一种流态土的制备以及养护方法与流程

本发明涉及一种流态土的制备以及养护方法。

背景技术：

1、在河流、湖泊、海港等各种水生环境中，为了维持航道通航和控制环境污染，每年需定期进行疏浚，这会产生大量的海洋沉积物、河流淤泥等疏浚物。利用传统的处理方式很难将大量的疏浚物处理完，且会造成环境污染。因此，在低碳和可持续发展的背景下，研究和创新高效快速的淤泥固化技术来替代传统的处理方式已成为最紧迫的环境问题之一。迄今为止，人们已经尝试将固化疏浚材料作为再生资源在路基填筑、软基加固、建筑材料等各个领域进行有益再利用。

2、目前，波特兰水泥已被广泛应用于疏浚淤泥的固化，但水泥生产过程中二氧化碳(co2)排放量高，对能源和自然资源的需求大，已成为严重威胁大气和环境的问题。据估计，水泥行业的co2排放量约占世界co2总排放量的5-7％。为了减少co2的排放和不可再生资源的消耗，粉煤灰、磷石膏、电石渣等多种胶结粘结剂需要用来被开发作为高效低碳的新型淤泥固化剂。

3、流态固化土一般是由淤泥泥浆和固化剂混合而成的，其早期强度一般较低，不利于连续施工，且若施工现场水养不到位，则会出现大面积的开裂。特别是在温度较高时，由于固化剂的水化反应、体系内部水分的迁移、流态土表面的水分蒸发等都会使水分流失较快，这就会很容易造成养护不到位的情况，导致固化土开裂，严重影响结构的力学性能和耐久性。

4、随着微生物矿化诱导碳酸钙(micp)技术的提出，它已被公认为是环境友好型的一项技术。但在流态土中，由于体系内部较为密实，且存在大量的游离的水，矿化胶结液很难进入流态土中与微生物溶液反应。而当流态土因失水造成裂缝就会影响体系的强度和耐久性，因此选择固废基固化剂的组成，并能将其与micp技术结合应用在流态土的固化及养护中至关重要。

5、鉴于此，本发明提供了一种全工业固废淤泥固化剂的制备方案，提高了流态土强度，保证施工的连续性，并提出了一种利用微生物矿化诱导碳酸钙技术的养护流态土的方法。这不仅可以提升流态土的力学性能、耐久性，还能达到资源可持续利用的目的。

技术实现思路

1、本发明针对资源可持续化利用，及流态土易开裂等问题，提供了一种高强流态土的制备以及养护方法，并提出利用微生物矿化技术养护流态土，以防其大面积开裂现象的出现。

2、本发明所采用的技术方案有：

3、一种流态土制备方法，包括如下步骤

4、1)在原状淤泥中加入定量的水进行充分搅拌，将搅拌后的泥浆过1mm的筛得到淤泥泥浆，然后将淤泥泥浆静置保存；

5、2)将电石渣、磷石膏以及粉煤灰烘干后进行充分搅拌，然后加入氢氧化钠溶液，然后继续搅拌充分，得到固化剂；

6、3)将淤泥泥浆与固化剂搅拌，得到高强流态土。

7、进一步地，固化剂制备时，各组份的重量份为：电石渣20-30份，磷石膏5-10份，粉煤灰50-70份，氢氧化钠1-3份。

8、进一步地，所述电石渣选用350目以上的电石渣颗粒；磷石膏为粉末状；粉煤灰选用400目以上的粉煤灰颗粒。

9、进一步地，所述氢氧化钠选用浓度为1mol/l氢氧化钠。

10、进一步地，高强流态土制备时，淤泥泥浆与固化剂搅拌按照如下重量分数：淤泥泥浆150-200份，固化剂76-113份。

11、进一步地，高强流态土制备时，先以62±5r/min的速率搅拌1-2min，再以125±10r/min的速率搅拌2-4min，使淤泥泥浆和固化剂搅拌均匀，然后停止搅拌90-120s，将叶片上的物体刮出，最后以125±10r/min的速率搅拌2-4min，完成高强流态土的制备。

12、进一步地，所述高强流态土的无侧限抗压强度7d不低于2000kpa。

13、本发明还公开了一种流态土的养护方法，

14、1)将脲解型微生物溶液均匀喷洒在流态土表面，并静置30-50min，使微生物溶液能被流态土吸收；

15、2)再将矿化胶结液均匀的喷洒在流态土表面，并用塑料薄膜将流态土盖住，防止微生物溶液和矿化胶结液流失；

16、3)待反应至少24h后，继续重复上述步骤至少三次，直至流态土表面有明显的白色沉淀物生成。

17、进一步地，所述矿化胶结液为尿素与钙盐的混合溶液。

18、进一步地，所述钙盐为醋酸钙、氯化钙中的一种或两种。

19、本发明具有如下有益效果：

20、1)本发明所使用的固化剂材料可以充分发挥其水化反应作用，并达到高强的效果。

21、粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，粉煤灰的氧化物组成主要为sio2、al2o3等，在碱性激发剂ca(oh)2的作用下水化生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝性水化物。

