一种基于骨架结构的室内淤泥固化方法与流程

1.本发明涉及于环境岩土技术领域，具体涉及一种基于骨架结构的室内淤泥固化方法。


背景技术：

[0002][0003]
目前，处理淤泥主要有海洋倾倒、土地填埋、农业肥田、园林绿化和建材利用。其中农业肥田是作为一种传统利用方式，在上世纪六、七十年代比较盛行，随着化肥利用率提高，淤泥肥料化逐渐被大家所淡忘，而且淤泥如果作为肥源直接施于地表不进行覆盖，本身有一定的味道也会影响周边环境；海洋倾倒由于污染海洋已被禁止；土地填埋由于侵占大量土地同时处理不当还可能存在污染地下水等弊端也不宜提倡；随着循环经济理念的发展，淤泥的资源化利用被大家所倡导，例如利用淤泥制作陶粒、砖块等建筑材料，但由于前期需要脱水、固化等处置，处理成本较高，使推广应用受到限制。
[0004]
淤泥具有大孔隙比、高压缩性、高含水量和低承载力的特点，对其固化处理技术成为了不可避免的技术难点，许多专家学者着力于对高性能固化剂的研发，通过对疏浚淤泥的固化，可有效提高土体的强度、变形特性以及渗透性等工程性质；主要通过固化剂种类和添加量来研究固化土的强度增长机理，方式较为单一，成本较高。另外，虽然现有的固化处理手段在一定程度上满足了工程的需要，但由于目前的固化土遇水易软化、膨胀和松散，脱水后容易产生收缩，容易出现裂缝，干湿反复作用下极易崩解，其抗水稳性能较差。此外，在寒冬季节，土壤容易发生冻胀融解，破坏土体内部结构，强度有所下降，反复冻融作用下，土体密度、渗透性、强度等物理力学性质便产生“劣化”。路基、边坡、堤坝等建筑物在反复冻融循环及其它不利因素作用下，会产生冻胀融沉、翻浆、湿陷、渗漏、裂缝、沉陷滑塌和不均匀沉降等病害现象。加之工程施工技术的局限，且面临长期环境因素 (如温度、水分等)的考验，大部分使用于路基、场地的回填材料，应用面非常狭窄，投入产出不成正比。因此，开发一种基于骨架结构的室内淤泥固化方法，旨在减小固化剂用量并有效提高疏浚淤泥强度和耐久性，拓展固化土应用范围，具有一定的工程价值和社会效益。


