本发明属于市政与环境工程领域，具体涉及一种固化疏浚淤泥的方法。
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，河道疏浚、湖泊清淤过程中产生大量的淤泥，为处理这些淤泥，往往需要大量的人力和资源。目前，疏浚淤泥的处理方法主要是抛海、填埋和固化，抛海会产生二次污染；填埋需要大量的专门填埋场地，耗费人力，运输成本高，且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；固化，从经济性和实用性角度出发，适用范围广、成本较低的方法，但其固化效果不理想或固化剂用量大。
中国专利cn1239085b公开了一种土壤固化剂，其使用78-85％的矿渣或矿渣组合物、10-25％的碱性激发剂、0.01-0.15％的表面活性剂进行土壤处理，但该固化剂的固化效果不理想，造成淤泥的弱酸性，影响环境。
中国专利申请cn102941209a公开了一种掺合生活垃圾焚烧底灰固化疏浚淤泥的方法，生活垃圾焚烧底灰的掺加量与疏浚淤泥重量之比为0.3-0.5:1，固化剂掺量与生活垃圾焚烧底灰重量比为0.1-0.2:1，28天龄期的固化体无侧限抗压强度为50-80kpa，该固化效果较差，有待提高。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种固化疏浚淤泥的方法。本发明提供的固化疏浚淤泥的方法操作简单、成本低、固化效果较好，在施工应用中具有较好的抗冲刷性能，抗拉性能及耐水性能。
本发明提供了一种固化疏浚淤泥的方法，将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.1-0.2:1混合，搅拌10-30min，养护14-42天固化成型。
进一步地，所述的疏浚淤泥为河道、湖泊清淤产生的淤泥。
进一步地，所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土35-45份、改性稻壳30-40份、高炉矿渣15-25份、盐类激发剂10-15份、脲醛树脂1-3份、石英粉0.3-0.7份和木质素磺酸钙0.5-1.5份。硅藻土购于宁波海曙鼎创化工有限公司；高炉矿渣购于铜陵富德化工有限责任公司；脲醛树脂购于济南盛茗化工有限公司；石英粉购于济南晴天化工科技有限公司。
进一步地，所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土40份、改性稻壳35份、高炉矿渣20份、盐类激发剂12.5份、脲醛树脂2份、石英粉0.5份和木质素磺酸钙1份。
进一步地，所述的盐类激发剂为硫酸钙。
进一步地，所述的改性稻壳的制备方法为：
1)稻壳干燥，超微粉粉碎，得稻壳粉末，将稻壳粉末与羧甲基纤维素按重量比3:1混合，搅拌均匀，得粉末；
2)取步骤1)所得粉末20g加入至500ml水中，加热至75-85℃，搅拌30min，得溶液a；
3)在75-85℃下，向步骤2)所得溶液a中通入氮气，搅拌反应10min后，得溶液b；
4)将5g甲基丙烯酸甲酯逐滴加入至步骤3)所得溶液b中，搅拌反应2-4h，干燥，即得。
进一步地，所述的固化剂的制备方法为：
s1将硅藻土、改性稻壳、高炉矿渣、木质素磺酸钙和石英粉置于烘箱中，干燥至恒重，粉碎，过120-150目筛，煅烧20-30min，得混合粉末；
s2向步骤s1所得混合粉末中加入100-120ml盐酸，在70-80℃下搅拌反应2-4h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得滤饼粉末；
s3将步骤s2所得滤饼粉末置于质量浓度为1-5％的硅烷偶联剂kh-560中，在60-70℃下搅拌反应2-4h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得改性滤饼；
s4将盐类激发剂加入至100ml去离子水中，搅拌至溶解，得激发液；将上述的激发液加入至步骤s3所得改性滤饼中，加热至70-80℃，搅拌10-30min后，再搅拌加入脲醛树脂，恒温反应2-4h，离心，收集沉淀物，干燥，即得。
本发明通过稻壳及羧甲基纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯，且羧甲基纤维素接枝甲基丙烯酸甲酯聚合物改性稻壳接枝聚合物使得改性后的稻壳具有较强的吸水性，能够充分吸收淤泥中的水分，并把淤泥颗粒牢固吸附于稻壳及硅藻土周围。本发明高炉矿渣、硅藻土、石英粉、木质素磺酸钙和改性稻壳先在盐酸、硅烷偶联剂的作用下改性，后在盐类激发剂、脲醛树脂相互作用，形成一种吸水性强的固化剂，从而达到较好的固化效果。
与现有技术相比，本发明提供的固化疏浚淤泥的方法具有以下优势：
(1)本发明固化疏浚淤泥的方法操作简单、成本低、固化速度快、固化效果好；
(2)本发明固化疏浚淤泥的方法固化处理的疏浚淤泥含水率显著降低，ph及无侧限抗压显著提高，解决了酸性固化淤泥对环境的影响；
