CN111721630A - 一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法 - Google Patents

一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及淤泥固化原位检测技术领域，特别涉及一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法；所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土由淤泥与自感知淤泥固化剂充分混合而得，所述自感知淤泥固化剂的原料包括水泥、粉煤灰、压电陶瓷颗粒和导电介质；一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，包括以下步骤：（1）配合；（2）注入；（3）极化。本发明可以检测任意位置及深度的淤泥固化状态，与传统方式相比测点布置更加灵活；与传统方式相比，自感知固化土植入原场地，对场地破坏较小；本发明中，压电陶瓷既可作为增加强度的骨料，也可以作为检测实时状态的介质，可以保证自感知淤泥固化土的强度。

Description

一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法
技术领域
本发明涉及淤泥固化原位检测技术领域，特别涉及一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法。
背景技术
目前，国内多个城市正在围绕河流或湖泊进行疏浚治理改善水环境。但受市内环境限制，这些疏浚工程多为清淤船疏浚、管道输送很长距离至一定区域后堆放，自然沉淀干化。不仅占地面积大，处理周期长，还带来污染转移等风险。由此，河流湖泊污染淤泥疏浚和泥浆深度脱水固化处理技术，将会在后期的水环境治理工程中有很好的应用前景。
土壤固化剂是一种新型工程材料，具有环保节能的特点，其是由多种无机材料与有机材料所合成的。该材料与土壤混合到一起后，会发生物理反应与化学反应，使土壤的性质发生变化，会将土壤中的自由水转变成结晶水，并将其固定，会降低土壤胶团的表面电流，减弱吸附于胶团上的双电层，增强了电解质浓度，进而起到凝聚颗粒的作用，其体积会发生膨胀，进而将土壤中的孔隙填充，通过压实功作用，固化土会更加稳定且紧实，其圧密度更大。
现有的淤泥固化检测方法是室内抗压试验测量固化土的无侧限抗压强度，通过抗压强度衡量其固化状态。优点为可以定量测试其淤泥固化效果，缺点是无法在现场原位实时感知与评价固化土的处理效果,且时效性差,取样和测试成本高。
因此，亟需研发在现场原位实时感知固化土固化性态的原位检测方法，以及感知任意深度处固化土处置效果的检测方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于,提供一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土及其制备方法。具体技术方案如下：
一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：它由淤泥与自感知淤泥固化剂充分混合而得，所述自感知淤泥固化剂的原料包括水泥、粉煤灰、压电陶瓷颗粒和导电介质。
进一步地，所述自感知淤泥固化剂中水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质颗粒的体积比为（25-45）:（10-25）:（30-50）:（5-15）。其具体配方可根据实际工程地质状况，进行相关调整。优选方案为：所述自感知淤泥固化剂中水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质颗粒的体积比为32:18:40:10。
进一步地，所述压电陶瓷颗粒为粒径5mm-10mm的锆钛酸铅颗粒，所述导电介质颗粒是粒径1mm-5mm 的乙炔炭黑颗粒。
进一步地，所述淤泥与自感知淤泥固化剂配比，由单轴压缩试验的单轴抗压强度指标确定，并确保添加自感知淤泥固化剂的淤泥与添加普通淤泥固化剂的淤泥，两者无侧限抗压强度差别在20%以内，且两者土体含水率保持一致。
一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，包括以下步骤：
（1）配合：按比例将水泥、粉煤灰、压电陶瓷颗粒、导电介质颗粒混合制得自感知淤泥固化剂；将自感知淤泥固化剂和淤泥充分混合得到预混物；
（2）注入：将预混物注入埋置于原位的模具；
（3）极化：用高压电源进行极化后，即制备得到的具有压电效应的压电固化土。
进一步地，所述网状模具埋置于原位的步骤如下：在网状模具内设置超弹性橡胶薄膜套；超弹性橡胶薄膜套内两侧粘贴有电极，将超弹性橡胶薄膜套上部套口套接在塑料软管下端，用导线接在电极上，导线引出网状模具外并缠绕在塑料软管上后，即可将网状模具埋入预定测点之中，塑料软管及导线上部位于地面上。
进一步地，步骤（2）所述预混物是通过注入塑料软管直接注入网状模具的超弹性橡胶薄膜套内的。
进一步地，步骤（3）所述极化是在将预混物注入原位的模具内后，将网状模具内超弹性橡胶薄膜套的导线与1kV高压直流电源相连，通电25min后，极化完成，将塑料软管从土中抽出，导线仍留于土体内，以备后续测量使用。
进一步地，极化完成后，所述导线可与测量仪器连接，定期测量压电固化土的实时固化状态。
发明原理：
在淤泥固化的过程中，需要加入水泥等固化材料，与淤泥中的水发生水化反应，其中的水化产物具有胶结作用，与淤泥颗粒结合，使得淤泥固化成具有一定结构和密实度的土体。
同时也需要加入骨料以改善土壤的力学性质，压电陶瓷颗粒与乙炔炭黑颗粒具有耐腐蚀、耐磨、强度高、质轻等特点，加入固化淤泥中，不仅可以有效提高固化淤泥的力学性质，而且可以制备具有压电性质的压电复合材料。在保证压电土壤的力学性质的情况下，做到实时监测淤泥固化土的受力。
压电陶瓷颗粒与土体组成压电复合材料后，需要在高压电场的作用下，使得其中的压电陶瓷颗粒具有一定的方向性，这样压电复合材料才可以具有在某一方向上较为明显的压电效应。
本发明的有益效果在于
（1）本发明可以检测任意位置及深度的淤泥固化状态，与传统方式相比测点布置更加灵活；
（2）本发明与传统方式相比，自感知固化土植入原场地，对场地破坏较小；
