CN1922117A - 基于污泥及污泥废弃物的建筑材料 - Google Patents

基于污泥及污泥废弃物的建筑材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包括污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、粘结剂、粘结剂延迟剂、任选地一种或多种其它组分的建筑材料。本发明还涉及制备固体建筑材料的方法，及建筑材料在基础建设项目中的用途。

Description

基于污泥及污泥废弃物的建筑材料
技术领域
本发明涉及基于诸如疏浚材料的污泥或尾渣材料的建筑材料。
背景技术
排水沟和港口需要经常疏浚，以保持它们敞开。从水中疏浚出来的材料通常被认为是废物。传统上所述材料被排放掉，没有任何的进一步利用。
由于近年来增强的生态意识，存在对疏浚材料进行处理、以便可以有利地利用它的增加的兴趣。
WO 02/074391描述了一种处理疏浚材料的方法，其中在高温下，疏浚材料与石灰基粘结剂被混合。所述石灰基粘结剂的添加条件导致含水量及原疏浚材料体积的减小。冷却后，螯合剂被加入，导致疏浚材料的净化和固化。所述固体材料据报道适宜于作为复合材料的填料。
JP-A 58 079 859的摘要描述了一种混凝土混合物，在其它组分中其包括污泥、水泥、发泡剂、柠檬酸盐、沙子及相对少量的水。没有提及所述混凝土混合物是流体。另外，没有描述将纤维材料加入混合物中。
SU-A 1 557 127的摘要涉及一种混凝土混合物，其具有减少的水消耗的优点。所述混合物包括其它组分中的水泥、铝土矿污泥、粘结剂及木素磺酸盐。其含水量相对较低(23.1-26.3％)。没有提及所述混凝土混合物是流体的。另外，没有描述向混合物中添加纤维材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于从污泥或尾渣制备建筑材料、而不需要温度处理来降低含水量的方法，和提供一种优选允许灵活使用、尤其是在民用工程领域中的材料。
现在，惊奇的发现是，可以提供一种基于污泥或尾渣材料的建筑混合物，其保持为流体一段足够长的时间，以便于其应用。
具体而言，本发明提供了控制重要参数的可能性，例如从本发明的流体混合物可以得到的固体建筑材料的机械强度、承载强度、比重刚度、渗透性、加工性和/或成本。
因此，本发明涉及一种流体建筑混合物，其包括污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、粘结剂、粘结剂延迟剂、及任选的一种或多种其它组分，尤其是发泡剂和/或加重材料。
本发明还涉及一种从所述流体混合物制备固体建筑材料的方法，以及可以通过这种方法得到的固体建筑材料。
附图说明
图1所示为本发明的混合物在流体阶段、塑性阶段(在加入粘结剂引发剂后)及在硬化阶段中的剪切强度。
图2所示为本发明的两种不同建筑材料作为流过体积次数函数的渗透率。
已发现，可以非常便利地控制以上所述的一个或多个参数。
图3所示为根据本发明的基础结构构件(element)。
具体实施方式
已发现本发明的建筑混合物或固体建筑材料非常适合用于提供基础结构构件。这种构件的优选实例选自以下组中：道路、停车场、机场跑道、码头、海堤、河堤、堰堤、公路堤、铁路堤、水坝、声障物及土地开垦项目。
还另外发现本发明的固体建筑材料特别适合作为镇重物，特别是作为船的镇重物、起重机的平衡物、或者用于水下管道或水下建筑的镇重物。
本发明的建筑混合物在环境条件下在足够长的时间内保持为流体(所以它保持为可泵送或可倾倒)，优选至少2小时、更优选至少1天，以使所述材料可灵活地进一步加工成为固体材料。这使得可以在不同于制备固体材料场合的情况下制备混合物。原则上，它甚至允许在民用工程应用中直接使用所述流体混合物。它还允许在大的主批次中制备流体，并从所述批次提供具有不同性质的不同固体材料。
所述流体混合物可以保持为流体4周或更长(在不存在粘结引发剂时)。实际中，优选其保持为流体约1天，直到多至约1周。
术语流体在这里所定义为是可倾倒的和/或可泵送的。具体而言，当组合物的剪切强度为小于250Pa时，其就被认为是流体，该剪切强度在Haake旋转粘度计上测量(温度25℃，转子：FL10，转速：10转/分钟)。
这里使用的术语污泥在广义上是包含颗粒无机矿物材料(尤其是基于硅石的)和水的分散体。术语污泥尤其包括疏浚材料。所述污泥通常包含泥浆作为主要组分。或者或另外，它可以包含泥沙、粘土、沙子和/或其它粒状材料。
这里所用的术语尾渣材料定义为从采矿、磨坊、研磨加工或其它污泥工业废物得到的污泥材料。
除非另外说明，术语污泥包括污泥、尾渣材料和疏浚材料。