(3)本发明固化疏浚淤泥的方法固化的疏浚淤泥，在施工应用中具有较好的抗冲刷性能，抗拉性能及耐水性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做详细的解释说明，这些实施例仅用于例证的目的，并不限制本发明的保护范围。
实施例1一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.1:1混合，搅拌10min，养护14天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土35份、改性稻壳30份、高炉矿渣15份、硫酸钙10份、脲醛树脂1份、石英粉0.3份和木质素磺酸钙0.5份。
所述的改性稻壳的制备方法为：
1)稻壳干燥，超微粉粉碎，得稻壳粉末，将稻壳粉末与羧甲基纤维素按重量比3:1混合，搅拌均匀，得粉末；
2)取步骤1)所得粉末20g加入至500ml水中，加热至75℃，搅拌30min，得溶液a；
3)在75℃下，向步骤2)所得溶液a中通入氮气，搅拌反应10min后，得溶液b；
4)将5g甲基丙烯酸甲酯逐滴加入至步骤3)所得溶液b中，搅拌反应2h，干燥，即得。
所述的固化剂的制备方法为：
s1将硅藻土、改性稻壳、高炉矿渣、木质素磺酸钙和石英粉置于烘箱中，干燥至恒重，粉碎，过120目筛，煅烧20min，得混合粉末；
s2向步骤s1所得混合粉末中加入100ml盐酸，在70-80℃下搅拌反应2h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得滤饼粉末；
s3将步骤s2所得滤饼粉末置于质量浓度为1％的硅烷偶联剂kh-560中，在60℃下搅拌反应2h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得改性滤饼；
s4将硫酸钙加入至100ml去离子水中，搅拌至溶解，得激发液；将上述的激发液加入至步骤s3所得改性滤饼中，加热至70℃，搅拌10min后，再搅拌加入脲醛树脂，恒温反应2h，离心，收集沉淀物，干燥，即得。
实施例2一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.15:1混合，搅拌20min，养护28天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土40份、改性稻壳35份、高炉矿渣20份、硫酸钙12.5份、脲醛树脂2份、石英粉0.5份和木质素磺酸钙1份。
所述的改性稻壳的制备方法为：
1)稻壳干燥，超微粉粉碎，得稻壳粉末，将稻壳粉末与羧甲基纤维素按重量比3:1混合，搅拌均匀，得粉末；
2)取步骤1)所得粉末20g加入至500ml水中，加热至80℃，搅拌30min，得溶液a；
3)在80℃下，向步骤2)所得溶液a中通入氮气，搅拌反应10min后，得溶液b；
4)将5g甲基丙烯酸甲酯逐滴加入至步骤3)所得溶液b中，搅拌反应3h，干燥，即得。
所述的固化剂的制备方法为：
s1将硅藻土、改性稻壳、高炉矿渣、木质素磺酸钙和石英粉置于烘箱中，干燥至恒重，粉碎，过130目筛，煅烧25min，得混合粉末；
s2向步骤s1所得混合粉末中加入110ml盐酸，在70-80℃下搅拌反应3h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得滤饼粉末；
s3将步骤s2所得滤饼粉末置于质量浓度为3％的硅烷偶联剂kh-560中，在65℃下搅拌反应3h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得改性滤饼；
s4将硫酸钙加入至100ml去离子水中，搅拌至溶解，得激发液；将上述的激发液加入至步骤s3所得改性滤饼中，加热至75℃，搅拌20min后，再搅拌加入脲醛树脂，恒温反应3h，离心，收集沉淀物，干燥，即得。
实施例3一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.2:1混合，搅拌30min，养护42天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土45份、改性稻壳40份、高炉矿渣25份、硫酸钙15份、脲醛树脂3份、石英粉0.7份和木质素磺酸钙1.5份。
所述的改性稻壳的制备方法为：
1)稻壳干燥，超微粉粉碎，得稻壳粉末，将稻壳粉末与羧甲基纤维素按重量比3:1混合，搅拌均匀，得粉末；
2)取步骤1)所得粉末20g加入至500ml水中，加热至85℃，搅拌30min，得溶液a；
3)在85℃下，向步骤2)所得溶液a中通入氮气，搅拌反应10min后，得溶液b；
4)将5g甲基丙烯酸甲酯逐滴加入至步骤3)所得溶液b中，搅拌反应4h，干燥，即得。
所述的固化剂的制备方法为：