（3）本发明中，压电陶瓷既可作为增加强度的骨料，也可以作为检测实时状态的介质，可以保证自感知淤泥固化土的强度。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明实施例中压电固化土原位置入装置的结构示意图；
图2是本发明的压电固化土注入原位示意图；
图3是本发明的压电固化土极化示意图；
图4是压电固化土测量示意图；
图中所示：1-压电固化土、2-电极、3-网状模具、4-导线、5-超弹性橡胶薄膜套、6-塑料软管、7-塑料软管、8-高压电源、9-测量仪器。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例：
所述压电压电固化土制备步骤如下：
步骤1，配置自感知淤泥固化剂，配比可以为建议值，可以根据原位土成份进行调整；所述自感知淤泥固化剂由水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质颗粒制成，其中水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质的体积比为32:18:40:10；其中压电陶瓷颗粒为粒径5mm-10mm的锆钛酸铅颗粒，导电介质颗粒是粒径1mm-5mm 的乙炔炭黑颗粒。
步骤2，进行室内试验，确定自感知淤泥固化剂添加配比；只要确保添加自感知淤泥固化剂的淤泥与添加普通淤泥固化剂的淤泥，两者无侧限抗压强度差别在20%以内，且两者土体含水率保持一致，即可。
步骤3，确定好自感知淤泥固化剂添加配比后，取原位淤泥加入自感知淤泥固化剂混合均匀，制备压电固化土预混物，备于场地内；
步骤4，如图1所示，将超弹性橡胶薄膜套5内贴上电极2引出导线后，置入网状模具3内，接在塑料软管6上，将导线4缠绕在塑料软管6上后，将网状模具3埋入预定测点之中；
步骤5，如图2所示，利用塑料软管6将配合完成的压电固化土预混物注入其末端的超弹性橡胶薄膜套5内，可以超注所需体积的20%；
步骤6，如图3所示，将塑料软管6从土中抽出，将导线4与1kV高压电源8连接，对压电固化土进行极化，即制备得到的具有压电效应的压电固化土。
步骤7，如图4所示，将导线4与测量仪器9连接，定期测量压电固化土的实时固化状态。
需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明为淤泥固化原位检测提供了一种全新的思路与方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，对附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。
本发明的保护范围不限于具体实施方式所公开的技术方案，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：它由淤泥与自感知淤泥固化剂充分混合而得，所述自感知淤泥固化剂的原料包括水泥、粉煤灰、压电陶瓷颗粒和导电介质。
2.根据权利要求1所述的用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：所述自感知淤泥固化剂中水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质颗粒的体积比为（25-45）:（10-25）:（30-50）:（5-15）。
3.根据权利要求2所述的用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：所述自感知淤泥固化剂中水泥：粉煤灰：压电陶瓷颗粒：导电介质颗粒的体积比为32:18:40:10。
4.根据权利要求2所述的用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：所述压电陶瓷颗粒为粒径5mm-10mm的锆钛酸铅颗粒，所述导电介质颗粒是粒径1mm-5mm 的乙炔炭黑颗粒。
5.根据权利要求1所述的用于淤泥固化原位检测的压电固化土，其特征在于：所述淤泥与自感知淤泥固化剂配比，由单轴压缩试验的单轴抗压强度指标确定，并确保添加自感知淤泥固化剂的淤泥与添加普通淤泥固化剂的淤泥，两者无侧限抗压强度差别在20%以内，且土体含水率保持一致。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）配合：按比例将水泥、粉煤灰、压电陶瓷颗粒、导电介质颗粒混合制得自感知淤泥固化剂；将自感知淤泥固化剂和淤泥充分混合得到预混物；
（2）注入：将预混物注入埋置于原位的模具；
（3）极化：用高压电源进行极化后，即制备得到的具有压电效应的压电固化土。
7.根据权利要求6所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述模具为网状模具；所述网状模具埋置于原位的步骤如下：在网状模具内设置超弹性橡胶薄膜套；超弹性橡胶薄膜套内两侧粘贴有电极，将超弹性橡胶薄膜套上部套口套接在塑料软管下端，用导线接在电极上，导线引出网状模具外并缠绕在塑料软管上后，即可将网状模具埋入预定测点之中，塑料软管及导线上部位于地面上。
8.根据权利要求7所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述预混物是通过注入塑料软管直接注入网状模具的超弹性橡胶薄膜套内的。
9.根据权利要求8所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，其特征在于：步骤（3）所述极化是在将预混物注入原位的模具内后，将网状模具内超弹性橡胶薄膜套的导线与1kV高压直流电源相连，通电25min后，极化完成，将塑料软管从土中抽出，导线仍留于土体内，以备后续测量使用。
10.根据权利要求9所述用于淤泥固化原位检测的压电固化土的制备方法，其特征在于：极化完成后，所述导线可与测量仪器连接，定期测量压电固化土的实时固化状态。
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张廷廷 等: ""潮间带地震资料采集放线模式探讨"", 《物探化探计算技术》 *

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CN111721630B (zh) 2022-07-08

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