CN113666588A - 一种高含水率泥浆的固化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种高含水率泥浆的固化方法，向高含水率泥浆中添加絮凝剂进行絮凝处理；采用活性氧化镁、氯化镁作为基本固化剂对絮凝后的泥浆进行固化处理，通过合理控制活性氧化镁、氯化镁以及泥浆中自由水的比例，生成主要结晶相水化产物5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O，胶结黏土颗粒，提高固化土体的强度；同时添加稳固剂A、B以提高固化土体的水稳定性。本发明提供的一种高含水率泥浆的固化方法采用具有低碳、环保特性且具有强吸水性的固化材料，实现在较短时间内对高含水率泥浆进行固化，很好的解决了高含水率泥浆的固化问题。
Description
技术领域
本发明涉及泥浆固化领域，具体涉及一种高含水率泥浆的固化方法。
背景技术
近年来为改善水质和保持河道畅通，开展了大规模的河、湖清淤工作。在河、湖底泥搅吸过程中产生了大量疏浚泥浆。此外，在城市地下工程施工(如盾构隧道、钻孔灌注桩等)过程中产生了大量的工程废弃泥浆。疏浚泥浆和工程废弃泥浆含水率大多在150％以上，强度低，难以直接利用。疏浚泥浆和工程废弃泥浆直接堆放或者排放会占用大量土地并造成环境污染，因此需要对该部分高含水率泥浆进行处理。
我国正进行大规模基础设施建设，公路、铁路路基以及建筑填方需要大量的工程用土，工程用土一般通过开挖耕地、河床采砂、开山采石等方法获得，容易引发河床冲刷、水土流失、破坏生态等一系列环境问题。因此，将疏浚泥浆和工程废弃泥浆进行固化处理，不但解决了泥浆堆放占用土地和环境污染问题，而且可以作为工程填土材料进行资源化利用。
目前普遍采用水泥、石灰等作为固化剂对泥浆进行固化处理。但由于疏浚泥浆和工程废弃泥浆含水率高，固态颗粒含量低，需要掺入大量的固化材料才能形成一定的强度，造成固化成本过高。发明专利CN101602567B公布了“基于聚丙烯乙酰胺的废泥浆固化处理方法”，先在废泥浆中掺入聚丙烯乙酰胺进行脱水，然后在普通水泥中添加细砂、脱硫废石膏、生石灰和粉煤灰等材料，研制了一种复合型泥浆固化剂。发明专利CN101941828B公布了“一种泥浆固化剂”，采用硫铝酸盐水泥、河砂、磨细石膏、氯化钙、纤维素羧类材料对泥浆进行固化。上述方法均以传统的硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥为主要原料，通过添加河砂、石膏等部分改善固化土体的性质，但普通水泥的生产过程环境污染严重，我国水泥工业平均每生产1吨水泥熟料需要消耗0.13吨黏土、0.95吨石灰石和0.11吨标准煤，同时排放0.85吨CO2。据国际能源署报道，2017年水泥工业排放的CO2已占全球CO2排放的7％，带来了严重的温室效应。此外，近年来河砂的开采已近枯竭，河砂供应量越来越少，河砂的使用势必增加泥浆固化的成本。因此，需要研发低碳、环保的泥浆固化方法。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，解决高含水率泥浆的固化问题，研发具有低碳、环保特性且具有强吸水性的固化材料，实现在较短时间内对高含水率泥浆进行固化，本发明提供了一种高含水率泥浆的固化方法。
技术方案：为了达到上述发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种高含水率泥浆的固化方法，包括以下步骤：
(1)将絮凝剂与高含水率泥浆混合进行絮凝处理，静置24h～48h，除去上清液，获得含水率40％～70％的浓缩泥浆；
(2)向絮凝后的浓缩泥浆中添加合理配比的活性氧化镁、无水氯化镁，搅拌均匀；
(3)加入稳固剂A、B混合均匀，自然养护，利用活性氧化镁、氯化镁生成的结晶相水化产物5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O胶结黏土颗粒，将泥浆中的大量自由水转换为结晶水，提高固化土体的强度；利用稳固剂A改善5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O在水中的稳定性，同时，利用稳固剂B生成的不溶性胶结相水化产物填充孔隙，降低渗透性，提高固化土体的水稳定性。
优选的，所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺的一种，且絮凝剂为质量份0.2％～1％的水溶液。
优选的，所述絮凝剂掺量为泥浆质量份的0.1％～10％。
优选的，所述活性氧化镁、无水氯氧镁、稳固剂A、稳固剂B质量份分别为泥浆干质量份的10％～30％、5％～20％、0.1％～1.0％、0％～20％；所述稳固剂A为磷酸或磷酸盐；所述稳固剂B为粉煤灰、矿粉、生石灰、磨细砖粉的混合料，各组分质量份为20％～40％、15％～30％、15％～25％、25％～35％。