技术实现要素：

[0005]
本发明为了克服现有技术中稳固化土的遇水易软化、膨胀、松软，脱水易收缩、开裂，冻融易酥碎等问题，引入一种骨架基体材料，从结构上改变固化土以提高强度，增强其水稳定性、抗冻性和耐盐腐蚀性，使疏浚淤泥从无形态的固体废弃物变为稳定性强、利用率高且绿色安全的循环材料。
[0006]
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
[0007]
一种基于骨架结构的室内淤泥固化方法，包括以下步骤：
[0008]
(1)配制土样：称取淤泥土样，采用自然晾干或低于45℃的烘箱将淤泥土样风干，使其含水率在40％以下；
[0009]
(2)制备骨料：将建筑垃圾与煤渣按照一定比例混合，用智能筛分机进行分级破碎，初次破碎至粒径小于20mm，于马弗炉中煅烧后，再通过分级破碎机，并利用自动筛分系统进行智能筛分与传输，获得不同粒径的骨料，并从中选取粒径为0.075-5mm的骨料；
[0010]
(3)制备专用淤泥固化剂：按照混合比例为10：4：2：1：0.05： 1的比例混合水泥、粉煤灰、石灰、硅酸钠、氢氧化钠和硫酸钙，并混合研磨，过450目筛，保留筛下物；
[0011]
(4)陈化闷料：将淤泥土样配制成所需含水率在60％以下，并在该含水率下闷料约2-3d，使得土颗粒疏解，泥团松散，水分均匀；
[0012]
(5)制备淤泥固化土：将专用淤泥固化剂与骨料按照比例掺入淤泥中搅拌均匀，时间控制在5-6min；
[0013]
(6)成型与养护：采用重型击实对淤泥固化土进行击实成型，静置0.5h后脱模，用保鲜膜包裹，之后置于标准养护箱进行养护， 7d后进行指标测试。
[0014]
本发明进一步设置为：在步骤(2)中，所述的煤渣，其含水率不大于2％。
[0015]
本发明进一步设置为：在步骤(2)中，所述的煤渣与建筑垃圾的混合比例为1：20。
[0016]
本发明进一步设置为：在步骤(2)中，所述的马弗炉的煅烧温度为550-600℃，煅烧时间为2.5-3h。
[0017]
本发明进一步设置为：在步骤(3)中，所述的石灰为生石灰氧化钙，其氧化钙含量不低于90％。
[0018]
本发明进一步设置为：在步骤(3)中，所述的水泥为p.o 42.5 的普通硅酸盐水泥。
[0019]
本发明进一步设置为：在步骤(3)中，所述的粉煤灰中烧失量小于5％，二氧化硅不低于50％，氧化铝含量不低于25％。
[0020]
本发明进一步设置为：在步骤(5)中，所述的专用淤泥固化剂掺量为5-10％。
[0021]
本发明进一步设置为：在步骤(5)中，所述的骨料掺量为5-20％。
[0022]
有益效果
[0023]
采用本发明提供的技术方案，与已知的公有技术相比，具有如下有益效果：
[0024]
(1)本发明引入5-20％的骨架结构材料，强度增长率达到50％以上，将固化剂掺量减少至淤泥干量的5-10％，减小体积，降低固化土碱性，降低污染风险程度。
[0025]
(2)本发明的稳固化试剂材料成分简单，材料易得，价格低廉，操作方便，推广容易，大大降低了经济成本。
[0026]
(3)本发明利用废弃建筑垃圾制作粗细骨料，同时处理废弃淤泥，将建筑垃圾和废弃淤泥进行有效处理，绿色环保，使得废弃物回收再利用，具有明显的经济效益和社会效益。
[0027]
(4)本发明所提供的方法对淤泥固化土进行了结构改良，将建筑垃圾高温处理后，微观形貌发生改变，有效扩充及疏通淤泥固化土的内部通道，提高物质的吸附水能力，可形成“粒状-镶嵌-胶结”的复合结构，整体强度有很大提升，明显改善浸水、干湿循环等带来的软化、破碎等危害。
[0028]
(5)本发明采用智能筛选系统，可提高筛选的准确度和处理效率。
附图说明
[0029]
图1为本发明未掺入固化剂和建筑垃圾的固化土压汞测试曲线图；
[0030]
图2为本发明掺入8％固化剂和10％建筑垃圾的固化土压汞测试曲线图；
[0031]
图3为本发明未掺入固化剂和建筑垃圾的固化土x-ct测试图；
[0032]
图4为本发明掺入8％固化剂和10％建筑垃圾的固化土x-ct测试图；
[0033]
图5为本发明未掺入固化剂和建筑垃圾的固化土能谱分析结果图；
[0034]
图6为本发明掺入8％固化剂和10％建筑垃圾的固化土能谱分析图。
具体实施方式
[0035]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将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他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0037]
实施例
[0038]
本发明提供了一种基于骨架结构的室内淤泥固化方法，包括以下步骤：
[0039]
(1)配制土样：称取淤泥土样，采用自然晾干或低于45℃的烘箱将淤泥土样风干，使其含水率在40％以下。
[0040]
(2)制备骨料：将建筑垃圾与煤渣按照一定比例混合，用智能筛分机进行分级破碎，初次破碎至粒径小于20mm，于马弗炉中煅烧后，再通过分级破碎机，并利用自动筛分系统进行智能筛分与传输，获得不同粒径的骨料，并从中选取粒径为0.075-5mm的骨料。
[0041]
进一步的，煤渣含水率不大于2％。
[0042]
进一步的，煤渣与建筑垃圾的混合比例为1：20。
[0043]
进一步的，马弗炉的煅烧温度为550-600℃，煅烧时间为2.5-3h。
[0044]
(3)制备专用淤泥固化剂：按照混合比例为10：4：2：1：0.05： 1的比例混合水泥、粉煤灰、石灰、硅酸钠、氢氧化钠和硫酸钙，并混合研磨，过450目筛，保留筛下物。
[0045]
进一步的，石灰为生石灰氧化钙，其氧化钙含量不低于90％。
[0046]
进一步的，水泥为p.o 42.5的普通硅酸盐水泥。
[0047]
进一步的，粉煤灰中烧失量小于5％，二氧化硅不低于50％，氧化铝含量不低于25％。
[0048]
(4)陈化闷料：将淤泥土样配制成所需含水率在60％以下，并在该含水率下闷料约2-3d，使得土颗粒疏解，泥团松散，水分均匀。
[0049]
(5)制备淤泥固化土：将专用淤泥固化剂与骨料按照比例掺入淤泥中搅拌均匀，时间控制在5-6min。
[0050]
进一步的，专用淤泥固化剂掺量为5-10％(干土质量比)。
[0051]
进一步的，骨料掺量为5-20％(干土质量比)。
[0052]
(6)成型与养护：采用重型击实对淤泥固化土进行击实成型，静置0.5h后脱模，用保鲜膜包裹，之后置于标准养护箱进行养护， 7d后进行指标测试。
[0053]
性能检测
[0054]
(1)采用实施例中的方法，不掺入专用淤泥固化剂和建筑垃圾，以及采用实施例中的方法，其中，专用淤泥固化剂的掺入量为8％和建筑垃圾的掺入量为10％，分别进行室内
淤泥固化，进行固化土压汞测试，如图1-图2所示；进行固化土x-ct测试，如图3-图4所示；并进行固化土能谱分析，如图5-图6所示；可知，本发明加入经处理的建筑垃圾骨料和专用淤泥固化剂，最可积孔径也发生变化，小孔隙增多，中大孔减小。
[0055]
(2)采用实施例中的方法，制备淤泥固化土，其中专用淤泥固化剂掺量和骨料掺量如表1所示。
[0056]
表1：专用淤泥固化剂掺量和骨料掺量记录表
[0057][0058][0059]
在成型与养护后，进行各项指标测试，测试结果如表2所示。
[0060]
表2：各项指标测试记录表
[0061][0062][0063]
由表2可知，本发明所制备的淤泥固化土，在专用淤泥固化剂掺量为5-10％(干土质量比)，骨料掺量为5-20％(干土质量比)时，整体强度有很大提升，明显改善浸水、干湿循环等带来的软化、破碎等危害。
[0064]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施
例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。