本發(fā)明具體涉及一種固化材料，更具體地說涉及一種高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料。

背景技術(shù)：

為了改善江河湖泊水質(zhì)，保障河道正常的泄洪能力和航道、港口的暢通，我國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的疏浚清淤工作，隨之產(chǎn)生的數(shù)量巨大的淤泥已經(jīng)成為難以回避的現(xiàn)實(shí)問題。淤泥性質(zhì)特殊，與一般土差別較大。其顏色一般呈深灰色或暗綠色，有臭味；天然含水率高于液限，壓縮性特別高、強(qiáng)度極低、透水性差、抗剪強(qiáng)度低。高含水率和富含有機(jī)質(zhì)是淤泥最顯著的特征，影響著其它性能。

化學(xué)固化是處理疏浚淤泥的一種有效方法，通過向淤泥中添加固化材料以及化學(xué)藥劑，改變淤泥的物理化學(xué)性質(zhì)，達(dá)到改善工程特性、保護(hù)環(huán)境等目的，固化效果好且處理量大。我國(guó)淤泥固化劑的研究和應(yīng)用較少且技術(shù)水平較低，大多沿用石灰、水泥等傳統(tǒng)固化材料，新型高效的固化劑開發(fā)應(yīng)用較少，特別針對(duì)有機(jī)質(zhì)含量較髙軟土或淤泥的固化研究還很少。在對(duì)富含有機(jī)質(zhì)淤泥固化處理時(shí)，由于有機(jī)質(zhì)的主要成分腐殖酸會(huì)阻礙水泥水化，固化效果往往不理想，即使增加水泥用量也不能有效地增加固化淤泥的強(qiáng)度，需要開發(fā)針對(duì)富含有機(jī)質(zhì)淤泥的新型固化劑。

隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)廢料日益增加，我國(guó)每年產(chǎn)生大的工業(yè)廢料比如粉煤灰、礦渣、磷石膏數(shù)量龐大，種類繁多，成分復(fù)雜，處理相當(dāng)困難。工業(yè)廢物消極堆存不僅占用大量土地，造成人力物力的浪費(fèi)，且容易污染周圍環(huán)境。有的廢物甚至淤塞河道，污染水系，影響生物生長(zhǎng)，危害人體健康。如果通過研制組合物將工業(yè)廢料作為固化材料，不僅可以增加工業(yè)廢料的處理途徑，也可以改良固化劑的性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)淤泥的有效固化，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料，該固化材料價(jià)格低廉、性能優(yōu)越、利用工業(yè)廢料，且能實(shí)現(xiàn)對(duì)高含有機(jī)質(zhì)淤泥的有效固化，實(shí)現(xiàn)淤泥和固體廢棄物的綜合利用。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明的高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料，其是由以下質(zhì)量百分比的各組份組成：

各組份用量均為各組份質(zhì)量與疏浚淤泥質(zhì)量的百分比；

其中所述的強(qiáng)氧化劑為過硫酸鉀或高錳酸鉀或H氧化劑，所述的強(qiáng)氧化劑為過硫酸鉀或高錳酸鉀時(shí)用量為0.6％-1.8％，所述的強(qiáng)氧化劑為H氧化劑時(shí)用量為1.2％-5％；所述的H氧化劑的具體化學(xué)成分如下：

本發(fā)明的高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述的激發(fā)劑由以下各質(zhì)量百分比的各組份組成為氫氧化鈉占10％-30％、水玻璃占50％-80％、活化劑占10％-20％。

本發(fā)明的高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料，其進(jìn)一步的技術(shù)方案還可以是所述的活化劑具體成分如下：

本發(fā)明提供的高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料，各種組分的配比經(jīng)過嚴(yán)格設(shè)計(jì)，各自發(fā)揮著重要作用，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

水泥與淤泥中的各個(gè)成分發(fā)生水化反應(yīng)，產(chǎn)生水化硅酸鈣，起膠結(jié)作用，提供早期強(qiáng)度，將淤泥中自由態(tài)的水變?yōu)樗a(chǎn)物中的礦物水或表面結(jié)合水。

粉煤灰作為骨架，起填充作用；石灰固化產(chǎn)生碳酸鈣，同時(shí)有一定的脫水作用。

礦渣摻加到固化劑中，既可以充當(dāng)填料，在水化過程中礦渣又可以參與固結(jié)土體的強(qiáng)度構(gòu)建，可以替代部分水泥，降低成本。

磷石膏中的CaSO₄·2H₂O可與CaO、Al₂O₃反應(yīng)，生成AFt，增加固化土的強(qiáng)度，且磷石膏顆粒細(xì)小，能起到微集料作用，增加固化土的致密性。

加入氫氧化鈉、水玻璃、活化劑A配成的激發(fā)劑，和水泥、礦渣等膠凝材料發(fā)生作用，使膠凝材料的水化反應(yīng)和火山灰反應(yīng)充分進(jìn)行，形成膠結(jié)強(qiáng)度。