优选的，所述活性氧化镁为活性氧化镁含量85％的轻烧氧化镁粉，氧化镁活性为65％～80％，氯化镁为无水氯化镁粉末。
有益效果：(1)适于处理高含水率疏浚泥浆、工程废弃泥浆，通过合理控制活性氧化镁、无水氯化镁以及泥浆中自由水的比例，生成主要结晶相水化产物5Mg(OH)2·MgCl2·8H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O中含有大量结晶水，可将泥浆中的大量自由水转换为结晶水，利用结晶相水化产物的胶结作用提高泥浆的强度，固化7天后泥浆无侧限抗压强度可达0.3～5.5MPa；(2)固化泥浆早期强度高，活性氧化镁、氯化镁水化反应迅速，相比传统硅酸盐水泥、石灰等固化剂具有更高的早期强度，固化1天后强度可达固化7天强度的60％～80％，有利于缩短泥浆的固化周期，节约成本；(3)环境友好，活性氧化镁、氯化镁生产过程较传统硅酸盐水泥、石灰更加节能环保，且固化后泥浆的pH值为9.6～9.8，对周围环境的影响小，固化后的高含水率泥浆可作为路基、河堤等填料或制备免烧砖进行资源化利用，具有广阔的市场前景和环境、经济效益；(4)由于掺加稳固剂A、B，赋予固化土体优异的水稳定性。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
本发明提供一种高含水率泥浆的固化方法，包括以下步骤：
(1)采用阴离子型聚丙烯酰胺配制质量份为0.2％～1.0％的絮凝剂，将絮凝剂与高含水率泥浆混合进行絮凝处理，絮凝剂掺量为泥浆质量份的0.1％～10％，静置24h～48h，除去上清液，降低泥浆含水率至40％～70％；
(2)将活性氧化镁、氯化镁分别按泥浆干质量份的17％、5％掺入泥浆中，搅拌均匀；
(3)掺入泥浆干质量份0.1％的稳固剂A，混合均匀，将混合物装入直径39.1mm、高度80mm的三轴饱和器中，边装入边振捣以排出气泡，自然养护7天，测定无侧限抗压强度，其强度值为400kPa，可满足填土材料的要求。
实施例2
实施例2中的一种高含水率泥浆的固化方法与实施例1中的方法步骤相同，其中活性氧化镁、氯化镁、稳固剂A、稳固剂B的掺入量分别为泥浆干质量份的10％、16.5％、0.1％、0.0％。其强度值为850kPa，可满足填土材料的要求。
实施例3
实施例3中的一种高含水率泥浆的固化方法与实施例1中的方法步骤相同，其中活性氧化镁、氯化镁、稳固剂A、稳固剂B的掺入量分别为泥浆干质量份的20％、13.2％、0.1％、0.0％。其强度值为4.0MPa，可满足路基水稳层的强度要求。
实施例4
实施例4中的一种高含水率泥浆的固化方法与实施例1中的方法步骤相同，其中活性氧化镁、氯化镁、稳固剂A、稳固剂B的掺入量分别为泥浆干质量份的20％、16.5％、0.1％、10.0％。养护1天无侧限抗压强度值为4.0MPa，养护7天无侧限抗压强度值为5.5MPa，浸水7天的强度可达不浸水条件下强度的60％～85％。
Claims (6)
1.一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于，将絮凝剂与高含水率泥浆混合，静置24h～48h，除去上清液，然后与活性氧化镁、无水氯化镁混合搅拌，再加入稳固剂A、B混合均匀，自然养护；
所述絮凝剂掺量为泥浆质量份的0.1％～10％；所述活性氧化镁、无水氯氧镁、稳固剂A、稳固剂B质量份分别为泥浆干质量份的10％～30％、5％～20％、0.1％～1.0％、0％～20％；所述稳固剂A为磷酸或磷酸盐；所述稳固剂B为粉煤灰、矿粉、生石灰、磨细砖粉的混合料。
2.根据权利要求1所述一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于：所述絮凝剂为阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺的一种，且絮凝剂为质量份0.2％～1％的水溶液。
3.根据权利要求1所述一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于：所述活性氧化镁为活性氧化镁含量85％的轻烧氧化镁粉，氧化镁活性为65％～80％，无水氯化镁为无水氯化镁粉末。
4.根据权利要求1所述一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于：所述稳固剂B中粉煤灰、矿粉、生石灰、磨细砖粉的的质量份占比分别为20％～40％、15％～30％、15％～25％、25％～35％。
5.根据权利要求1所述一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于：所述高含水率泥浆固化1天后强度可达固化7天强度的60％～80％。
6.根据权利要求1所述一种高含水率泥浆的固化方法，其特征在于：固化后泥浆的pH值为9.6～9.8。
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