一种滩涂淤泥固化剂
技术领域
本发明涉及淤泥固化技术领域，具体涉及一种滩涂淤泥固化剂。
背景技术
我国沿海中纬度地区滩涂面积巨大，其中淤泥质类型的海岸占20％以上，主分布在长江、黄河、珠江、钱塘江等河流入海口的三角洲冲击平原以及浙、闽、粤等沿海局部区域的港湾地区。由于滩涂淤泥所在的环境和特殊的形成条件，导致土层分布较不均匀，矿物质成分复杂，含盐量高，压缩模量Es不到3.0MPa，含水率高达80％，孔隙比在2.5以上。这些特殊的物理性质导致其强度低，灵敏度高，承载能力低，不均匀沉降大，工程性质差，容易造成建筑物滑动、坍塌、倾斜等，因此在进行工程上部结构施工前，需对其进行加固处理，以满足承载力和沉降控制的要求，使其达到工程建设所需的基本性能。
现阶段，淤泥原位固化技术在沿海滩涂淤泥固化和河湖的生态化治理过程中发挥着越来越重要的作用，但此技术所选用的淤泥固化剂主要以水泥、粉煤灰等传统固化剂为主，但水泥在生产过程中不仅需要源源不断地向大自然索取宝贵的石灰石和黏土资源，而且生产能耗大，对生态环境造成严重影响，而新型环保淤泥固化剂大部分需要国外引进，产品价格昂贵。
与此同时，随着工业化的发展，各种工业废弃物给人类赖以生存的环境带来了严重的危害，将工业矿渣等废弃物开发利用，形成淤泥固化剂将成为固体废弃物资源化利用的重要途径，由于沿海滩涂淤泥特殊的理化性质，目前利用工业废弃物制作的淤泥固化材料存在一个明显的缺点，即经固化后的淤泥容易出现分散、坍塌等问题，甚至固化淤泥发生逆转，为后续施工造成严重隐患。
为解决上述问题，做出了一系列改进。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种滩涂淤泥固化剂，以克服现有技术所存在的缺点和不足。
一种滩涂淤泥固化剂，按质量百分比包括：普通硅酸盐水泥30-50％、矿粉25-40％、脱硫灰20-35％和增强激发剂2-15％。
进一步，所述矿粉的化学成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和MnO2。
进一步，所述脱硫灰粉含水率1-4％，所述脱硫灰化学成分是占比30-45％的半水石膏和占比55-70％的二水石膏。
进一步，所述增强激发剂按质量百分比包括：氧化钙16-23％、硅酸钠46-66％、氯化钙16-27％和聚丙烯酰胺1-7％。
进一步，所述滩涂淤泥固化剂的粉体比表面积460-600m2/kg，所述滩涂淤泥固化剂的粉体密度2.6-2.9g/cm3，所述滩涂淤泥固化剂的粉体标准稠度24-26％。
本发明的有益效果
针对目前固化后的淤泥容易出现分散、坍塌等问题，甚至固化淤泥发生逆转等问题，本发明以工业废料为主要原料，经过与其它成分复合产生叠加效应，在常温下能够与高含水率淤泥土颗粒胶结，从而显著改善沿海高含水率淤泥的物理力学性能，快速提高地基强度及整体性，并且固化强度高，施工速度快，工期短，施工成本低。另外，固化剂中大量采用石膏和矿渣等工业固体废弃物作为替代水泥的新型固化材料，不仅能大大减少水泥用量，降低能耗，而且实现了工业固体废弃物资源化利用，减轻固体废渣对环境的危害。
综上，本固化剂经济效益、社会效益和环境效益显著，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。
实施例1
普通硅酸盐水泥30-50％、矿粉25-40％、脱硫灰20-35％和增强激发剂2-15％。
矿粉的化学成分包括：SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2和MnO2。脱硫灰含水率1-4％，脱硫灰化学成分是占比30-45％的半水石膏和占比55-70％的二水石膏。
增强激发剂按质量百分比包括：氧化钙16-23％、硅酸钠46-66％、氯化钙16-27％和聚丙烯酰胺1-7％。
滩涂淤泥固化剂的粉体比表面积460-600m2/kg，滩涂淤泥固化剂的粉体密度2.6-2.9g/cm3，滩涂淤泥固化剂的粉体标准稠度24-26％。