术语环境条件在这里尤其用来描述其中所述材料进行加工的环境温度。优选该温度在约0℃至约30℃。
本发明的流体建筑混合物可以通过将污泥或尾渣材料、粘结剂、粘结剂延迟剂及一种或多种任选的组分混合在一起而得到。
优选的混合步骤是在混合粘结剂之前，将污泥与延迟剂混合。
另一优选的混合步骤为在混合延迟剂之前将污泥与粘结剂混合。
在两种混合步骤中，其它组分通常在污泥、粘结剂和延迟剂混合后加入。
本发明的方法可以非常适合于在环境条件下进行。
所述污泥或尾渣材料的另外的优点是，通常其不需要在混合组分之前进行预处理。尤其是，所述污泥或尾渣材料可以进一步进行加工，不用进行脱水。
在污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)包含不需要的宏观物体(如砖、bikes及类似物、家用器材、包装材料)时，可以在混合前从污泥或尾渣材料中将这些材料除掉。如果其尺寸为大于约5cm(最大直径)或更大，这种物体优选至少部分去除。
任选地，将有机污染物从污泥、尾渣材料或混合物中除掉，优选通过充气除掉。虽然可以使用没有预处理过的污泥来除掉污染物如重金属、有机化合物如矿质油、PCB(多氯联苯类)、PAC(多芳烃)等。
建筑混合物中污泥的量优选为至少约50体积％、更优选至少约65体积％。优选所述量不超过98体积％，更优选少于约95体积％。
混合物中粘结剂的量优选为污泥的约50-400kg/m3。对于高的强度和/或E模量，粘结剂的量优选为相对较高，具体而言约100kg/m3或更高，更具体而言约200kg/m3或更高。
尤其是对用于基础结构应用中的基础材料，优选粘结剂的量为污泥的至少约75kg/m3。
具体而言，对于建筑目的，优选粘结剂的量为少于200kg/m3污泥，更优选约100kg/m3或更少，尤其是在要求高的渗透率，和/或如果需要混合物保持可泵送相对较长的时间时。
原则上，可以使用任何类型的无机材料用粘结剂。特别适合为包含钙氧化物的粘结剂。优选的粘结剂包括粉煤灰、水泥和石灰基粘结剂(例如氧化钙、氧化镁、硅石、氧化铁、氧化铝)。在优选的实施方案中，使用第二材料(即废物)作为粘结剂。例如富含钙氧化物的粉煤灰-尤其是粉煤灰非常合适。
为了保持良好的初期流动性，建筑混合物中水的量(污泥加上任选的额外添加的水)通常为基于所述混合物总重量的多于30重量％。为方便加工(泵送、倾倒)和/或方便运输(提供具有低密度的材料)，水的量优选为至少约40重量％、更优选至少约50重量％、尤其至少约60重量％。
由于实际的原因，水的量通常少于90重量％、优选约85重量％或更少、更优选约80重量％或更少、尤其约75重量％或更少。
就水与粘结剂的重量比而言，当所述比例为大于1时得到了良好的结果。优选所述比例为1.5至10，更优选2至9。
另外，粘结剂延迟剂存在于本发明的混合物中。这种试剂减缓或抑制混合物的固化。适宜的粘结剂延迟剂在本领域中是已知的。水泥延迟剂和混凝土延迟剂特别合适。适宜的延迟剂包括可以妨碍水泥的水合作用，例如柠檬酸盐等的化合物。优选的粘结剂延迟剂包括多磷酸盐、磺化萘及木素磺酸盐。
技术人员可以知道如何选择具体的粘结剂延迟剂和适宜的浓度，以基于普通常识和这里所披露的信息来控制加工性(混合物保持为流体的时期)。在浓度为基于所述污泥重量的至少约0.1重量％时，得到了良好的结果。从技术的观点看，上限不特别关键。在浓度为至多约1重量％或更多时，得到了良好的结果。
优选发泡剂是存在的，尤其是为了控制所述混合物(及可以由其制造的固体材料)的比重。发泡剂的存在还可用于通过固化本发明的流体混合物而控制可以得到的固体建筑材料的渗透率(尤其是对于水和/或油)。
所述发泡剂优选以有效量存在，以导致混合物的发泡，例如在混合、暴露在空气中或原位生成气体之后。技术人员可以基于发泡剂、其它组分的性质及所要求的效果而知道如何选择合适的浓度。当存在时，发泡剂的浓度优选为至少0.5kg/m3，更优选为至少2kg/m3。除了有助于提供相对轻重量的材料外，所述发泡剂可以用于控制材料的一个或多个其它性质。尤其是，发泡剂可以有助于增加破裂时的伸长率、增加渗透率和/或用于保持流动性一段延长的时间。
对于含有以污泥总重量计至多约5kg/m3的混合物时，得到了非常好的结果。
泡沫体的含量可以在宽的范围内选择，这取决于要求的性质。在优选的实施方案中，流体混合物中的泡沫体含量为至多50％(体积/体积)。发泡混合物的泡沫体含量优选为至少20％，虽然可以选择更低的含量。泡沫体含量这里定义为混合物中气相的体积百分数。
适宜的发泡剂在本领域中是已知的，其包括表面活性剂。特别适宜的是通常用于混凝土发泡的发泡剂。所述发泡剂可以是阴离子或阳离子的。
