CN114195468A - 一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，涉及固废资源化领域，消耗建筑垃圾的同时获得建筑材料，包括以下步骤：(1)将建筑垃圾破碎筛分的粉料和疏浚淤泥以一定的比例混合均匀；(2)在复合粉料中加入一定的石灰；(3)把适量的抗水塑型剂、水和水泥加入到闷灰粉料中。本发明以建筑垃圾破碎筛分的粉料和疏浚淤泥为原料，加入固废抗水塑型剂、石灰、水泥，混合、压实、养护后制得路基材料，该路基材料抗水性能好，力学数值高，具有变废为宝，价格低廉，保护环境，降低碳排放的优点。

Description

一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法
技术领域
本发明涉及固废资源化领域，具体的是一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法。
背景技术
利用粉煤灰、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣或者天然砂、海涂泥、工业废料、垃圾焚烧炉渣等(以上原料的一种或数种)作为主要原料，制造新型路基材料。这种环保路基材料完全具备“环保建材”的基本理念：原材料可以消纳固废材料、生产过程能耗低、生命周期结束后可再生利用。
河湖环保疏浚是采用机械的方式，将含污染物(如重金属和有机污染物等)的河湖上层沉积物进行定量、精确、有效、安全的清除技术，来减少疏浚淤泥的内源污染物，为水生生物的恢复创造条件。我国城市超过90％的河湖水体存在不同程度的污染，而环保清淤是通过直接清理污染底泥、去除河湖污染最直接的手段之一，而且我国清淤量逐年增加，已在太湖、巢湖、滇池在内的100多个河湖水库的富营养化控制、黑臭治理与生态修复中发挥了一定的积极作用。
国内外常见的淤泥处理处置方式主要为堆场堆存、土地利用和建材利用等，我国目前主要以脱水填埋或堆场堆存为主，占用大量土地资源。土地利用多用于污染物含量较低的疏浚淤泥，避免因较高含量的重金属、病原体等有害成分造成的环境风险，存在一定的局限性。建材利用一方面可以实现对淤泥污染物的有效封固，同时也能实现底泥的资源化利用，因而受到越来越多的关注。
淤泥的主要成分为SiO2和Al2O3等氧化物，含量在40％-73.63％和10.09％-20.30％，其中67％以上的淤泥中SiO2含量大于60％，同时含有一定量的Na2O、K2O、CaO、MgO等氧化物，属于建材硅酸盐类原料，但由于水体污染物的进入，常常使其含有机物、重金属、病原体等有害成分。如清淤淤泥不进行处理，直接采取堆场堆存，一方面是长期占用大量土地资源；另一方面因含水率高，易对环境和人类生存带来威胁；而且随着雨水的冲刷，污染物易随雨水带入河湖，造成二次污染。早期常用的河湖淤泥处理处置方法有农用、焚烧或者填埋。其中，农用主要影响因素为淤泥中的重金属，焚烧的关键问题是一次性设备投资和运营成本高，而填埋易导致水污染并引起滑坡等填埋场的工程灾害，这些方法或多或少存在一定的局限性。因此，淤泥资源化利用是从根本上解决解决淤泥出路的必然选择，目前常用的河湖淤泥资源化利用研究主要集中在土地利用、填方材料、建筑材料三个方向。土地利用适用于污染程度较低的疏浚淤泥，目前已经得到应用；填方材料关键因素为固化预处理，目前国外淤泥固化技术已趋成熟，并在工程中得到了广泛应用，如日本固化后用于人工岛、印尼用于高速公路建设、新加坡用于机场等部分建设工程，而我国暂无大规模工程应用。本发明使用的淤泥为太湖淤泥，含有铬、铅、铜、镍、汞等重金属。
建筑垃圾指人们在从事拆迁、建设、装修、修缮等建筑业的生产活动中产生的渣土、废旧混凝土、废旧砖石及其他废弃物的统称。建筑垃圾由多种物质无规则掺杂混合以形成，导致建筑垃圾难以直接再次利用，因此，通常建筑垃圾多以填埋处理为主，然而将建筑垃圾填埋在土壤中，会影响土壤的种植能力，产生土壤污染，而建筑垃圾多以难以降解的材料为主，其产生的污染将是长久的，且随着建筑垃圾越来越多，污染将越发严重。
因此，建筑业发展产生大量建筑垃圾，海绵城市建设中清淤治水产生大量疏浚淤泥，亟需一种资源再利用的方法以解决上述建筑垃圾及疏浚淤泥资源。
一方面，建筑业发展产生大量建筑垃圾，海绵城市建设中清淤治水产生大量疏浚淤泥，当前的主要处置方式是固废填埋。填埋这些固废，占用大量土地。
另一方面，交通运输业需要大量沙、石、水泥，这些原料的生产过程中消耗了大量能源，增加碳排放。
使用固废为原料生产路基材料既消耗了垃圾又获得建筑材料，具有变废为宝，保护环境，降低碳排放的优点。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，以建筑垃圾破碎筛分的粉料和疏浚淤泥为原料，加入固废抗水塑型剂、石灰、水泥，混合、压实、养护后制得路基材料，具有成本低廉、力学指标好和节能环保等特点。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法,包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破碎筛分的粉料和疏浚淤泥以一定的比例混合均匀，制成复合粉料；
(2)在复合粉料中加入一定的石灰，混合均匀，摆放一段时间，得到闷灰粉料；
(3)把抗水塑型剂、适量的水和水泥加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护。
进一步优选地，所述步骤(1)中建筑垃圾和疏浚淤泥的质量比为:1：0.5-2。
进一步优选地，所述步骤(2)中复合粉料与石灰的质量比为：1：0.01-0.08。
进一步优选地，步骤(3)闷灰粉料、抗水塑型剂、水和水泥的质量比为：1：0.0003-0.01：0-0.05：0.01-0.1。
本发明的有益效果：
本发明提供一种使用疏浚淤泥和建筑垃圾为原料，加入抗水塑形剂和辅助材料制备新型路基材料的方法。本发明使用石灰对建筑垃圾-淤泥混合粉料预处理过程中，将重金属固化在复合粉料中，抗水塑型剂加入到复合粉料后，形成笼状有机膜，包裹住粉料颗粒，有机膜具有抗水性，固废资源化得到的材料具有抗水性，避免重金属离子溢出，保护了环境，水泥的加入填充在建筑垃圾-淤泥复合粉料颗粒间的缝隙中，增强材料密实度和力学性质。与现有技术相比，使用疏浚淤泥和建筑垃圾为原料生产新型路基材料既消耗了垃圾又获得建筑材料，具有变废为宝，保护环境，降低碳排放的优点。与传统的水稳层相比，新型路基材料无侧限抗压值高，价格低廉。
