一种地聚合物固化废弃泥浆及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于固体废弃物处理技术领域。本发明专利技术提供了一种地聚合物固化废弃泥浆，由前驱体、废弃泥浆、碱激发剂和水制备而成；所述前驱体为粉煤灰和矿渣粉，碱激发剂为水玻璃；废弃泥浆的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的92～94％；碱激发剂的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的3～5％。本发明专利技术还提供了所述的地聚合物固化废弃泥浆的制备方法和应用。本发明专利技术制得的地聚合物固化废弃泥浆的力学强度满足一级公路重交通底基层的标准，且耐久性能也满足土壤固化剂规范要求，微观结构较为密实，可满足一级公路重交通底基层的使用要求；而且制备过程环保，成本低，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种地聚合物固化废弃泥浆及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及固体废弃物处理
，尤其涉及一种地聚合物固化废弃泥浆及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]钻孔灌注桩对地质条件的要求不高，且能满足高层大跨结构对于基础承载力的要求，因此成为了工程上最常用的桩基形式。在钻孔灌注桩施工时，需制备大量的泥浆，而这些泥浆在使用过程中，工程性质会逐渐变差，无法满足工程需要。大量囤积的废弃泥浆无法得到合理的处理，不仅会给生态环境带来严重的破坏，而且也会造成严重的资源浪费。
[0003]废弃泥浆的处理方法主要有自然沉淀法和化学固化法。自然沉淀法是在施工现场开挖大量的泥浆池，将废弃泥浆自然沉淀风干后，就地填埋。该方法不仅会占用大量的土地，还会因泥浆池满之后无法继续存储新产生的废弃泥浆，导致工程项目被迫停工，增加工程成本。同时这种处理方法也没有资源化利用废弃泥浆，造成了资源浪费。化学固化法是将废弃泥浆脱水处理后掺入固化剂，提升脱水后泥浆的性质，将其再次用于工程建设当中，是目前将废弃泥浆资源化利用程度最高的一种方法。但是该方法大多是采用水泥、石灰等传统固化材料为主材料，再辅掺一些可以改良固化土性质的添加剂。大量使用传统固化材料对废弃泥浆进行固化，不仅会产生较高的成本，而且在生产传统固化材料时也容易对环境造成污染。
[0004]地聚合物是以富硅铝酸盐工业固体废料为前驱体，在碱激发剂作用下，经过解聚、单体重建以及缩聚过程后形成的三维网状无机胶凝材料，被认为是水泥、石灰等传统固化材料的理想替代品。此外，地聚合物在制备过程中可比水泥减少60～80％的CO2排放和60％的能耗。如果将传统固化材料替换成地聚合物，不仅能够减少固化材料的生产成本，还能缓解工业废料堆积所造成的生态破坏的问题。
[0005]半刚性基层是我国道路基层的主要类型，在修建半刚性基层的过程中，需要大量开采沿线地区的砂、石等建筑材料，这不仅导致了沿线地区的地貌破坏，也使得沿线的砂、石资源越发匮乏。同时，环境保护越来越受到重视，开采砂、石资源的规定更加严格，导致砂石料的开采成本和难度也随之增长。因此，将地聚合物固化废弃泥浆用于道路底基层的修建，具有良好的应用前景。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种地聚合物固化废弃泥浆及其制备方法和应用。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种地聚合物固化废弃泥浆，包含如下制备原料：前驱体、废弃泥浆、碱激发剂和水；
[0009]所述前驱体为粉煤灰和矿渣粉，碱激发剂为水玻璃；
[0010]废弃泥浆的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的92～94％；
[0011]碱激发剂的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的3～5％。
[0012]作为优选，所述矿渣粉在前驱体中的质量掺量为68～72％。
[0013]作为优选，所述废弃泥浆为经过脱水处理的废弃泥浆，废弃泥浆的粒径≤2mm。
[0014]作为优选，所述粉煤灰的比表面积为415～425m2/kg，烧失量为2.48～2.56％；
[0015]所述矿渣粉的比表面积为425～432m2/kg，烧失量为0.52～0.56％。
[0016]作为优选，所述碱激发剂的模数为1.1～1.5，固含量为32.6～34.5％。
[0017]作为优选，所述地聚合物固化废弃泥浆的含水率为12.4～12.8％，干密度为1.865～1.984g/cm3。
[0018]本专利技术还提供了所述的地聚合物固化废弃泥浆的制备方法，包含如下步骤：
[0019]1)将废弃泥浆和前驱体进行干拌，干拌物和水进行混合，得到混合料；
[0020]2)将混合料进行闷料处理和碱激发剂混合，得到地聚合物固化废弃泥浆。
