《複合型淤泥固化材料》是河海大學於2003年5月7日申請的專利，該專利的申請號為031133738，公布號為CN1448358，公布日為2003年10月15日，發明人是朱偉、張春雷、范昭平、李磊，該發明涉及的是一種對水利工程和土木工程中產生的淤泥進行固化處理所使用的複合型淤泥固化材料。
《複合型淤泥固化材料》採用在水泥類固化材料中加入工業廢料粉煤灰、石膏，按一定配比混合均勻而製成的複合型淤泥固化材料。該發明通過與淤泥進行混合攪拌，可以改善淤泥的高含水率、低強度的性質，可以將對環境產生污染的廢棄淤泥再生為工程中可以套用的土工材料。使用該材料不僅符合環境保護的要求，也符合土木工程可持續發展的需要，是一種綠色環保型材料。
2007年，《複合型淤泥固化材料》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
基本介紹
- 中文名：複合型淤泥固化材料
- 公布號：CN1448358
- 公布日：2003年10月15日
- 申請號：031133738
- 申請日：2003年5月7日
- 申請人：河海大學
- 地址：江蘇省南京市西康路1號
- 發明人：朱偉、張春雷、范昭平、李磊
- 分類號：C04B18/04、C04B28/14、C04B18/08、B09B3/00
- 代理機構：南京君陶專利代理有限責任公司
- 類別：發明專利
- 代理人：沈根水
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在許多的水利工程和土木工程如海洋、湖泊、河流的疏浚或城市捷運建設、基坑開挖等工程中會產生大量的淤泥，這些淤泥含水率高、粘粒含量高、強度極低，無法直接用作工程填土，通常採取拋泥處置。這種處置方法不僅會污染拋泥點周圍的環境，同時也會占用大量的農田或漁塘。而在許多的土方工程如填海工程、堤防工程、道路工程中大量需要填方用土，大多通過陸地開採砂石而獲得。《複合型淤泥固化材料》結合環境保護和土木工程可持續發展的需要，將廢棄的淤泥通過固化方法轉化為土工再生資源進行利用。對於處理高含水率的淤泥，固化材料的造價問題是關鍵，該複合型淤泥固化材料從傳統的水泥系固化材料出發，通過加入工業生產中大量產生的能夠促進水泥水化反應的廢料粉煤灰、石膏，通過選擇最佳的配方，使工業廢料可以最大限度的替代部分水泥的量，研製出複合型淤泥固化材料，不但提高了水泥的固化效果，而且節省了造價，並達到以廢治廢的目的。
發明內容
專利目的
為解決水利工程和土木工程中產生的大量淤泥的處置問題而研製的一種複合型淤泥固化材料，用以將廢棄淤泥處理為工程性質良好的固化土。
技術方案
《複合型淤泥固化材料》利用水泥的蒸剃水解和水化反應的特點，加入能夠促進水泥水化反應的工業廢料，通過選擇最佳的配比，發揮出材料的複合效果並從總體立糠糠上降低固化材料的造價。該發明的固化反應方程如式（1）～（7）所示。
該發明是將幾種原材料按一定配比均勻混合而成，為青灰色粉狀固體，其主要技術特徵是在水泥中按一定比例加入工業廢料粉煤灰、石膏，均勻混合而成，按重量百分比：水泥15～25％、粉煤灰45～83.5％、石膏1.5～7.5％。
其製備工藝：在水泥中按上述比例加入粉煤阿雅院擊灰和石膏，混合均勻而製成。
改善效果
（1）環境保護：利用《複合型淤泥固化材料》可以減少工程中產生的淤泥的廢棄處置對周圍環境的污染；
（2）資源再生利用：利用該發明，將廢棄的淤泥處理為工程性質良好的土工材料，產生了再生資源；
（3）價格低廉：該發明的主要原料為工業中產生的大量且廉價的廢料，產品價格便宜；
（4）以廢治廢：該發明主要針對的是工程中產生的廢棄淤泥的處理問題，而本身利用的又是工業中大量產生的廢棄物，同時達到了以廢治廢的目的；
（5）處理效果好：該發明通過機械攪拌與淤泥充分混合後進行填築施工，施工易控制，混合效果好，固化處理的效果較優；
（6）套用範圍廣：該發明可以廣泛地用於填海工程（圖1）、道路工程（圖2）和堤防工程（圖3），並可根據匪去辨勸不同的工程要求調整添加量，可以滿足多種工程的要求。
附圖說明
圖1是《複合型淤泥固化材料》用於填海工程；
圖2是該發明用於堤防工程；
圖3是該發明用於道路工程。
圖1是說明該發明可對海洋工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以直接進行水下凝多體澆築施工，由於固化土具有一定的流動性，該方法較之其它方法可以更好的保證水下施工的質量。