附图说明
图1为本发明实施例制备的土方件表观图片；
图2为本发明实施例制备的土方件浸泡24小后的外观图片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中疏浚淤泥为风干的太湖淤泥；抗水塑型剂为安徽智汇环保路基新材料有限公司生产的抗水塑型剂强基1号；使用的水为自来水，pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.450ppm)，铬(0.003ppm)，镍(未检出)，铅(未检出)，铜(未检出)，汞(未检出)。
实施例1
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(500g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(45g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1.5g)、水(7.5g)和水泥(45g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度5.02MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.446ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.43％。
实施例2
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(2g)、水(10g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度4.83MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.448ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.58％。
实施例3
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(2000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(90g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(3g)、水(15g)和水泥(90g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度4.75MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.445ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.51％。
从实施例1-3可以看出建筑垃圾与风干的太湖淤泥的质量比控制在1:05～2的范围内，生产的新型路基材料具有较好无侧限抗压强度，重金属没有溢出，吸水率较低。在以后的实施例中按照建筑垃圾与风干的太湖淤泥的质量比为：1:1进一步论述。
实施例4
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(0.6g)、水(10g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度4.48MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.450ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.89％。
实施例5
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(20g)、水(10g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度6.23MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.449ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.12％。
从实施例2、4、5可以看出建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与强基1号的质量比控制在1:0.0003～0.01的范围内，生产的新型路基材料具有较好无侧限抗压强度，重金属没有溢出，吸水率较低。在以后的实施例中按照建筑垃圾与风干的太湖淤泥的质量比为：1:1；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与强基1号的质量比为：1:0.0005进一步论述。
实施例6
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(100g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度5.54MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.432ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.21％。
实施例7
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(0g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度5.74MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.444ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.92％。