优选的发泡剂为磺化的烷基化合物。使用选自磺基羟基聚(氧代烷基二基)-(C10-C16)烷基醚-尤其是磺基羟基聚(氧代-1，2-乙烷二基)-C10-C16-烷基醚-以及烯烃磺酸盐，尤其是C14-C16的烯烃磺酸盐化合物，得到了非常良好的结果。优选使用烷基磺酸化合物的钠盐。
另一类优选的发泡剂为含氮表面活性剂，尤其是三烷基氨基氧化物。使用椰油烷基二甲基氨基氧化物(cocosalkyldimethylaminoxide)实现了非常好的结果。
含有泡沫体的混合物的优点在于形成多孔结构的可能性，由此污染物-其可以存在于污泥中用作原料-可以在受控的情况下被沥滤出。
优选存在加重材料，以提供相对高的比重。
所述加重材料通常具有比总混合物(或固化的结构材料)的平均比重更高的比重。优选加重剂的比重为大于2500kg/m3。所述比重可以高达5500kg/m3或更高。加重材料的优选实例为沙子、重晶石、赤铁矿和磁铁矿，因为它们具有非常高的比重。在希望使用固体建筑材料作为镇重物材料时，使用这种高比重材料为尤其优选。
为了增加从本发明的流体建筑混合物可以得到的固化建筑材料的强度和/或渗透性，优选存在纤维材料。
为了赋与额外的强度，发现选自以下组中的纤维非常适合：金属纤维(尤其是铁/钢)、聚合物纤维和玻璃纤维。
为了有利的渗透性和/或增加E模量，使用有机纤维材料-例如木纤维(尤其木屑、锯屑)、泥煤尘、毛、芦苇、稻草、亚麻、干草、其它(干燥的)树叶材料、及聚合物纤维得到了非常好的结果。
通过添加纤维材料，大于10-9m/s、特别是约1×10-8m/s至约1×10-4m/s、更特别1×10-7m/s至约5×10-5m/s(固化材料)的透水性是可行的。
已发现木纤维(例如锯屑)和干燥的草(干草)特别适合于提高透水性和/或E模量。
已发现泥煤尘特别适合于增加E模量和/或保持可泵送混合物一段延长的时间。例如，已发现可以保持含有约100-200g/l泥煤尘的可泵送混合物5周或更长的周期。
如果存在纤维，本发明的各种固体建筑材料的建筑混合物中纤维的量优选为约1-100kg干材料/m3，优选至少10kg干材料/m3。
为了实现固化材料中高度满意的渗透率，已发现特别有利的是提供同时具有发泡剂和纤维材料的混合物。已发现这种组合可以增强材料中开孔的出现，因而有助于材料的渗透性。
如上所指出，本发明的流体建筑混合物可以非常适合地用于制备固体建筑材料。
这种方法通常涉及固化所述的流体建筑混合物。固化优选通过添加粘结剂引发剂至所述流体建筑混合物中来实现。引发剂的量可以在宽广范围内选择。优选所述粘结剂引发剂以有效量加入，以导致在加入后10秒钟至3天内在环境条件下固化。
通过以下方法已得到了非常好的结果，其中所述粘结剂引发剂的添加量为约25至约250kg/m3污泥，特别是50-150kg/m3。
原则上可以使用任何粘结剂引发剂来增强粘结剂的粘结。选自以下组中的粘结剂引发剂实现了非常优良的结果：水玻璃和碱性氢氧化物。
特别优选的是氢氧化钠、氢氧化钾和铝酸钠，因为这些材料产生高的pH，而据发现这对于粘结过程是有利的，尤其是当与作为粘结剂的粉煤灰组合使用时。
可以在固化期间或固化之后使所述材料颗粒化。
固化可以在模具中进行，以制造成型的物件(例如monolyte)，例如板、砖(brick)或块料(block)。
如所指出的，可以特别为多孔结构提供发泡剂(，提供气鼓泡，形成至少部分孔隙)，虽然也可以在不存在发泡剂的情况下提供多孔结构体(由于在液体混合物中存在水，在固化后其可以漏出)。
孔隙率可以在宽的范围内选择，例如5至90％，优选至多75％。多孔固体建筑材料的特别的优点在于相对低的比重，而无论孔的类型(闭合的或开放的/相互连接的孔)。
所述孔隙率优选使得对于水的渗透率根据Darcy为10-4m/s至10-11m/s。如上所述，满意的孔隙率和渗透率可以通过提供由发泡剂和/或纤维制得的固体材料的混合物来实现。
发现具有渗透率小于10-7m/s的孔隙率的建筑材料非常适合用于绝缘材料。
开孔的优点在于它赋与对水和/或其它化合物的渗透性。这是有利的，因为它使得所述材料可以在其应用后，例如在基建项目中就地进行清理。如果这种性质是需要的，那么优选为使所述材料具有至少10-7m/s、更优选至少约10-6m/s的透水率的孔隙。
特别是当其被用于基本水平的结构(例如道路工程、机场跑道、停车场等)，这种渗透率可以进一步提供使得雨水可以从所述结构转移、而不是在表面形成积水的优点。
根据本发明，优选的基础结构允许就地除掉不需要的(尤其是有毒或另外有害的)组分，其可以从基于污泥的建筑材料沥滤出。特别地，这种建筑为基本上水平的结构。