圖2是說明該發明可對河道疏浚工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以直接用於河道堤岸的加固，既避免了淤泥廢棄對環境的污染，同時又可減少堤岸加固從別處取土的費用。
圖3是說明該發明可結合對各種工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以用於道路工程中路基的填築。在道路工程中大量需要填方用土，大多通過沿路設定取土坑而獲取，這種方法破壞了大量的耕地。利用固化淤泥不僅可以有效的避免淤泥廢棄對環境的污染，同時又可減少道路工程中從別處取土的數量和費用。
技術領域
《複合型淤泥固化材料》涉及一種對水利工程和土木工全立雅程中產生的淤泥進行固化處理所使用的複合型固化材料，固化處理後的淤泥可用作為道路、堤防等土方工程的填方用土。屬於土建材料技術領域。
權利要求
1、複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占的重量百分比：水泥15～25％、粉煤灰45～83.5％、石膏1.5～7.5％。其製備工藝：在水泥中按上述比例加入粉煤灰和石膏，混合均勻而製成。
2、根據權利要求1所述的一種複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占的重量百分比：水泥24.4％、粉煤灰73.2％、石膏2.4％。
3、根據權利要求1所述的一種複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占甩籃疊的重量百分比：水泥17.5％、粉煤灰79.0％、石膏3.5％。
實施方式
實施例1
《複合型淤泥固化材料》各組分按以下重量百分比混合均勻而成：水泥24.4％、粉煤灰73.2％、石膏2.4％。
按照該配比，在每立方米淤泥中加入90千克固化材料，固化淤泥7天無側限抗壓強度可以達到110千帕，28天無側限抗壓強度可以達到170千帕。固化淤泥的透水係數小於10厘米/秒。較之使用水泥一種材料，達到相同固化效果其費用可以節省21％。而且這種材料自身具有較好的快硬性（7天強度即可達到110千帕），施工後很快就可以在其上面進行其它工程的施工。
實施例2
該發明各組分按以下重量百分比混合均勻而成：水泥17.5％、粉煤灰79.0％、石膏3.5％。
利用該配比，在每方淤泥中加入100千克固化材料，固化淤泥7天無側限抗壓強度可以達到100千帕，28天無側限抗壓強度可以達到150千帕。固化淤泥的透水係數小於10厘米/秒。較之使用水泥一種材料，達到相同固化效果其費用可以節省18％。
複合型淤泥固化材料固化反應方程式（1）～（7）：
反應原理說明：由於在水泥的水解反應中會生成很多的Ca（OH）2（如式1，2所示），Ca（OH）2微溶於水，當其覆蓋在水泥表面時，會阻礙水泥的進一步反應，固化土的強度得不到進一步的提高。加入主要成份為SiO2的粉煤灰，可以與Ca（OH）2發生式（5）的反應，生成水化矽酸鈣晶體，產生土粒間的膠結作用，也就是通常所說的火山灰反應，可以顯著促進固化土的強度增長。石膏的固化反應機理如式（7）所示，生成的CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O稱為鈣礬石，具有32個結晶水，在其形成過程中固相體積將增長120％左右，可以起到填充孔隙和減小孔徑的作用，對固化土的強度有很大貢獻。
但是這兩種物質與水泥的量之間存在著一個最佳的配比，這是由於在粉煤灰和石膏中含有一定量的CaO（粉煤灰中為20％左右，石膏中為30％左右），它們在固化過程中，使固化土的體積產生一定的膨脹，當其膨脹量適宜時可以促進固化土的強度。但是當膨脹作用過大時，又會破壞水化矽酸鈣在土粒間已形成的膠結作用，反而使強度下降。因此，該發明的關鍵在於加入的粉煤灰和石膏的量可以使固化過程中的膨脹填充作用和膠結作用達到最恰當的比例。從總體上發揮出各種材料的組合優勢，從而達到促進固化效果、降低造價的目的。
榮譽表彰
2007年，《複合型淤泥固化材料》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
（5）處理效果好：該發明通過機械攪拌與淤泥充分混合後進行填築施工，施工易控制，混合效果好，固化處理的效果較優；
（6）套用範圍廣：該發明可以廣泛地用於填海工程（圖1）、道路工程（圖2）和堤防工程（圖3），並可根據不同的工程要求調整添加量，可以滿足多種工程的要求。
