一种用于淤泥软基处理的固化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及土壤处理用化学品领域，具体涉及一种用于淤泥软基处理的固化剂及其制备方法与应用，所述固化剂由以下重量份的原料组成：60‑80份水泥、32‑54份高钙粉煤灰、15‑20份改性硅藻土、10‑12份矿渣、10‑12份有机膨胀土、5‑15份助剂。本发明专利技术制备得到的固化剂固化时间短，稳定效果好，有效利用资源，利用固化剂处理后得到的淤泥软基抗压强度高。

A kind of solidifying agent for treatment of silt soft foundation and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于淤泥软基处理的固化剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及土壤处理用化学品领域，具体涉及一种用于淤泥软基处理的固化剂及其制备方法与应用。
技术介绍
随着工业和城市的发展，滨海城市淤泥产量越来越大。淤泥的工程特性差，主要表现为黏粒含量高、含水率高、压缩性大、强度低、渗透性能差、排水固结缓慢。淤泥含水率多为液限含水率的1.2-2.0倍，所以多处于流动状态，几乎没有强度，因此必须进行处理后才可利用。软土也称软粘土，是软弱粘性土的简称。主要包括淤泥、淤泥质土，有机沉积物、松土等。我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低、压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。日本高等级公路设计规范将其定义为：主要由粘土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。地下水位高，其上的填方及构造物稳定性差且发生沉降的地基；日本规范还对软土地基做了分类，提出了类型概略判断标准。在给出软土地基定义时指出：软土地基不能简单地只按地基条件确定，因填方形状及施工状况而异，有必要在充分研究填方及构造物的种类、形式、规模、地基特性的基础上，判断是否应按软土地基处理。软土路基的处理的目的是提高该段公路路基的稳定性和承载能力。目前，软土地基的常用处理方法有基面强化、换土、侧向约束、预压固结、复合地基和土壤固化剂法。在众多方法中土壤固化剂法是一种应用前景广泛的淤泥处理方法。所谓土壤固化剂法，就是将固化剂掺入土壤中，与土壤发生一系列物理-化学反应，并有效改善和提高土壤的工程性质的地基处理方法。采用固化剂处理淤泥具有处理量大、处理时间短的优点，这也是目前国内大规模处理淤泥的最适宜的办法。可以将高含水量、低强度的废弃淤泥转化为工程用土，固化处理后的淤泥具有高强度、低渗透性的优点。在我国的公路建设中，普遍采用石灰稳定淤泥质土、水泥稳定淤泥质土或各种综合稳定淤泥质土类底基层、路基等传统的淤泥加固方法固化淤泥质软土。但这类固化剂的固化效果依赖于土壤的颗粒度和含水量，当遇到含水量高且富含有机质的淤泥质土时，采用水泥等传统固化剂往往导致淤泥固化后的强度偏低，难以压实。专利CN201310207247.6公开了一种纯无机淤泥固化剂，由以下原料组成：水泥50.0-66.7份，坡缕石16.7-25.0份，绢云母13.3-25.0份，原料总量为100份，该专利的淤泥固化剂可有效提高淤泥的最佳含水率，当淤泥达到相同的强度时所需要排除淤泥中的水分更少；坡缕石和绢云母可以发挥其较强的吸水效果，另外，层状硅酸盐矿物的相互作用并发挥粘土矿物的特性，促使固化淤泥具有较好的抗冲刷和抗冻融性能；该专利采用坡缕石和绢云母固化淤泥用于道路填料，降低了道路建设成本，还有利于保护环境，，但是原料来源有限，而且固化后的淤泥的性能仍有提升的空间。中国专利申请CN201711013511.7公开了一种新型有机无机复合淤泥固化剂及其使用方法和应用，由以下质量百分比的功能组分制成：水泥58.8-60.5％、生石灰19.4-21.5％、高铁酸钾4.5-5.3％、高分子吸水树脂14.8-15.2％，各功能组分的百分比之和为100％。该专利采用高铁酸钾裂解淤泥中的有机质，消除腐殖酸对水泥水化反应的不利影响，高分子吸水树脂具有极强的吸水性和保水性，可将淤泥中大量的自由水转化为水合水和吸附水，并稳定存在于高分子吸水树脂中，从而增加土颗粒间的连接，提高淤泥强度，但是这种增强作用并不稳定，当去除外力或者淤泥湿化时，容易吸附水分子，从而使土颗粒间仅仅依靠分子间作用力连接，降低了淤泥强度，不利于将淤泥转化为工程用土。因此，开发一种能解决上述技术问题的固化剂及其制备方法是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足而提供一种固化时间短，抗压强度高，稳定效果好，有效利用资源的固化剂及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种用于淤泥软基处理的固化剂，它由以下重量份的原料组成：60-80份水泥、32-54份高钙粉煤灰、15-20份改性硅藻土、10-12份矿渣、10-12份有机膨胀土、5-15份助剂。