在一个实施方案中，如图3中所示，所述基础结构包括在可渗水的支撑层2上的可渗水的上层1，所述支撑层包括本发明的固体建筑材料，排水沟3用于使得从上层来的水渗透穿过载体层、并从所述层排掉，其中所述排水沟与至少一个供给(provision)(例如图3中的6、7和8)流体相连，以便从渗透穿过所述层的水中除掉某些组分。
上层1可以是适合作为用于具体应用上层的任何渗水层。它可以是例如沥青层或混凝土层，用于道路、机场跑道或停车场的表面层。原则上，所述表面层可以包含本发明的建筑材料。
所述基础建设可以进一步在支撑层以下包括可渗水的底基(图3中的4、5)。这种层在本领域中是已知的。在此情况下排水沟与所述底基流体相连。
用于从水中除去组分的供给可以是用于除去具体组分的任何系统，该组分可以从所述基础结构构件沥滤出。优选地，所述供给包括用于除去选自以下组中的至少一个组分的系统：重金属、PAK、PCB和矿质油。所使用的系统可以基于本领域中的已知系统。
非常适合地，所述基础结构构件包括过滤物6，其包括用于待除组分的吸附剂。合适的吸附剂在本领域中是已知的，并且包括活性炭、铁和泥煤。举例来说，使用泥煤过滤物已实现了良好的结果，通过它，多于99％的重金属、PAK、PCB和/或矿质油被从水中除掉了。进而，泥煤过滤物可以被用来中和从支撑层渗透的通常为碱性的水。
另一类合适的过滤物是沼生植物过滤物(图3中的7)，例如在www.duurzaamwater.N1、www.helofvtenfilter.nl、Handbook ofgroundwater remediation using permeable reactive barriers-Applicationsto radionuclides，trace metals，and nutrients(ISBN0-12-513563-7)Naftz等，Acedemic Press，2002，Afstromend wegwater，Commisse integralWaterbeheer，april 2002中所描述的。
沼生植物过滤物在本领域中是已知的。沼生植物过滤物是其中将沼生植物(例如芦苇、宽叶香蒲)用于净化水的过滤物。所述沼生植物通常生长在沙子等中。优选地，所述过滤物就是所谓的根区过滤物。这里，待净化的水流过(在所述植物的根之间)生长所述沼生植物的所述材料。在这样的过滤物中，不需要活水。
沼生植物过滤物的作用主要是基于所述沼生植物所生长土壤中细菌的活性。细菌生长受沼生植物存在的刺激。细菌允许水中有机组分的需氧矿化。进而，重金属和含氮化合物可以在这种过滤物中被吸附。
沼生植物过滤物7优选位于另一个过滤物的下游，例如具有用于所述组分的吸附剂的过滤物6。此时，该第一过滤物可被用于除掉大块的所述组分。
另外，厌氧区8可以存在于优选沼生植物过滤物的上游(如果存在)，和/或在第一过滤物7(例如泥煤过滤物)之后。厌氧区在本领域中是已知的，例如源自Technical and Regulatory Guidance Document forConstructed Treatment Wetlands，IRCT Wetland Team，2003年12月。所述厌氧区可以与排水沟3(如果不使用过滤物7)或与过滤物7的出口通过排水沟9(如图3中所示)直接流体连通。
所述厌氧区通常包括用于容纳水的蓄水池，例如沟渠。所述蓄水池包括通常位于所述蓄水池或接近其底部的厌氧层，其中存在用于有机物至CO2和/或甲烷分解的条件。另外，硝酸盐可以被转变为氮气。而且，营养物如磷酸盐和/或氨可被厌氧细菌利用形成生物质。硫酸盐可以被转变为硫化物，例如在Desulfovibrio和/或Desulfobacter的存在下。硫化物可以有助于固定重金属。
本发明的基础建设构件的优点在于其适合于就地清理。由此，固体建筑材料可以根据本发明而制备，所述固体材料基于污染的污泥，该建筑材料在基础建设构件的寿命期间被清理，在其寿命的末期(其可以是在50-60年或更长之后)，所述构件可以被拆除，而固体材料可以被置放作为具有低含量污染组分的一类材料，或可以作为相对干净的建筑材料重新使用。
现在将通过以下实施例来举例说明本发明。
实施例1：
使用以下组分制备混合物：
-1m3污泥(疏浚材料)
-150kg粘结剂(CEM III/B 42，5，conform NEN-EN)
-4kg粘结剂延迟剂(Addiment HM/VTTM(供应商：Sica/Addiment)
通过混合5分钟得到保持为液体至少48小时的底物薄浆。
在与85kg水玻璃(32％)混合后，得到了如图1中所示的硬化曲线：
图1是典型的硬化曲线，其中在加入引发剂后，混合物保持液态一段相对较短的时间，然后在加入后几秒至30分钟后开始固化。
