具有很高的抗拉强度、较好的分散性以及较强的耐酸碱性。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将固化剂加入到淤泥中，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6-7份、纳米SiO2 3-4份、纳米Al2O3 2-3份、聚乙烯醇纤维0.2-0.4份，搅拌均匀后得到待固化淤泥；
（2）将待固化淤泥泵入淤泥袋，淤泥袋充填厚度为0.4-0.5m；
（3）依次堆叠淤泥袋，堆叠成三角形；
（4）从上向下对淤泥袋施压，使淤泥袋中水份排出。
2.根据权利要求1所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，所述固化剂按照重量份计包含以下组份：水泥6份、纳米SiO23份、纳米Al2O3 2份、聚乙烯醇纤维0.2份。
3.根据权利要求1所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，所述淤泥袋上层为防水面、下层为透水面。
4.根据权利要求3所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，同一层相邻的所述淤泥袋之间的距离为2-5cm。
5.根据权利要求1所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，步骤（2）中将淤泥泵入淤泥袋时应同时外力敲打淤泥袋，使淤泥充满所述淤泥袋。
6.根据权利要求1所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，所述纳米SiO2的粒径为500-900nm。
7.根据权利要求6所述的一种快速固化淤泥的方法，其特征在于，所述纳米Al2O3的粒径为400-700nm。
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