CN111153668B - 一种路基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种路基复合材料及其制备方法，本发明以海泥为原料，通过将一定量的软土固化剂及瓜米石添加到海泥中固化得到复合固结材料，该复合固结材料可作为道路基层材料，所述的材料也可作为路堤、坝体材料使用，以实现海泥的资源化利用，并且固化得到复合固结材料具有优秀的抗压强度，且物料按合适的比例搭配能使材料获得最佳的含水量和合适的压实度。本发明利用软土固化剂和瓜米石对海泥进行高效固化及资源化利用，制得的路基材料不仅具有较好的无侧限抗压强度，且能降低处理成本，减少淤泥对土地的占用，解决了海泥外运、堆放、减少土地占用问题；本发明对海泥进行高效固化及资源化利用，能有效降低传统材料的消耗，能有效保护环境。

Description

一种路基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及淤泥处理及环境工程技术领域，尤其是一种路基复合材料及其制备方法。
背景技术
海泥大多是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理、化学和生物作用而形成。海泥主要由结晶体、胶体、微生物、泥浆等四部分组成，有良好的可塑性和粘滞性，经显微镜观察，其结构松散，呈明显的棉絮状，结构为蜂窝状，疏松多孔，定向排列明显，层理较发育，具薄层状构造，颗粒间有丝状物相连成网络状，有硫化氢气味。金属离子尤其是活跃的钠离子，导致海泥遇水泞散，失水干散。
目前，处理因海上作业所带出的海泥的方法基本有两种：一，以大量生石灰拌合，待水分下降至合适时进行回填，碾压；二，把夹带出的海泥拉走，用塘渣、山石或砂土等筑路材料回填，碾压。前者在回填后经地下水渗浸，泥土逐渐松散。而后者由于大量开采塘渣、山石等，会对环境造成严重的破坏，同时增加处理成本。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种路基复合材料及其固化方法。本发明广泛适用于夹带海泥，将所需物料按一定配比掺入海泥中，经拌合、压制成型后制得的复合材料能有效的解决海泥的污染问题，开发固结材料制作道路基层、路堤、坝体材料等运用于道路工程、建筑材料方面，实现海泥的资源化利用。
本发明的技术方案为：一种路基复合材料，所述的材料以海泥为原料，通过将一定量的软土固化剂及瓜米石添加到海泥中固化得到复合固结材料，该复合固结材料可作为道路基层材料，所述的材料也可作为路堤、坝体材料使用，以实现海泥的资源化利用，并且固化得到复合固结材料具有优秀的抗压强度，且物料按合适的比例搭配能使材料获得最佳的含水量和合适的压实度，满足CJJ1-2008标准要求的路基性能。
其中，各组分的质量百分比为：
海泥44～45％；
软土固化剂13～16％；
瓜米石40～42％。
优选的，所述的软土固化剂包括以下质量百分比的组分：
熟料10～20％；
陶瓷粉40～60％；
石膏15～30％；
石灰石10～20％；
活化剂1-10％。
优选的，本发明还提供一种路基复合材料的固化方法，具体包括以下步骤：
S1)、海泥风干，将海泥风干至固体重量百分比为80-90％，然后将其粉碎、过滤；
S2)、将软土固化剂以下质量百分比的组分混磨备用，其中，熟料10～20％，陶瓷粉40～60％，石膏15～30％，石灰石10～20％；活化剂1-10％；
S3)、将一定量的水、瓜米石、以及步骤S2)中混磨后的软土固化剂加入到步骤S1)中风干、粉碎、过滤后的海泥中，然后机械搅拌混合；
S4)、将步骤S3)中混合均匀后的物料加入到成型模具中，并在将万能试验机上成型并脱模；
S5)、采用自然养护方法对步骤S4)中成型后的物料进行养护，即将压制好的试块称重、量高后用密封袋包好放入养护箱中，在适当养护条件下养护并不再移动，待到养护龄期，进行性能检测。
优选的，步骤S2)中，所述的软土固化剂中，所述活化剂为Na2CO3、NaOH、Na2SO4、K2NO2、NaF、K2CO3、乙烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、石蜡、聚乙烯蜡中的一种或多种复合。优选的，步骤S3)中，搅拌混合后的物料的水分重量为10-30％，并且以干重计，所述海泥、软土固化剂与瓜米石的比例为44～45:13～16:40～42。