塑性阶段(材料具有粘土状行为)优选设定在15分钟与3天之间。该设定时间取决于粘结剂的类型，以及粘结剂、延迟剂及引发剂的量。
实施例2：
考察几种类型的纤维材料的作用。具有以下组分的混合物：
-1m3污泥(疏浚材料)
-200kg粘结剂(CEM III/B42，5，conform NEN-EN)
-4kg粘结剂延迟剂(Addiment HM/VTTM(供应商：Sica/Addiment)
-50kg纤维材料(干草或锯屑)
混合5分钟。然后加入0.5m3的泡沫体。
制备另一混合物，其包括除所述纤维以外的所有组分。
加入引发剂使混合物固化。固化速度不受或几乎不受纤维材料的存在的影响。
纤维材料 强度(kPa) E模量(MPa)   断裂伸长率(％)   渗透率(m/s)
  无   567   46   6.1   1.8×10-9
  锯屑   577   69   5.9   3.6×10-5
  干草   590   80   6   9×10-6
结果显示，纤维材料对E模量具有积极的影响，同时保持良好的强度。而且，包含锯屑的材料和包含干草的材料渗透率增加。
监测渗透率、pH和电导率，作为材料流过水的次数的函数(每一次的体积对应于所述材料的孔隙体积)。
渗透率使用三轴单元测量，在各个方向的压力为20kPa，该压力与1m的土壤柱的压力相对应。在多于60次的流过试验后如上表中所示，渗透率保持在一定水平。
pH显示分别从12.3降至11.2(锯屑)、从11.8降至11.0(干草)。
电导率曲线如图2中所示。上面的曲线涉及包含干草的材料，下面的曲线为包含锯屑的材料。曲线显示电导率急剧下降，直至达到平衡(两种材料为约750μS/cm)。从曲线轮廓可以推断，尤其是在第一二个流过试验期间，大量溶解的组分从材料中被与流动相关的脱除所除掉，而不是通过沥滤；随着曲线变为平坦并接近平衡，与扩散相关的脱除变为清除材料的主要清除因素。

Claims (29)

1.一种流体建筑混合物，其包括：(i)污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、(ii)粘结剂、(iii)粘结剂延迟剂、任选的(iv)发泡剂、和任选的(v)加重材料。
2.权利要求1的建筑混合物，其包括纤维材料。
3.权利要求2的建筑混合物，其包括至少一种选自以下组中的纤维材料：金属纤维、聚合物纤维、玻璃纤维和有机纤维，优选地选自有机纤维，更优选地选自木纤维、毛、芦苇、稻草、干的草(干草)及亚麻。
4.前述权利要求之一的建筑混合物，其中存在水，水与粘结剂的重量比为大于1，优选1.5-10，更优选2-9。
5.前述权利要求之一的建筑混合物，其中在所述混合物中粘结剂的量为约50至约400kg/m3污泥，优选约75至约200kg/m3污泥。
6.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述粘结剂选自以下组中：粉煤灰、水泥和基于石灰的粘结剂(例如氧化钙、氧化镁、硅石、氧化铁、氧化铝)，优选选自粉煤灰。
7.前述权利要求之一的建筑混合物，其中在所述建筑混合物中的污泥量为至少约50体积％，优选50-98体积％，更优选约65-95体积％。
8.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述粘结剂延迟剂以有效的量存在，以保持所述混合物在环境条件下从其制备起至少1天可泵送。
9.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述粘结剂延迟剂选自以下组中：多磷酸盐、磺化萘及木素磺酸盐。
10.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述发泡剂以有效量存在，以导致所述混合物发泡，优选其量为0.5至约5kg/m3污泥。
11.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述发泡剂选自以下组中：烷基磺酸盐和含氮的表面活性剂，优选选自以下的发泡剂：磺基羟基聚(氧代-1，2-乙烷二基)-C10-C16-烷基醚(例如钠盐)；椰油烷基二甲基氨基氧化物和烯烃(C14/C16)磺酸钠。
12.前述权利要求之一的建筑混合物，其中所述加重材料选自比重高于所述混合物的平均比重的矿物质，优选地选自以下组中：重晶石、赤铁矿和磁铁矿。
13.一种制备前述权利要求之一的流体建筑混合物的方法，其包括混合污泥或尾渣材料、粘结剂、粘结剂延迟剂、任选的发泡剂及任选的加重材料。
14.权利要求13的方法，其中在混合前，将不需要的宏观物体(如砖、bike及类似物、家用器材、包装材料)从污泥或尾渣材料中除掉。