从实施例2、6、7可以看出建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与水的质量比控制在1:0～0.05的范围内，生产的新型路基材料具有较好无侧限抗压强度，重金属没有溢出，吸水率较低。在以后的实施例中按照建筑垃圾与风干的太湖淤泥的质量比为：1:1；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与强基1号的质量比为：1:0.0005；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与水的质量比为1:0.005进一步论述。
实施例8
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(10g)和水泥(20g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度4.98MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.450ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.72％。
实施例9
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(60g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(10g)和水泥(200g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度6.34MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.449ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.20％。
从实施例2、8、9可以看出建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与水泥的质量比控制在1:0.01～0.1的范围内，生产的新型路基材料具有较好无侧限抗压强度，重金属没有溢出，吸水率较低。在以后的实施例中按照建筑垃圾与风干的太湖淤泥的质量比为：1:1；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与强基1号的质量比为：1:0.0005；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与水的质量比为1:0.005；建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与水泥的质量比控制在1:0.03进一步论述。
实施例10
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(20g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(10g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度5.82MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.446ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.60％。
实施例11
将建筑垃圾破碎筛分的粉料(1000g)、风干的太湖淤泥(1000g)混合均匀，制成复合粉料；在复合粉料中加入石灰(160g)，混合均匀，摆放5天，得到闷灰粉料。把强基1号(1g)、水(10g)和水泥(60g)加入到闷灰粉料中，搅拌均匀、压实、养护7天，样品块件放入自来水中浸泡1天，测得无侧限压缩强度5.46MPa。浸泡土块的水的pH值和重金属含量分别为：pH＝6.9；重金属离子含量：铁(0.449ppm)；铬(0.003ppm)；镍(未检出)铅(未检出)；铜(未检出)；汞(未检出)。吸水率：1.55％。
从实施例2、10、11可以看出建筑垃圾-风干的太湖淤泥复合粉料与石灰的质量比控制在1:0.01～0.08的范围内，生产的新型路基材料具有较好无侧限抗压强度，重金属没有溢出，吸水率较低。说明风干的太湖淤泥中的重金属可以很好被固化在新型路基材料中。
将本发明制备的土方件在水中浸泡24小后的外观，如图2所示，可以看出，水清澈，说明没有物质溢出，土方棱角分明，外观保持非常好，说明对水吸收非常小。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，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 (4)

1.一种利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将建筑垃圾破碎筛分的粉料和疏浚淤泥以一定的比例混合均匀，制成复合粉料；
(2)在复合粉料中加入一定的石灰，混合均匀，摆放一段时间，得到闷灰粉料；
(3)把适量的抗水塑型剂、水和水泥加入到闷灰粉料中，混合均匀、压实、养护。
2.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，其特征在于，所述步骤(1)中建筑垃圾和疏浚淤泥的质量比为:1：0.5～2。
3.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，其特征在于，所述步骤(2)中复合粉料与石灰的质量比为：1：0.01～0.08。
4.根据权利要求1所述的利用疏浚淤泥和建筑垃圾生产路基材料的方法，其特征在于，所述步骤(3)闷灰粉料、抗水塑型剂、水和水泥的质量比为：1：0.0003～0.01：0～0.05：0.01～0.1。
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