优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、电石渣、石膏、水玻璃、聚丙烯酰胺、丙烯酸钙、十二烷基磺酸钠。更优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、电石渣、石膏、水玻璃、聚丙烯酰胺、丙烯酸钙。更优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、电石渣、石膏、水玻璃、丙烯酸钙。更优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、石膏、水玻璃、丙烯酸钙。更优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、水玻璃、丙烯酸钙。更优选地，所述助剂选用以下组分中的一种或几种：碱渣、水玻璃。更优选地，所述助剂选用水玻璃。优选地，所述改性硅藻土的制备过程如下：将硅藻土干燥、研磨后过筛，与高锰酸钾混合，得到改性硅藻土。更优选地，所述硅藻土干燥、研磨后过筛为80-100目。更优选地，所述硅藻土与高锰酸钾的质量比为30-50:1。更优选地，所述硅藻土与高锰酸钾的质量比为35-45:1。更优选地，所述硅藻土与高锰酸钾的质量比为35:1。优选地，所述有机膨胀土的粒度为100-200目。更优选地，所述有机膨胀土的粒度为120-150目。更优选地，所述有机膨胀土的粒度为150目。本专利技术还涉及上述固化剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将配方量的水泥、高钙粉煤灰、矿渣混合搅拌至均匀，得混合物A；S2：将配方量的助剂和混合物A搅拌均匀，加热，冷却后，研磨成粉状，得混合物B；S3：将配方量的改性硅藻土、有机膨胀土和混合物B混合搅拌至均匀，即得。优选地，步骤S2中加热温度180-250℃。更优选地，步骤S2中加热温度190-230℃。更优选地，步骤S2中加热温度200-220℃。更优选地，步骤S2中加热温度200-210℃。更优选地，步骤S2中加热温度200℃。优选地，步骤S2中加热时间0.5-1.5h。更优选地，步骤S2中加热时间0.75-1.25h。更优选地，步骤S2中加热时间1-1.25h。更优选地，步骤S2中加热时间1h。优选地，步骤S2中研磨成粒径为8-12μm的粉状。更优选地，步骤S2中研磨成粒径为8-11μm的粉状。更优选地，步骤S2中研磨成粒径为9-11μm的粉状。更优选地，步骤S2中研磨成粒径为10μm的粉状。本专利技术还涉及上述固化剂的使用方法，所述固化剂直接添加至淤泥软基中混合或固化剂作为深层复合搅拌桩的填料。优选地，所述深层复合搅拌桩的桩孔直径为0.4-0.5m，桩孔间距为1.5-2m。优选地，所述固化剂质量为淤泥软基质量的6-15％。更优选地，所述固化剂质量为淤泥软基质量的8-12％。更优选地，所述固化剂质量为淤泥软基质量的10％。本专利技术中，深层复合搅拌桩按照常规方法进行施工。本专利技术的有益效果是：硅藻土的化学成分主要是SiO2，含有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等，具有多孔结构，可以通过物理吸附去除淤泥中的水分，同时，淤泥中的水份沿着硅藻土表面分布扩展到其内孔隙中，硅藻土中的氧化物与水发生反应，与水分子完全结合，达到固化的效果。但是对成分复杂的淤泥吸附效果不明显，所以本专利技术用高锰酸钾改性硅藻土，高锰酸钾可以降解吸附在改性硅藻土表面的大分子有机物，进一步提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于淤泥软基处理的固化剂，其特征在于，所述固化剂由以下重量份的原料组成：60‑80份水泥、32‑54份高钙粉煤灰、15‑20份改性硅藻土、10‑12份矿渣、10‑12份有机膨胀土、5‑15份助剂。

【技术特征摘要】
1.一种用于淤泥软基处理的固化剂，其特征在于，所述固化剂由以下重量份的原料组成：60-80份水泥、32-54份高钙粉煤灰、15-20份改性硅藻土、10-12份矿渣、10-12份有机膨胀土、5-15份助剂。2.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、电石渣、石膏、水玻璃、聚丙烯酰胺、丙烯酸钙、十二烷基磺酸钠。3.根据权利要求2所述的固化剂，其特征在于，所述助剂选用以下组分中的一种或多种：碱渣、水玻璃、丙烯酸钙。4.根据权利要求1所述的固化剂，其特征在于，所述改性硅藻土的制备过程如下：将硅藻土干燥、研磨后过筛，与高锰酸钾混合，得到改性硅藻土。5.根据权利要求4所述的固化剂，其特征在于，所述硅藻土干燥、研磨后过筛为80-100目，所述硅藻土与高锰酸钾的质量比为30-50:1。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢祥明，梁跃先，余青山，姚楚康，赵雅玲，邱晓艳，郑莉，
申请(专利权)人：广东水电二局股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44