15.权利要求13或14的方法。其中有机污染物-尤其是氧化性污染物-被从所述污泥、尾渣材料或混合物中除掉，优选通过充气除掉。
16.一种制备固体建筑材料的方法，其包括固化前述权利要求之一的流体建筑混合物。
17.权利要求16的方法，其包括向所述流体建筑混合物中添加粘结剂引发剂，由此导致所述混合物的固化。
18.权利要求16或17的方法，其中所述粘结剂引发剂以有效量添加，以导致在环境条件下加入后10秒钟至3天内固化。
19.权利要求16-18之一的方法，其中所述粘结剂引发剂的添加量为约25至约250kg/m3污泥。
20.权利要求16-19之一的方法，其中所述粘结剂引发剂选自以下组中：水玻璃、碱性氢氧化物(例如氢氧化钠、氢氧化钾和铝酸钠)。
21.权利要求16-20之一的方法，其中在固化后使所述建筑材料颗粒化。
22.通过权利要求16-20之一的方法得到的固体建筑材料(尤其是砖、块料或颗粒材料形式的)。
23.权利要求20的固体建筑材料，其具有闭合和/或开放的孔隙，孔隙率为至多75％。
24.权利要求20或21的固体材料，其透水率为10-4m/s至10-11m/s(根据Darcy)，优选为10-4m/s至10-7m/s。
25.权利要求1-15之一所定义的流体建筑混合物，或权利要求16-24之一所定义的固体建筑材料用于提供基础结构构件的用途。
26.权利要求25的用途，其中所述基础结构构件选自以下组中：道路、停车场、机场跑道、码头、海堤、河堤、堰堤、公路堤、铁路堤、水坝、声障物及土地开垦项目。
27.包括权利要求1-12之一所定义的可泵送的流体建筑混合物、或包括权利要求22-24之一所定义的固体建筑材料的基础结构构件。
28.权利要求27的基础结构构件，其包括可渗透水的上层(1)(例如沥青层)、可渗透水的支撑层(2)、所述支撑层包括权利要求22-24之一所定义的固体建筑材料，用于使从上层(1)通过支撑层(2)渗透的水从所述层排掉的排水沟(3)，其中所述排水沟(3)与供给(6、7、8)流体连通，以除去穿过所述层渗透的水中的组分。
29.权利要求22-24之一所定义的固体建筑材料作为镇重物的用途，特别用于船的镇重物、起重机的平衡物、或用于水下管道或水下建筑的镇重物材料的用途。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102287052A (zh) * 2011-05-26 2011-12-21 昆明二建建设（集团）有限公司 生态墙体的施工方法
CN102535725A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 大连工业大学 一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法
CN102826797A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 北京仁创科技集团有限公司 含有污泥和建筑垃圾的建筑材料组合物以及建筑材料
CN104213535A (zh) * 2014-08-28 2014-12-17 重庆三峡学院 一种防蒸发发电浮板
CN104446248A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 安徽汉锦新型节能材料有限公司 一种含有亚麻屑的混凝土
CN104529308A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 合肥宝丽环保科技有限公司 免烧砖的制备方法
CN104609786A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 枞阳县天筑新型建筑材料有限公司 一种防寒室外用混凝土
CN105801165A (zh) * 2016-02-29 2016-07-27 南京航空航天大学 用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法
CN105837246A (zh) * 2016-03-25 2016-08-10 盐城工学院 一种透水固化流态泥及其制备方法
CN107663077A (zh) * 2017-11-08 2018-02-06 邓凌霄 一种以污泥为原料的高强度保温烧结砖的制备方法
CN107673721A (zh) * 2017-10-31 2018-02-09 桂林市漓江机电制造有限公司 一种纤维增强的建筑材料
CN108291381A (zh) * 2015-09-18 2018-07-17 Ihc荷兰Ie有限公司 用于形成开垦结构的方法和系统
