[发明专利]高含水率疏浚淤泥复合固化材料新型添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种对水利、港口航道工程建设中产生的高含水率淤泥进行固化处理所使用的添加剂，该添加剂能够大量并且快速减小疏浚淤泥的含水率，大幅度提高早期强度和固化强度，适用于高含水率疏浚淤泥快速固化技术，属于水利和港口航道工程的技术领域。

背景技术

在我国的河道、航道疏浚和拓宽以及港口新建、扩建工程中会产生大量的淤泥，这些淤泥含水率高、粘粒含量高、压缩性高、强度低，难以被工程直接利用。一般情况下疏浚淤泥主要有两种处理方式：一种是吹填技术，使用吹填处理的最大问题就是吹填用地问题，同时吹填施工往往容易出现泥水向围堰外部扩散引起二次污染的问题。另一种就是抛泥的方法，其中以海抛量最大，这种倾倒行为严重危害了海洋生物生存环境，造成了海洋环境不可弥补的损失，同时严重影响了海洋资源的有效开发利用。而目前在大多数工程建设中，例如港口建设、海洋工程中都希望将疏竣淤泥进行资源化利用。本发明结合港口工程可持续发展和环境保护的需要，将淤泥通过快速固化的方法转化为港口再生资源进行利用。

目前常用的疏浚淤泥改性主要是淤泥固化，在疏浚泥中添加水泥、生石灰等固化材料，进行搅拌混合，通过孔隙水与固化材料发生水合反应使孔隙内的自由水变为结合水，另一方面加强了土粒子之间的结合力，提高了疏浚泥的强度。目前关于疏竣淤泥固化的改性剂已有较多的研究，主要仍为水泥、生石灰以及粉煤灰等无机材料，材料多样且复杂，主要针对低含水率土样进行处理。从目前已有的报道分析，当含水率大于1.0倍液限或更高时，采用上述材料和或添加剂很难使疏竣淤泥达到设计强度（如堤坝和路堤一般要求大于1.0MPa）或者需要的添加量非常大，以至于工程造价非常高，从而限制其在工程中推广应用。本发明在传统的水泥系固化材料中添加了一种新型添加剂聚丙烯酸钠，该添加剂可以大大提高水泥的固化效果，从而节省工程造价，将疏浚淤泥固化技术处理的土源含水率提高到2.0倍液限值甚至更高。

发明内容

本发明目的针对传统疏竣淤泥固化中疏竣淤泥含水率高，达到设计强度时，水泥、石灰等固化剂掺量大，造价高这一特性，提出了在水泥和生石灰构成的固化剂体系中掺入聚丙烯酸钠，掺入后可以大大提高固化土的强度、减小水泥和生石灰用量，极大程度减小工程造价。

技术方案：本发明利用水泥水化和水解反应的水化物的胶结作用，生石灰与土之间产生的吸水、碳酸化作用、胶凝作用和结晶作用，以及聚丙烯酸钠能很快的吸收淤泥中的水分，且一直处于保水状态，存在于水泥土、石灰土形成的空间骨架之中，因此可以在高含水率的淤泥中参加一定比例的水泥、生石灰和聚丙烯酸钠而很快达到所需要的强度要求，从而减少工期和工程造价。本发明的材料化反应方程式（1）~（7）所示。

2（3CaO·SiO₂）+6H₂O=3CaO·2SiO₂·3H₂O（水化硅酸钙）+3Ca(OH)₂； （1）

2（2CaO·SiO₂）+4H₂O=3CaO·2SiO₂·3H₂O（水化硅酸钙）+Ca(OH)₂；  （2）

3CaO·Al₂O₃+6H₂O=3CaO·Al₂O₃·6H₂O（水化铝酸三钙）；             （3）

4CaO·Al₂O₃·Fe₂O₃+7H₂O=3CaO·Al₂O₃·6H₂O+CaO·Fe₂O₃·H₂O（水化铁酸钙）；     （4）

3CaSO₄+3CaO·Al₂O₃+32H₂O=3CaO·Al2O₃·3CaSO₄·32H₂O（钙钒石）    （5）

Ca(OH)₂ + CO₂→CaCO₃ + H₂O                                    （6）