专利名称：一种河道疏浚淤泥复合固化剂的制作方法
技术领域：
本发明属于市政与环境工程领域，具体涉及一种河道疏浚淤泥复合固化剂。
背景技术：
我国江南及华南经济发达地区城市河道众多，每年都开展大规模疏浚、清淤工程， 产生大量淤泥。如2009年广东佛山市汾江河的疏浚工程，总清淤量达83万立方米；再如 广州亚运前开展的城市河涌环境整治工程，清淤量超过500万立方米。目前疏浚淤泥的处 置方法主要是抛海和填埋。抛海会产生二次污染；填埋形成的土地松软，难以开发利用，造 成土地资源浪费，此外，疏浚淤泥大多不同程度含有重金属污染物，填埋也必然造成二次污 染。在土地资源越来越紧张、环保要求越来越强的情况下，疏浚淤泥资源化利用是一个必然 趋势。研究开发经济有效的疏浚淤泥处理和资源化利用技术，具有巨大的潜在应用需求。目 前，疏浚淤泥的资源化利用方法主要包括有物理方法，热处理方法和化学方法，但从经济性 和实用性角度出发，采用化学固化处理是适用范围广、成本较低的方法。淤泥的性质类似于土壤，目前国内外淤泥固化技术研究开发中，主要借鉴传统的 土壤固化技术。现已研究开发的固化材料主要有(1)石灰、水泥类固化剂石灰、粉煤灰和 水泥固化淤泥的机理类似，包括结合淤泥中的水分、形成胶凝成分来胶结淤泥，堵塞淤泥的 毛细结构，从而形成强度和稳定性。缺点是固化剂加入量较大，形成胶凝的过程会产生较 大的形变，固化淤泥容易干缩，形成裂缝，破坏结构，影响水稳定性；( 矿渣硅酸盐类固化 剂这一类固化剂主要成分是活性硅氧化物、铝氧化物等。它利用活性激发成分促进固化剂 水化和产生胶结淤泥颗粒的胶凝物质。这类固化剂采用的是水硬性成分，所以防水性能较 好，缺点是掺入量较大。( 高聚物类固化剂传统的高聚物改良土壤主要包括水土保持、 土壤保湿、疏松土质等方面，在此基础上，研究发现利用聚合物交联形成立体结构包裹和胶 结土粒，在土壤压实的基础上，可以得到较好的抗压强度。这类固化剂的掺入量较少，运输 方便，一般采用水溶液的形态与淤泥混合，施工方便，且固化土早期强度和后期稳定强度均 可以满足要求，但这类固化剂抗水性能比较差，遇水强度急剧下降。(4)电离子溶液类固化 剂这一类固化剂作用机理是利用强离子来破坏淤泥颗粒表面的双电层结构，减弱淤泥表 面与水的化学作用力，并且从根本上改变淤泥颗粒的表面性质，使其趋于憎水性，在压力作 用下使得淤泥形成强度和良好的抗水性能。疏浚淤泥与一般的土壤有所不同，突出表现在有机质含量较高、含水率较高，用于 土壤处理中的传统固化材料在处理疏浚淤泥时通常处理效果不理想、或固化剂添加量过大 不经济。因此开发适合于疏浚淤泥特性的、经济有效的淤泥固化材料具有现实价值的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种适用范围广、固化效果好、成本 低的河道疏浚淤泥复合固化剂。本发明的河道疏浚淤泥复合固化剂，包括粉剂和液剂
所述的粉剂，按总质量分数100%计，由下列组份组成水泥15% 25%、火山灰质材料45% 65%、碱类激发剂10% 20%和盐类激 发剂5% 10% ；所述的液剂，按总质量分数100%计，由下列组份组成聚乙烯醇2% 7%、聚丙烯酰胺2% 7%、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5% 1%、余量为水。所述的液剂，优选，按总质量分数100%计，由聚乙烯醇5. 5%、聚丙烯酰胺4%、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5 %、水90 %组成。所述的水泥优选为普通硅酸盐水泥熟料。所述的火山灰质材料是指含有一定数量的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组 分，能与氢氧化钙反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物的材料， 优选为高炉矿渣、转炉钢渣和粉煤灰中的一种或数种，以这些废料矿渣为主要原料，既节约 了原材料，又解决了废弃物排放和环境污染问题，以废治废，对环境保护具有重要意义。所述的碱类激发剂优选为熟石灰、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或数种。所述的盐类激发剂优选为硫酸钙、硫酸钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或数种。本发明的水泥、火山灰质材料、碱类激发剂、盐类激发剂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、 三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物都属于现有技术中已知物质，能从现有技术中获取到。本发明的河道疏浚淤泥复合固化剂的配置方法如下粉剂将粉剂中的水泥、火山灰质材料、碱类激发剂和盐类激发剂按照其配比含量 混合磨粉至勃氏比表面积400 600m2/kg即可；也可以将粉剂中的水泥、火山灰质材料、碱 类激发剂和盐类激发剂分别磨粉至勃氏比表面积400 600m2/kg，然后按照其配比含量混 合均勻；液剂将液剂的聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物，按照其配比 含量，加入液剂含量的水中，溶解完全均勻即可；也可以先将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺和三聚 氰胺磺酸盐甲醛缩合物先用水分别溶解，再按照含量配比混合。本发明的河道疏浚淤泥复合固化剂的使用方法如下在实际淤泥固化工程应用 中，根据淤泥性质的不同，粉剂的添加量一般为淤泥总质量的5% 15%，液剂的添加量一 般为淤泥总质量的 3%，粉剂与液剂的复合比例质量范围为5 15 1。本领域技术 人员可根据具体的实际情况进行添加。