22、电石渣是作为电石(cac2)水解乙炔生产过程中的副产物(cac2+2h2o→ca(oh)2+c2h2↑)，主要成分为ca(oh)2，可提高体系碱度，促进火山灰反应的进行。

23、磷石膏是湿法磷酸厂排出的废渣，其主要成分是二水石膏，其中的可与水化物中的水化铝酸钙反应生成钙矾石。钙矾石是一种针柱状晶体，在孔隙中成网架状空间支撑结构，可以降低体系中的孔隙量，减小体系中的孔径，从而进一步提高体系强度。由于这三种无机胶凝材料反应活性较小，因此添加氢氧化钠这一碱激发剂使其能在早期进行水化反应，确保淤泥固化土的早期强度。

24、2)本发明中的固化剂可以充分消耗了大宗工业废弃物，减少了co2的排放，避免了环境污染，实现了资源的可持续利用。

25、3)本发明成本远低于水泥、石灰等材料，极大程度上降低了成本。

26、4)本发明所提供的利用喷洒微生物矿化溶液对高流动度流态土进行养护这一方案，与传统的洒水养护相比，它不仅可以补充流态土由于水化反应、水的迁移及水蒸发而丢失的水分，它还有以下几个优点：

27、a.脲解型微生物能通过自身的新陈代谢作用产生这些与周围环境中的ca2+结合生成碳酸钙，且该种微生物易在土壤中获得，矿化过程容易控制、矿化效率高，还拥有极强的耐碱性，对流态土的养护没有负面影响，能在体系中存活较长时间；

28、b.流态土表面的细菌溶液可以和矿化胶结液中的ca2+反应，在流态土表面生成碳酸钙层，阻止体系中的水分的快速蒸发；

29、c.深入到流态土内部的细菌溶液，不仅可以与矿化胶结液中的ca2+反应，还可以与未反应完全的电石渣中的ca2+反应，生成碳酸钙颗粒，阻塞水分的快速迁移，减慢水分的丢失；

30、d.流态土表面和流态土内部的碳酸钙，都可以填补早期的微小裂缝，保证体系的强度和耐久性。

31、5)高强流态土制备时，先慢速搅拌，使固化剂分布均匀；再快速搅拌，使固化剂和泥浆充分混合均匀；最后再将叶片上的固体取下后继续快速搅拌，使它们完全混合。

技术特征：

1.一种流态土的制备方法，其特征在于：包括如下步骤

2.如权利要求1所述的流态土的制备方法，其特征在于：固化剂制备时，各组份的重量份为：电石渣20-30份，磷石膏5-10份，粉煤灰50-70份，氢氧化钠1-3份。

3.如权利要求2所述的流态土的制备方法，其特征在于：所述电石渣选用350目以上的电石渣颗粒；磷石膏为粉末状；粉煤灰选用400目以上的粉煤灰颗粒。

4.如权利要求2所述的高强流态土制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠选用浓度为1mol/l氢氧化钠。

5.如权利要求1所述的流态土的制备方法，其特征在于：高强流态土制备时，淤泥泥浆与固化剂搅拌按照如下重量分数：淤泥泥浆150-200份，固化剂76-113份。

6.如权利要求1所述的流态土的制备方法，其特征在于：高强流态土制备时，先以62±5r/min的速率搅拌1-2min，再以125±10r/min的速率搅拌2-4min，使淤泥泥浆和固化剂搅拌均匀，然后停止搅拌90-120s，将叶片上的物体刮出，最后以125±10r/min的速率搅拌2-4min，完成高强流态土的制备。

7.如权利要求1所述的流态土的制备方法，其特征在于：所述高强流态土的无侧限抗压强度7d不低于2000kpa。

8.一种基于如权利要求1-7任一所述制备方法制备所得流态土的养护方法，其特征在于：

9.如权利要求8所述的养护方法，其特征在于：所述矿化胶结液为尿素与钙盐的混合溶液。

10.如权利要求9所述的养护方法，其特征在于：所述钙盐为醋酸钙、氯化钙中的一种或两种。

技术总结
本发明公开了一种流态土的制备以及养护方法，在原状淤泥中加入定量的水进行充分搅拌，将搅拌后的泥浆过1mm的筛得到淤泥泥浆，然后将淤泥泥浆静置保存；将电石渣、磷石膏以及粉煤灰烘干后进行充分搅拌，然后加入氢氧化钠溶液，然后继续搅拌充分，得到固化剂；将淤泥泥浆与固化剂搅拌，得到流态土。将脲解型微生物溶液均匀喷洒在流态土表面，并静置30‑50min，使微生物溶液能被流态土吸收；再将矿化胶结液均匀的喷洒在流态土表面，并用塑料薄膜将流态土盖住，防止微生物溶液和矿化胶结液流失；待反应至少24h后，继续重复上述步骤多次，直至流态土表面有明显的白色沉淀物生成。

技术研发人员：汪潇,钟天雪
受保护的技术使用者：江苏坤泽科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24