CN108609817A (zh) * 2018-04-19 2018-10-02 广州市永蓝环保科技有限公司 一种河道污泥的固化方法
CN116589255A (zh) * 2023-07-14 2023-08-15 中国建筑第六工程局有限公司 一种基于疏浚淤泥的路面底基层材料及其制备方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101238078A (zh) * 2005-08-12 2008-08-06 M·道森 不依赖石灰的粘性混合物
EP2055685A1 (en) * 2007-11-02 2009-05-06 Stichting Deltares Method for preparing a structure in a body of water.
FR2937266B1 (fr) * 2008-10-17 2011-07-01 Francais Ciments Procede de traitement de sediments marins et utilisation du produit solide obtenu dans des mortiers ou betons
CN101898399B (zh) * 2010-07-23 2013-10-23 深圳市美盈森环保科技股份有限公司 用稻草纤维制备复合包装缓冲材料的工艺
RU2458876C2 (ru) * 2010-11-12 2012-08-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный университет" Вяжущее
CN102674756A (zh) * 2011-02-14 2012-09-19 丘华彪 一种新型环保绿化透水砖及其制造方法
CN102241501A (zh) * 2011-05-19 2011-11-16 江苏聚慧科技有限公司 淤泥快速固化材料
EP2760806A1 (en) 2011-09-26 2014-08-06 Stichting Deltares Process design for solidifying sludge
RU2465236C1 (ru) * 2011-10-24 2012-10-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича
CN103420384B (zh) * 2013-08-08 2014-12-03 陕西科技大学 一种燃煤灰渣固体废弃物的综合利用方法
RU2556547C1 (ru) * 2014-08-25 2015-07-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Сырьевая смесь для изготовления силикатного кирпича, блоков
CN107367414B (zh) * 2017-07-26 2023-06-02 中原工学院 一种硬粘土原状三轴样制备装置及其使用方法
CN109133548A (zh) * 2018-09-04 2019-01-04 张家港江苏科技大学产业技术研究院 一种利用河道生活污泥的矿粉制备方法
CN111620632A (zh) * 2020-05-19 2020-09-04 南京紫晶藤节能科技有限公司 一种绿色节能环保的建筑板材的生产工艺
CN112279615A (zh) * 2020-10-12 2021-01-29 盐城工学院 一种提高泥土砖强度的固化工艺
CN112159180B (zh) * 2020-10-15 2022-04-29 河南理工大学 一种聚合氯化铝废渣再生混凝土路缘石及其制备方法
CN113121155A (zh) * 2021-04-12 2021-07-16 新华盛节能科技股份有限公司 以河湖淤泥为单一原材料的土工聚合物环保节能材料及其制备方法
CN114085054B (zh) * 2021-09-24 2023-03-10 武汉理工大学 一种利用多源固废制备功能型透水材料的方法
CN114890727B (zh) * 2022-05-23 2022-12-06 昆明理工大学 一种高钙硅基固废胶凝材料3d打印的方法
CN116891373B (zh) * 2023-09-11 2023-11-28 河海大学 一种利用碱活化疏浚底泥制备免烧轻质砌块的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5879859A (ja) * 1981-11-02 1983-05-13 昭和電工株式会社 コンクリ−ト体の製造法