优选的，步骤S3)中，搅拌混合后的物料的水分重量为10-30％，并且以干重计，所述海泥、软土固化剂与瓜米石的比例为44:16:40。
优选的，步骤S3)中，搅拌混合后的物料的水分重量为10-30％，并且以干重计，所述海泥、软土固化剂与瓜米石的比例为45:13:42。
优选的，步骤S4)中，成型压力为150-170kN，压力机行进速度为0.1-0.5mm/s，成型完成以后静止1-3min。
优选的，步骤S5)中，所述的养护条件为：养护温度为20±2℃，相对湿度为90％以上。
本发明的有益效果为：
1、本发明利用软土固化剂和瓜米石对海泥进行高效固化及资源化利用，制得的路基材料不仅具有较好的无侧限抗压强度，且能降低处理成本，减少淤泥对土地的占用，符合可持续发展理念，具有良好的工业前景和重大的社会意义；
2、本发明的固化方法工艺简单，可以按照常规条件操作，对设备没有特殊要求，有利于大规模应用；
3、本方法制得的路基材料经交通部公路工程检测中心检测，7天无侧限抗压强度达到6.2Mpa，28天无侧限抗压强度达到7.0Mpa，满足各类道路的基层和底基层强度要求，本方法对于海泥固化稳定化有着极广泛的应用前景；
4、本发明提供的材料能有效替代传统的建筑材料，海泥经固化后形成坚固的道路基层材料，解决了海泥外运、堆放等难题，减少土地占用。
5、本发明能有效节约自然资源，相对于传统方法造成大量石料、塘渣、水泥和石灰等材料的浪费，本发明对海泥进行高效固化及资源化利用，能有效降低传统材料的消耗，节约自然资源，并且能有效保护环境，减低能源消耗。
具体实施方式
下面结合对本发明的具体实施方式作进一步说明：
实施例1
一种路基复合材料固化方法，所述的材料以海泥为原料，通过将一定量的软土固化剂及瓜米石添加到海泥中固化得到复合固结材料，该复合固结材料可作为道路基层材料，所述的材料也可作为路堤、坝体材料使用，以实现海泥的资源化利用，并且固化得到复合固结材料具有优秀的抗压强度，且物料按合适的比例搭配能使材料获得最佳的含水量和合适的压实度，满足CJJ1-2008标准要求的路基性能。
具体包括以下步骤：
S1)、海泥风干，将海泥风干至固体重量百分比为80-90％，然后将其粉碎、过滤；
S2)、将软土固化剂以下质量百分比的组分混磨备用，其中，熟料20％，陶瓷粉50％，石膏15％，石灰石10％，NaF 2％，乙烯基双硬脂酰胺3％；
S3)、将一定量的水、瓜米石、以及步骤S2)中混磨后的软土固化剂加入到步骤S1)中风干、粉碎、过滤后的海泥中，然后机械搅拌混合；其中，搅拌混合后的物料的水分重量为10％，并且以干重计，所述海泥、软土固化剂与瓜米石的比例为45：13：42；
S4)、将步骤S3)中混合均匀后的物料加入到Φ10×10cm的成型模具中，并在将万能试验机上成型并脱模，其中，成型压力为160kN，压力机行进速度为0.3mm/s，成型完成以后静止3min。
S5)、采用自然养护方法对步骤S4)中成型后的物料进行养护，即将压制好的试块称重、量高后用密封袋包好放入养护箱中，在适当养护条件下养护并不再移动，待到养护龄期，进行性能检测，养护温度为20±2℃，相对湿度为90％以上。
养护至规定龄期，参照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》测定抗压强度。
实施例2
一种路基复合材料固化方法，所述的材料以海泥为原料，通过将一定量的软土固化剂及瓜米石添加到海泥中固化得到复合固结材料，该复合固结材料可作为道路基层材料，所述的材料也可作为路堤、坝体材料使用，以实现海泥的资源化利用，并且固化得到复合固结材料具有优秀的抗压强度，且物料按合适的比例搭配能使材料获得最佳的含水量和合适的压实度，满足CJJ1-2008标准要求的路基性能。
具体包括以下步骤：
S1)、海泥风干，将海泥风干至固体重量百分比为80-90％，然后将其粉碎、过滤；
S2)、将软土固化剂以下质量百分比的组分混磨备用，其中，熟料20％，陶瓷粉45％，石膏20％，石灰石10％，K2NO21％，石蜡4％；
S3)、将一定量的水、瓜米石、以及步骤S2)中混磨后的软土固化剂加入到步骤S1)中风干、粉碎、过滤后的海泥中，然后机械搅拌混合；其中，搅拌混合后的物料的水分重量为10％，并且以干重计，所述海泥、软土固化剂与瓜米石的比例为44：16：40；