[0021]作为优选，步骤1)所述干拌的时间为0.5～1.5min；所述混合的时间为1.5～2.5min。
[0022]作为优选，步骤2)所述闷料处理的时间为16～18h；所述混合的时间为1.8～2.2min。
[0023]本专利技术还提供了所述的地聚合物固化废弃泥浆在路基建筑材料中的应用。
[0024]本专利技术的有益效果包括以下几点：
[0025]1)本专利技术的地聚合物固化废弃泥浆的力学强度满足一级公路重交通底基层的标准，且耐久性能也满足土壤固化剂规范要求，微观结构较为密实，可满足一级公路重交通底基层的使用要求。
[0026]2)本专利技术采用地聚合物代替传统固化材料固化废弃泥浆的方法环保、成本低，具有良好的应用前景。
附图说明
[0027]图1为本专利技术粉煤灰的粒径级配；
[0028]图2为本专利技术矿渣粉的粒径级配；
[0029]图3为本专利技术原始废弃泥浆的粒径级配；
[0030]图4为本专利技术废弃泥浆的粒径级配；
[0031]图5为不同养护龄期下，前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与无侧限抗压强度关系图；
[0032]图6为实施例1和对比例1～4的地聚合物固化废弃泥浆的养护龄期与无侧限抗压强度关系图；
[0033]图7为不同养护龄期下，前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与劈裂抗拉强度关系图；
[0034]图8为实施例1和对比例1～4的地聚合物固化废弃泥浆的养护龄期与劈裂抗拉强度关系图；
[0035]图9为不同养护龄期下，前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与抗弯拉强度关系图；
[0036]图10为实施例1和对比例1～4的地聚合物固化废弃泥浆的养护龄期与抗弯拉强度
关系图；
[0037]图11为不同养护龄期下，前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与弹性模量关系图；
[0038]图12为实施例1和对比例1～4的地聚合物固化废弃泥浆的养护龄期与弹性模量关系图；
[0039]图13为前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与抗压回弹模量关系图；
[0040]图14为前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与水稳定性系数关系图；
[0041]图15为干湿循环试验后实施例1和对比例1～4的地聚合物固化废弃泥浆的无侧限抗压强度变化图；
[0042]图16为前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与干湿循环系数关系图；
[0043]图17为前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与断裂韧度关系图；
[0044]图18为前驱体中粉煤灰和矿渣粉的质量比与断裂能关系图；
[0045]图19为原始废弃泥浆和28d龄期下K6、K10的XRD图，其中，(a)为原始废弃泥浆的XRD图，(b)为28d龄期下K6的XRD图，(c)为28d龄期下K10的XRD图；
[0046]图20为原始废弃泥浆和28d龄期下K6、K10的SEM图，其中，(a)为原始废弃泥浆的SEM图，(b)为28d龄期下K6的SEM图，(c)为28d龄期下K10的SEM图。
具体实施方式
[0047]本专利技术提供了一种地聚合物固化废弃泥浆，包含如下制备原料：前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地聚合物固化废弃泥浆，其特征在于，包含如下制备原料：前驱体、废弃泥浆、碱激发剂和水；所述前驱体为粉煤灰和矿渣粉，碱激发剂为水玻璃；废弃泥浆的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的92～94％；碱激发剂的质量为前驱体和废弃泥浆总质量的3～5％。2.根据权利要求1所述的地聚合物固化废弃泥浆，其特征在于，所述矿渣粉在前驱体中的质量掺量为68～72％。3.根据权利要求1或2所述的地聚合物固化废弃泥浆，其特征在于，所述废弃泥浆为经过脱水处理的废弃泥浆，废弃泥浆的粒径≤2mm。4.根据权利要求3所述的地聚合物固化废弃泥浆，其特征在于，所述粉煤灰的比表面积为415～425m2/kg，烧失量为2.48～2.56％；所述矿渣粉的比表面积为425～432m2/kg，烧失量为0.52～0.56％。5.根据权利要求4所述的地聚合物固化废弃泥浆，其特征在于，所述碱激发剂的模数为1.1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏，高真，吴靖江，郭进军，毋存粮，郭振辉，洪建，尹贺军，张永，王晨阳，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：