加入粉剂和液剂后，进行充分搅拌均勻、压实。本发明的河道疏浚淤泥复合固化剂结合了多种传统土壤固化剂各自的优点，通过 适当的比例将各种有效成分有机结合起来，充分发挥了各组分的特性与协同作用。水泥熟 料由于其水化速度快，形成的胶凝成分堵塞淤泥的毛细结构，早期形成一个结构框架，对整 个体系起到一个支撑作用，使得体系具有一定的早期强度和稳定性；矿渣、钢渣和粉煤灰充 分发挥了火山灰质胶凝材料的水化和火山灰效应，生成了大量的水化硅酸钙、水化铝酸钙 等，使得固化淤泥的强度能大幅度地提高；碱类激发剂激发了火山灰质胶凝材料的活性以 及淤泥本身的活性，使得火山灰反应能顺利地进行，从而使固化淤泥的强度在较长时间内 能持续的增长；盐类激发剂可与碱类激发剂反应生成强碱和可溶性盐，强碱可以提高液相 的PH值，加快矿渣中硅铝等物质的溶解，加速火山灰反应进程，提高反应生成物的含量，另 外生成的可溶性盐可与火山灰反应产物铝酸钙反应生成三硫型水化硫铝酸钙(钙钒石)，填充固化土内部孔隙，增加固化土的密实度，从而提高固化土的强度；聚乙烯醇和聚丙烯酰 胺具有很好的粘结作用，对提高固化淤泥早期强度和后期强度均有比较明显的效果；三聚 氰胺磺酸盐甲醛缩合物能使水泥、矿渣微粉等胶凝材料遇水后凝聚成的絮状快破碎，对固 化体系起到分散作用。疏浚淤泥经本发明的河道淤泥复合固化剂固化后，其抗压强度高，能 达到筑路要求。
具体实施例方式以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。一、河道疏浚淤泥复合固化剂的制备。实施例1将425号普硅水泥、高炉矿渣、转炉钢渣、熟石灰和硫酸钙分别磨粉至勃氏比表面 积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥15重量份、高炉矿渣45重量份、转炉 钢渣20重量份、熟石灰10重量份和硫酸钙10重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实 施例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液30重量份、聚乙烯醇溶液60重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液10重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺3%、聚乙烯 醇6%和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物1%，水为90%。实施例2将425号普硅水泥、高炉矿渣、转炉钢渣、熟石灰和碳酸钠分别磨粉至勃氏比表面 积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥25重量份、高炉矿渣25重量份、转炉 钢渣20重量份、熟石灰20重量份和碳酸钠10重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实 施例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液60重量份、聚乙烯醇溶液30重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液10重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺6%、聚乙烯 醇3 %和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物1 %，水为90 %。实施例3将425号普硅水泥、高炉矿渣、转炉钢渣、熟石灰和硫酸钠分别磨粉至勃氏比表面 积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥20重量份、高炉矿渣30重量份、转炉 钢渣30重量份、熟石灰15重量份和硫酸钠5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施 例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液40重量份、聚乙烯醇溶液55重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺4%、聚乙烯 醇5. 5%和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5%，水90%。
实施例4将425号普硅水泥、高炉矿渣、转炉钢渣、氢氧化钠和硫酸钙分别磨粉至勃氏比表 面积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥20重量份、高炉矿渣50重量份、转 炉钢渣15重量份、氢氧化钠10重量份和硫酸钙5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本 实施例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液40重量份、聚乙烯醇溶液55重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺4%、聚乙烯 醇5. 5%和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5%，水90%。实施例5将425号普硅水泥、高炉矿渣、转炉钢渣、熟石灰和硫酸纳分别磨粉至勃氏比表面 积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥20重量份、高炉矿渣10重量份、转炉 钢渣50重量份、熟石灰15重量份和硫酸钠5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施 例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液40重量份、聚乙烯醇溶液55重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺4%、聚乙烯 醇5. 