s1将硅藻土、改性稻壳、高炉矿渣、木质素磺酸钙和石英粉置于烘箱中，干燥至恒重，粉碎，过150目筛，煅烧30min，得混合粉末；
s2向步骤s1所得混合粉末中加入120ml盐酸，在80℃下搅拌反应4h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得滤饼粉末；
s3将步骤s2所得滤饼粉末置于质量浓度为5％的硅烷偶联剂kh-560中，在70℃下搅拌反应4h，过滤，收集滤饼，用去离子水冲洗滤饼至中性，干燥，得改性滤饼；
s4将硫酸钙加入至100ml去离子水中，搅拌至溶解，得激发液；将上述的激发液加入至步骤s3所得改性滤饼中，加热至80℃，搅拌30min后，再搅拌加入脲醛树脂，恒温反应4h，离心，收集沉淀物，干燥，即得。
对比例1一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.15:1混合，搅拌20min，养护28天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土40份、稻壳35份、高炉矿渣20份、硫酸钙12.5份、脲醛树脂2份、石英粉0.5份和木质素磺酸钙1份。
所述的固化剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，将固化剂中改性稻壳替换为稻壳。
对比例2一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.15:1混合，搅拌20min，养护28天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土40份、改性稻壳35份、高炉矿渣20份、硫酸钙12.5份、脲醛树脂2份、石英粉0.5份和木质素磺酸钙1份。
所述的改性稻壳的制备方法为：
1)稻壳干燥，超微粉粉碎，得稻壳粉末；
2)取步骤1)所得稻壳粉末20g加入至500ml水中，加热至80℃，搅拌30min，得溶液a；
3)在80℃下，向步骤2)所得溶液a中通入氮气，搅拌反应10min后，得溶液b；
4)将5g甲基丙烯酸甲酯逐滴加入至步骤3)所得溶液b中，搅拌反应3h，干燥，即得。
所述的固化剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，改性稻壳制备方法中步骤1)中未添加羧甲基纤维素。
对比例3一种固化疏浚淤泥的方法
所述固化疏浚淤泥的方法为：
将固化剂与疏浚淤泥按重量之比0.15:1混合，搅拌20min，养护28天固化成型。
所述的固化剂由以下组分及其重量份数组成：
硅藻土40份、改性稻壳35份、高炉矿渣20份、硫酸钙12.5份、聚丙烯酰胺2份、石英粉0.5份和木质素磺酸钙1份。
所述的改性稻壳的制备方法与实施例2类似。
所述的固化剂的制备方法与实施例2类似。
与实施例2的区别在于，固化剂中脲醛树脂替换为聚丙烯酰胺。
试验例一、性能测试
1.试验材料：
疏浚淤泥：取自黄埔港的广东省第五码头，落潮低水位3-5m，常温下保存。按照土工试验方法标准(gb/t50123-1999)测定所用疏浚淤泥的基本物理力学性能指标，结果见表1。
表1疏浚淤泥的基本物理力学性能指标
2.试验内容：
采用实施例1-3及对比例1-3固化疏浚淤泥的方法对上述疏浚淤泥进行固化处理，并按照土工试验方法标准测定固化后淤泥的含水率、ph值、无侧限抗压强度。
3.试验结果：性能测定结果见表2。
表2疏浚淤泥固化后性能测定结果
由表2可知，所述疏浚淤泥使用本发明固化疏浚淤泥的方法固化处理后，其含水率降低，ph值及无侧限抗压提高，且含水率为34.2-36.1％，ph值为9-10，无侧限抗压为2.10-2.24mpa，故使用本发明固化疏浚淤泥的方法固化的疏浚淤泥性能较好。与对比例1-3相比，本发明实施例2固化疏浚淤泥的方法固化的疏浚淤泥性能最佳，即实施例2为本发明最佳实施例。
试验例二、模拟施工试验
采用实施例1-3及对比例1-3固化疏浚淤泥的方法对上述疏浚淤泥进行固化处理，并将固化后的疏浚淤泥作为道路填料进行模拟施工。
按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtg/t0808-2009)对模拟施工的底基层进行抗冲刷试验测定其抗冲刷性；按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(jtg/t0808-2009)中抗压回弹模量试验方法(顶面法)进行试验测定其抗拉性能及耐水性能，测定结果见表3。
表3模拟施工性能测试结果
由表3可知，采用本发明固化疏浚淤泥的方法固化的疏浚淤泥，经冲刷后质量损失较小，经浸水后的强度损失较小，抗压回弹模量值较高，说明其固化后具有较好的抗冲刷性能，抗拉性能及耐水性能。与对比例1-3相比，本发明实施例2固化疏浚淤泥的方法固化的疏浚淤泥具有较好的抗冲刷性能，抗拉性能及耐水性能，且与实施例1、3相比，实施例2的效果最佳，说明实施例2为本发明最佳实施例。