加入強(qiáng)氧化劑過硫酸鉀和高錳酸鉀，經(jīng)脫烷烴、側(cè)鏈氧化、醇化等作用后，有機(jī)物以簡(jiǎn)單的羧酸、醇、酯、醚、烷烴、酞、胺類等有機(jī)物為主，大分子有機(jī)物被氧化成為小分子有機(jī)物，有機(jī)物的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而降低有機(jī)質(zhì)對(duì)固化的不利影響，提高固化土的強(qiáng)度。

在水化過程中產(chǎn)生體積膨脹補(bǔ)償水泥基材料收縮是防止其收縮開裂的有效措施，自制H氧化劑水化反應(yīng)后，可以降低淤泥的含水率，并生成具有膨脹作用的針狀結(jié)晶和無色六方柱晶體，可降低固化土的孔隙率和減少其體積收縮。其中，自制H氧化劑水化生成的無色六方柱晶體存在位置和晶體的尺寸都會(huì)影響膨脹效果，細(xì)小的聚集在H氧化劑顆粒表面附近的無色六方柱晶體能產(chǎn)生較大的膨脹，細(xì)小的分散在H氧化劑顆粒周圍較大區(qū)域內(nèi)的無色六方柱晶體引起的膨脹較小。此外，自制H氧化劑帶有的強(qiáng)氧化性可分解於泥中的有機(jī)質(zhì)。一系列反應(yīng)過程中涉及到的主要化學(xué)反應(yīng)如下：

2(3CaO·SiO₂)+6H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O+3Ca(OH)₂

2(2CaO·SiO₂)+4H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O+Ca(OH)₂

3CaO·Al₂O₃+6H₂O→4CaO·Al₂O₃·6H₂O

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃+10H₂O+2Ca(OH)₂→6CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃·12H₂O

3CaO·Al₂O₃+10H₂O+CaSO₄·2H₂O→3CaO·Al₂O₃·CaSO₄·12H₂O

Ca(OH)₂+Na₂O·nSiO₂+mH₂O→CaO·SiO₂·mH₂O+NaOH

本發(fā)明提供的高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料強(qiáng)度和穩(wěn)定性高，能滿足道路路基和切塊磚對(duì)材料強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，同時(shí)浸出污染物含量低，符合國(guó)家有關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。并且無害化利用粉煤灰、礦渣、石膏等廢棄物資源，綠色環(huán)保、成本低廉，有利于經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

附圖說明

圖1為固化處理前的疏浚淤泥硬化體SEM圖像；

圖2為經(jīng)過固化成型的疏浚淤泥固化土的SEM圖像。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，實(shí)施例中：

活化劑A的主要化學(xué)成分如下：

自制H氧化劑的具體化學(xué)成分如下：

所用的疏浚淤泥含水率為70.8％，有機(jī)質(zhì)含量為15.6％。

實(shí)施例1

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥6％，粉煤灰5％，礦渣4％，石灰4％，磷石膏3％，激發(fā)劑2％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。圖1為固化處理前的疏浚淤泥硬化體SEM圖像，可以看出，疏浚淤泥硬化體結(jié)構(gòu)疏松；圖2為本實(shí)施例經(jīng)過固化成型的疏浚淤泥固化土的SEM圖像，可以看出，經(jīng)過固化處理，固化土具有較為密實(shí)的結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥9％，粉煤灰7.5％，礦渣6％，石灰6％，磷石膏5％，激發(fā)劑4％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥6％，粉煤灰5％，礦渣4％，石灰4％，磷石膏3％，激發(fā)劑2％，過硫酸鉀0.8％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例4

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥6％，粉煤灰5％，礦渣4％，石灰4％，磷石膏3％，激發(fā)劑2％，高錳酸鉀1.2％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例5

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥6％，粉煤灰5％，礦渣4％，石灰4％，磷石膏3％，激發(fā)劑2％，自制H氧化劑1.8％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例6

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥9％，粉煤灰7.5％，礦渣6％，石灰6％，磷石膏5％，激發(fā)劑4％，過硫酸鉀1.8％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例7

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥9％，粉煤灰7.5％，礦渣6％，石灰6％，磷石膏5％，激發(fā)劑4％，高錳酸鉀1.8％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例8

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥9％，粉煤灰7.5％，礦渣6％，石灰6％，磷石膏5％，激發(fā)劑4％，自制H氧化劑3％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例9

本實(shí)施例中高有機(jī)質(zhì)含量疏浚淤泥復(fù)合固化材料的配合比為：水泥9％，粉煤灰7.5％，礦渣6％，石灰6％，磷石膏5％，激發(fā)劑4％，自制H氧化劑5％，將淤泥、固化劑置于攪拌鍋中混和均勻，攪拌5分鐘。出料，將混合好的固化材料采用試驗(yàn)機(jī)壓制成型，制備Φ50*50mm尺寸的圓柱形試樣，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，性能測(cè)試結(jié)果見表1。

表1：實(shí)施例中固化材料試樣的性能測(cè)試結(jié)果