S4)、将步骤S3)中混合均匀后的物料加入到Φ10×10cm的成型模具中，并在将万能试验机上成型并脱模，其中，成型压力为160kN，压力机行进速度为0.3mm/s，成型完成以后静止3min。
S5)、采用自然养护方法对步骤S4)中成型后的物料进行养护，即将压制好的试块称重、量高后用密封袋包好放入养护箱中，在适当养护条件下养护并不再移动，待到养护龄期，进行性能检测，养护温度为20±2℃，相对湿度为90％以上。
养护至规定龄期，参照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》测定抗压强度。
其中，实施例1和实施例2的原料组分、以及混合料的含水量如表1。
表1实施例1和实施例2的原料组分、以及混合料的含水量如表1
Figure BDA0002343459730000041
对实施例1和实施例养护至3天、7天、28天，参照JTG E51-2009《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》测定抗压强度。所得试块抗压强度如表2所示：
表2试块抗压强度结果
Figure BDA0002343459730000051
由表2可以得出实施例1和2的固化方法均能在7d满足道路基层施工规范的抗压强度标准，其中实施例2的抗压强度略高，7天无侧限抗压强度达到6.2Mpa，28天无侧限抗压强度达到7.0Mpa，满足各类道路的基层和底基层强度要求，该材料不仅可作为道路基层材料使用，而且还能作为路堤、坝体材料等运用于道路工程、建筑材料方面使用，实现海泥的资源化利用，解决了海泥外运、堆放等难题，减少土地占用的问题。并且能有效节约资源，相对于传统的处理方法会造成大量石料、塘渣、水泥和石灰等材料的浪费，使用本方法对海泥进行高效固化及资源化利用，能有效降低传统材料的消耗，节约自然资源。另外，传统材料的开采及海泥的焚烧处理均会对环境造成严重的污染，同时耗费大量能源。用本方法替代传统的处理方法，能有效保护环境，减低能源消耗。
上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理和最佳实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种路基复合材料，其特征在于，各组分的质量百分比为：
海泥45%；
软土固化剂13%；
瓜米石42%；
所述的软土固化剂由以下质量百分比的组分组成：
熟料20%；
陶瓷粉50%；
石膏15%；
石灰石10%；
NaF 2%；
乙烯基双硬脂酰胺 3%；
所述复合材料的7天无侧限抗压强度达到5.0MPa，28天无侧限抗压强度达到6.1MPa。
2.一种如权利要求1所述的路基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1）、海泥风干，将海泥风干至固体重量百分比为80-90%，然后将其粉碎、过滤；
S2）、将软土固化剂按照组分混磨备用；
S3）、将一定量的水、瓜米石、以及步骤S2）中混磨后的软土固化剂加入到步骤S1）中风干、粉碎、过滤后的海泥中，然后机械搅拌混合；
S4）、将步骤S3）中混合均匀后的物料加入到Φ10×10cm的成型模具中，并在万能试验机上成型并脱模；
S5）、采用自然养护方法对步骤S4）中成型后的物料进行养护：将压制好的试块称重、量高后用密封袋包好放入养护箱中，在适当养护条件下养护并不再移动，养护3-28d，待到养护龄期，进行性能检测。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤S3）中，搅拌混合后的物料的水分重量为10-30%。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤S4）中，成型压力为150-170kN，压力机行进速度为0.1-0.5mm/s，成型完成以后静止1-3min。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：步骤S5）中，所述的养护条件为：养护温度为20±2℃，相对湿度为90%以上。
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