传统固化剂采用水泥、石灰或两者的混合物，而本发明的作用机理与水泥等传统固化剂作用机理的最大不同在于：由于本发明主要由工业废料复合而成，虽然含有大量潜在活性材料，但其本身的水化速度非常慢，而发明中的增强激发剂能快速消耗淤泥中的水分，并放出热量使淤泥温度增加，从而提高潜在活性材料的水化速度，同时促进固化淤泥早期强度的提高，主要表现在：
淤泥掺入固化剂后，首先增强激发剂中的聚丙烯酰胺立刻水解消耗淤泥中大量的水分，降低淤泥含水率，同时通过聚丙烯酰胺的絮凝作用使淤泥中的悬浮颗粒聚合在一起并形成网状结构，为后续淤泥颗粒的固化及强度的提高奠定良好的基础。
增强激发剂中的氧化钙水解成高价金属离子和氢氧根(OH-)离子并形成碱性环境，确保水泥水化产物硅酸凝胶的稳定性，同时与矿粉和脱硫灰中的氧化硅和氧化铝等碱活性材料发生反应，生成有水硬性的胶凝产物等水化产物，这些水化产物不仅能有效降低淤泥含水率并填充土体孔隙，而且具有很强的物理胶结能力，可以很好地将土颗粒包裹、连接并不断胶结硬化，把流动性的高含水率淤泥土胶结成并产生一定强度。
淤泥中的水分消耗和颗粒胶结过程中会产生大量孔隙，而增强激发剂中的硅酸钠与淤泥孔隙水中的高价金属离子反应生成硅酸钙或硅胶颗粒，进一步填充淤泥颗粒之间的孔隙，增强淤泥结构的紧密型，继而提高其强度。
增强激发剂中的氯化钙可以加快铝酸三钙的水化速率，并激发矿粉的活性，具有促凝早强的作用，提高固化淤泥的早期强度，防止早期固化土的分散和坍塌等问题。
在本实施例中，将PO42.5普通硅酸盐水泥35％、矿粉30％、脱硫灰26％与增强激发剂9％进行均匀拌合，其中增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙18.92％、硅酸钠53.15％、氯化钙26.13％、聚丙烯酰胺1.8％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例1的产品，对上海川杨河口南侧淤泥进行固化，淤泥含水率100％，固化剂掺量为淤泥干重的8％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，固化淤泥7天无侧限抗压强度为0.21Mpa，28天无侧限抗压强度达到0.62MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
实施例2
一种滩涂淤泥固化剂，按重量百分比，普通硅酸盐水泥42％、矿粉25％、脱硫灰30％与增强激发剂3％进行均匀拌合。而增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙20％、硅酸钠53％、氯化钙20％、聚丙烯酰胺7％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例2的产品，对上海闵行区三鲁公路大治河西闸淤泥进行固化，淤泥含水率80％，固化剂掺量为淤泥干重的12％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，经固化后的淤泥7天无侧限抗压强度0.83Mpa，28天无侧限抗压强度达到1.21MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
实施例3
一种滩涂淤泥固化剂，按重量百分比，普通硅酸盐水泥42.34％、矿粉28.83％、脱硫灰24.33％与增强激发剂4.5％进行均匀拌合。而增强激发剂由以下组分配制而成氧化钙20.39％、硅酸钠60.19％、氯化钙17.48％、聚丙烯酰胺1.94％，物料混合、堆存和运输过程中应采取严格的防潮措施。
使用实施例3的产品，对厦门马銮湾沿海滩涂淤泥进行固化，淤泥含水率100％，固化剂掺量为淤泥干重的16％，将固化剂与淤泥充分搅拌混合后自然养护，经固化后的淤泥7天平均无侧限抗压强度1.21Mpa，28天无侧限抗压强度达到1.73MPa，且固化淤泥无分散和坍塌等问题。
以上对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离本发明的宗旨，本发明还可以有各种变化。