SU1557127A1 (ru) * 1987-12-21 1990-04-15 Сибирский автомобильно-дорожный институт им.В.В.Куйбышева В жущее
SU1675270A1 (ru) * 1989-05-23 1991-09-07 Пермский научно-исследовательский институт бумаги Сырьева смесь дл изготовлени облегченных строительных изделий
US5049288A (en) * 1989-06-27 1991-09-17 Halliburton Company Set retarded cement compositions and methods for well cementing
US7128780B2 (en) * 2001-10-05 2006-10-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for producing building materials from raw paint sludge

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102287052A (zh) * 2011-05-26 2011-12-21 昆明二建建设（集团）有限公司 生态墙体的施工方法
CN102826797A (zh) * 2011-06-14 2012-12-19 北京仁创科技集团有限公司 含有污泥和建筑垃圾的建筑材料组合物以及建筑材料
CN102535725A (zh) * 2012-02-17 2012-07-04 大连工业大学 一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法
CN102535725B (zh) * 2012-02-17 2014-08-13 大连工业大学 一种镶嵌纳米二氧化钛的透水砖及其制备方法
CN104213535B (zh) * 2014-08-28 2016-02-03 重庆三峡学院 一种防蒸发发电浮板
CN104213535A (zh) * 2014-08-28 2014-12-17 重庆三峡学院 一种防蒸发发电浮板
CN104446248A (zh) * 2014-11-25 2015-03-25 安徽汉锦新型节能材料有限公司 一种含有亚麻屑的混凝土
CN104529308A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 合肥宝丽环保科技有限公司 免烧砖的制备方法
CN104609786A (zh) * 2015-01-12 2015-05-13 枞阳县天筑新型建筑材料有限公司 一种防寒室外用混凝土
CN108291381A (zh) * 2015-09-18 2018-07-17 Ihc荷兰Ie有限公司 用于形成开垦结构的方法和系统
CN105801165A (zh) * 2016-02-29 2016-07-27 南京航空航天大学 用于路基填筑的混合发泡淤泥轻质透水组合物及制备方法
CN105837246B (zh) * 2016-03-25 2019-01-22 盐城工学院 一种透水固化流态泥及其制备方法
CN105837246A (zh) * 2016-03-25 2016-08-10 盐城工学院 一种透水固化流态泥及其制备方法
CN107673721A (zh) * 2017-10-31 2018-02-09 桂林市漓江机电制造有限公司 一种纤维增强的建筑材料
CN107663077A (zh) * 2017-11-08 2018-02-06 邓凌霄 一种以污泥为原料的高强度保温烧结砖的制备方法
CN108609817A (zh) * 2018-04-19 2018-10-02 广州市永蓝环保科技有限公司 一种河道污泥的固化方法
CN116589255A (zh) * 2023-07-14 2023-08-15 中国建筑第六工程局有限公司 一种基于疏浚淤泥的路面底基层材料及其制备方法
CN116589255B (zh) * 2023-07-14 2023-10-13 中国建筑第六工程局有限公司 一种基于疏浚淤泥的路面底基层材料及其制备方法

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