附圖說明
圖1是《複合型淤泥固化材料》用於填海工程；
圖2是該發明用於堤防工程；
圖3是該發明用於道路工程。
圖1是說明該發明可對海洋工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以直接進行水下澆築施工，由於固化土具有一定的流動性，該方法較之其它方法可以更好的保證水下施工的質量。
圖2是說明該發明可對河道疏浚工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以直接用於河道堤岸的加固，既避免了淤泥廢棄對環境的污染，同時又可減少堤岸加固從別處取土的費用。
圖3是說明該發明可結合對各種工程中產生的淤泥進行固化處理，處理後的淤泥可以用於道路工程中路基的填築。在道路工程中大量需要填方用土，大多通過沿路設定取土坑而獲取，這種方法破壞了大量的耕地。利用固化淤泥不僅可以有效的避免淤泥廢棄對環境的污染，同時又可減少道路工程中從別處取土的數量和費用。
技術領域
《複合型淤泥固化材料》涉及一種對水利工程和土木工程中產生的淤泥進行固化處理所使用的複合型固化材料，固化處理後的淤泥可用作為道路、堤防等土方工程的填方用土。屬於土建材料技術領域。
權利要求
1、複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占的重量百分比：水泥15～25％、粉煤灰45～83.5％、石膏1.5～7.5％。其製備工藝：在水泥中按上述比例加入粉煤灰和石膏，混合均勻而製成。
2、根據權利要求1所述的一種複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占的重量百分比：水泥24.4％、粉煤灰73.2％、石膏2.4％。
3、根據權利要求1所述的一種複合型淤泥固化材料，其特徵是它的原料組分所占的重量百分比：水泥17.5％、粉煤灰79.0％、石膏3.5％。
實施方式
實施例1
《複合型淤泥固化材料》各組分按以下重量百分比混合均勻而成：水泥24.4％、粉煤灰73.2％、石膏2.4％。
按照該配比，在每立方米淤泥中加入90千克固化材料，固化淤泥7天無側限抗壓強度可以達到110千帕，28天無側限抗壓強度可以達到170千帕。固化淤泥的透水係數小於10厘米/秒。較之使用水泥一種材料，達到相同固化效果其費用可以節省21％。而且這種材料自身具有較好的快硬性（7天強度即可達到110千帕），施工後很快就可以在其上面進行其它工程的施工。
實施例2
該發明各組分按以下重量百分比混合均勻而成：水泥17.5％、粉煤灰79.0％、石膏3.5％。
利用該配比，在每方淤泥中加入100千克固化材料，固化淤泥7天無側限抗壓強度可以達到100千帕，28天無側限抗壓強度可以達到150千帕。固化淤泥的透水係數小於10厘米/秒。較之使用水泥一種材料，達到相同固化效果其費用可以節省18％。
複合型淤泥固化材料固化反應方程式（1）～（7）：
反應原理說明：由於在水泥的水解反應中會生成很多的Ca（OH）2（如式1，2所示），Ca（OH）2微溶於水，當其覆蓋在水泥表面時，會阻礙水泥的進一步反應，固化土的強度得不到進一步的提高。加入主要成份為SiO2的粉煤灰，可以與Ca（OH）2發生式（5）的反應，生成水化矽酸鈣晶體，產生土粒間的膠結作用，也就是通常所說的火山灰反應，可以顯著促進固化土的強度增長。石膏的固化反應機理如式（7）所示，生成的CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O稱為鈣礬石，具有32個結晶水，在其形成過程中固相體積將增長120％左右，可以起到填充孔隙和減小孔徑的作用，對固化土的強度有很大貢獻。
但是這兩種物質與水泥的量之間存在著一個最佳的配比，這是由於在粉煤灰和石膏中含有一定量的CaO（粉煤灰中為20％左右，石膏中為30％左右），它們在固化過程中，使固化土的體積產生一定的膨脹，當其膨脹量適宜時可以促進固化土的強度。但是當膨脹作用過大時，又會破壞水化矽酸鈣在土粒間已形成的膠結作用，反而使強度下降。因此，該發明的關鍵在於加入的粉煤灰和石膏的量可以使固化過程中的膨脹填充作用和膠結作用達到最恰當的比例。從總體上發揮出各種材料的組合優勢，從而達到促進固化效果、降低造價的目的。
榮譽表彰
2007年，《複合型淤泥固化材料》獲得第五屆江蘇省專利項目獎優秀獎。
