[发明专利]一种淤泥改性材料

说明书

技术领域：

本项发明属于水利工程及环境岩土工程技术领域，尤其涉及一种利用水利工程和土建工程中产生的淤泥进行改性资源化利用的一种改性材料。

背景技术：

我国江河纵横，湖泊星罗棋布，但是这美好的景象正在逐渐的消失。中国每年平均有20个天然湖泊在消亡，建国50多年来已经减少了约1000个内陆湖泊。目前中国江河湖泊70％被污染，75％的湖泊出现不同程度的富营养化。以太湖为例，近年由于经济发展、人口膨胀和不合理的开发利用，湖泊生态系统结构正在遭受破坏，太湖已经连续发生了湖泊萎缩、功能退化、水质污染、湿地减少等现象。随着太湖富营养化程度的加剧，全湖69.83％的面积为污染淤泥所覆盖，厚度最大处达5m以上，淤泥总蓄积量为19.15×108m3。淤泥疏浚是根治江河湖泊污染的重要举措，疏浚淤泥是一种高含水率的工程废弃土，压缩性高、强度低，工程性质较差，造成其安全处理和处置成为世界性的难题。通过技术处理将废弃的淤泥转化为能有效利用的新生土资源是各国应用和研究的主流，淤泥改性是污泥资源化利用的主要有效途径。

淤泥改性的一般方法是通过加入某种改性剂，利用改性剂的胶凝作用，与淤泥发生水化反应，改变淤泥颗粒的性质、大小及形态，从而达到改善淤泥物理、力学性质的目的，采用不同的改性材料对淤泥进行改性，取得了较多的研究成果。但是目前较多的改性材料添加量普遍较大，比如掺加大量的水泥和粉煤灰，这样增加了改性成本。

发明内容：

本项发明针对传统淤泥改性方法中水泥和粉煤灰掺加量大的问题，提出采用矿粉和偏硅酸钠代替部分水泥和粉煤灰，掺入后不仅大大提高了淤泥的抗剪强度，并对其后期强度的增长有明显的作用，且大大降低了工程造价。

为实现以上的目的，本发明专利采用的技术方案是：

一种淤泥改性材料，其特征在于：在淤泥中掺入水化胶凝材料、潜在水化胶凝材料和偏硅酸钠；

所述的水化胶凝材料占淤泥重量的2～8％；

所述的潜在水化胶凝材料占淤泥重量的10-40％；

所述的偏硅酸钠占淤泥重量的1.2～12％。。

所述水化胶凝材料为复合硅酸盐水泥P.C325。

所述潜在水化胶凝材料为一级粉煤灰S95和S105级矿粉，其中粉煤灰占淤泥重量的5～20％，矿粉占淤泥重量的5～20％。

所述的偏硅酸钠为九水偏硅酸钠。

本发明专利优点和效果为：

(1)大大降低改性成本：改性材料中胶凝材料和潜在胶凝材料用量大大减少，操作简单，易推广；

(2)改性时间大大缩短：改性后淤泥17d即可作为填土工程用土工材料；

(3)节能环保：改性后淤泥土性质稳定，有效防止污染物扩散；

(4)应用广泛：改性后淤泥可广泛用作各种填土工程，如堤岸加固、道路建设、低洼填方等。

具体实施方式：

为了加深对发明专利的理解，下面结合实施例对本发明专利作进一步详述。

一种淤泥改性材料，各组分按以下重量百分比制成：

水泥2～8％

粉煤灰5～20％

矿粉5～20％

偏硅酸钠1.2～12％；

本项发明利用水泥中胶体与粘粒表面离子的交换与团粒化作用、水化反应以及碳酸化反应生成不溶于水的稳定的结晶矿物和胶体。利用粉煤灰和矿粉的填充、吸水作用以及水化作用来提高淤泥的密实度和硬度。利用偏硅酸钠的胶体性质、高度的吸附能力及水化生成硅胶颗粒来填塞粘粒间的空隙，从而提高淤泥的强度。本项发明的改性材料的反应方程式为(1)-(9)：

Ca(OH)₂+Na₂O·nSiO₂+mH₂O→CaO·nSiO₂·mH₂O+NaOH(1)

SiO₂+CO₂+H₂O→H₂SiO₃+CO₃^2-(2)

2(3CaO·SiO₂)+6H₂O→3CaO·2SiO₂·3H₂O+3Ca(OH)₂(3)