5%和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5%，水为90%。实施例6将425号普硅水泥、高炉矿渣、粉煤灰、氢氧化钠和硫酸钙分别磨粉至勃氏比表面 积400 600m2/kg，按重量份配比为425号普硅水泥20重量份、高炉矿渣15重量份、粉煤 灰50重量份、氢氧化钠10重量份和硫酸钙5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施 例的河道疏浚淤泥复合固化剂的粉剂。将聚乙烯醇、聚丙烯酰胺及三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物分别用水溶解为固含量为 10%的溶液，然后按重量份配比为聚丙烯酰胺溶液40重量份、聚乙烯醇溶液55重量份、三 聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物溶液5重量份。将上述物质混合均勻，即可得本实施例的河道疏 浚淤泥复合固化剂的液剂。按总质量分数100%计，该液剂中含有聚丙烯酰胺4%、聚乙烯 醇5. 5%和三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5%，水为90%。二、河道疏浚淤泥复合固化剂的效果测试。实施试验中，选用广东佛山市汾江河清淤淤泥作为试验淤泥。该淤泥已经过人工 脱水，含水率约为30%，有机质含量约为13% (干基)，化学成分见表1表1淤泥化学成分
成分SiO2Al2O3CaOFe2O3K2OMgONa2OP2O5TiO2含量53. 6517. 473. 227. 202. 221. 190. 490. 680. 97
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实施试验中，利用实施例1 6制备的河道疏浚淤泥复合固化剂对淤泥进行固化 处理，并同时用单一粉剂做固化剂及水泥做固化剂做对比试验，其添加量为淤泥总质量的 8 0Z0 0实施例的固化剂配方及对照组配方(对比Al A6，SNl 2、见表2。加入河道疏 浚淤泥复合固化剂到淤泥中，其中粉剂的量为淤泥总质量的8 %，液剂的量为淤泥总质量的 1%。加入固化剂后进行充分搅拌均勻、压实。试验测试指标为无侧限抗压强度。试件为c55CmX5Cm圆柱体，在最佳含水率条件 下静力压实成型，压实度为95%;在25°C 士2°C及湿度大于90%的条件下标准养护，养护时 间分别为7天、观天、60天，养生期的最后一天，将试件浸泡在水中。测试结果见表3。表2实施例固化剂配方及对照组配方
权利要求
1.一种河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，包括粉剂和液剂所述的粉剂，按总质量分数100%计，由下列组份组成水泥15 % 25 %、火山灰质材料45 % 65 %、碱类激发剂10 % 20 %和盐类激发剂 5% 10% ；所述的液剂，按总质量分数100%计，由下列组份组成聚乙烯醇2% 7%、聚丙烯酰胺2% 7%、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5% 1 %、 余量为水。
2.根据权利要求1所述的河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，所述的液剂，按总质 量分数100%计，由聚乙烯醇5. 5%、聚丙烯酰胺4%、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0. 5%、水 90%组成。
3.根据权利要求1或2所述的河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，所述的水泥为普 通硅酸盐水泥熟料。
4.根据权利要求1或2所述的河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，所述的火山灰质 材料为高炉矿渣、转炉钢渣和粉煤灰中的一种或数种。
5.根据权利要求1或2所述的河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，所述的碱类激发 剂为熟石灰、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或数种。
6.根据权利要求1或2所述的河道疏浚淤泥复合固化剂，其特征在于，所述的盐类激发 剂为硫酸钙、硫酸钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或数种。
全文摘要
本发明公开了一种河道疏浚淤泥复合固化剂。它包括粉剂和液剂所述的粉剂，按总质量分数100％计，由下列组份组成水泥15％～25％、火山灰质材料45％～65％、碱类激发剂10％～20％和盐类激发剂5％～10％；所述的液剂，按总质量分数100％计，由下列组份组成聚乙烯醇2％～7％、聚丙烯酰胺2％～7％、三聚氰胺磺酸盐甲醛缩合物0.5％～1％、余量为水。疏浚淤泥经本发明的河道淤泥复合固化剂固化后，其抗压强度高，能达到筑路要求。
文档编号C04B28/08GK102060480SQ20101053548
公开日2011年5月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者付广义, 余旭禄, 陈繁忠 申请人:中国科学院广州地球化学研究所, 佛山市环保技术与装备研发专业中心