[發(fā)明專利]一種用于生態(tài)修復的新型環(huán)保材料泥土固化劑

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410270963.3
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN105268731A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發(fā)明（設計）人: 沈煒敏
• 申請（專利權）人: 沈煒敏
• 主分類號: B09C1/00
• 分類號: B09C1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、土壤固化技術的發(fā)展現狀和技術特點及用途

土壤固化技術是近代才研發(fā)出來的一種用于土壤固化、穩(wěn)定的工藝，通過土壤固化劑激活少量水泥中的有效成分，去進一步激活土壤活性、膠結土壤顆粒，把松散的土壤凝結成具有一定承載力、抗?jié)B透力以及耐久性的的固結土。對治理水土流失，改善生態(tài)環(huán)境將起積極地作用。

土壤固化技術在歐美先進發(fā)達國家從20世紀40年代開始，蓬勃發(fā)展至今已經形成為一門綜合的交叉學科，涉及建筑基礎、公路建設、堤壩工程、井下作業(yè)、石油開采、垃圾填埋、防塵固沙、污染土壤處理等多種領域。綜合了力學、結構理論、膠體化學、表面化學等眾多理論。它的處理對象也擴充到砂土、淤泥、生活垃圾、工業(yè)、礦業(yè)固體廢棄物等多種固體、半固體。處理目的已從單一的增強土壤強度發(fā)展到增加抗?jié)B透性、提高抗凍能力、防止污染物質泄露、資源循環(huán)利用等諸方面。我國直到20世紀90年代才開始研究土壤固化劑。目前主要是高等院校、研究所、部分科技公司，以研究、開發(fā)土壤固化劑為主。而真正應用到實際項目中很少。土壤固化技術的實施是一項復雜的系統(tǒng)工程。

泥土固化劑的特點是：①快速硬化各種淤泥和殘土；②能改良泥土團粒結構；③有封閉重金屬作用；④有消臭作用；⑤中性、無毒、無二次污染；(6)能使固結的坡面上生長植物、使固結的水底為水生動植物提供更好的生長環(huán)境。

用途和使用范圍：①江河、湖泊、海灣的淤泥處理；②疏浚泥土的早期處理；③施工用輔助道路的鋪設、加固；④路基、路肩、路坡的加固；⑤魚池湖泊堆積淤泥的土質改良；⑥油泥油土及其他廢棄物的固化處理；⑦高爾夫球場的土質改良；⑧住宅地的硬度加固和土質改良；⑨公園道路、草坪的鋪設及土質改良；⑩一般產業(yè)廢棄物的固化處理。

土壤固化原理

本土壤固化劑主要特性是以無機材料為主結合少量高分子材料組成。土體經過土壤固化劑處理后，在壓力的作用下緊密接觸在土壤顆粒附近，生成硅酸鈣、拖勃莫來石類、沸石、方鈉石及硅酸鈣等膠凝性物質，使粘土顆粒表面形成凝結硬化殼。土壤固化劑中的激發(fā)劑能有效地破壞膠凝材料中含有的玻璃體結構，促使玻璃體中的SiO2陰離子與土體中礦物質發(fā)生物理化學作用，形成水鋁酸鹽、含水硅酸鹽、磷酸鹽等膠凝物質。絕大部分粘土是由Si-O四面體和Al-O八面體硅酸鹽組成的。土壤本身是一個松散體系，即使使用外力提高它的密實度，也很難形成一個致密結構使它少受外來侵蝕，當固化劑與土壤混合后，土壤中過多的水分在反應中被“奪取”，生成含32個結晶水的鈣礬石針狀結晶體3CaO-和q3OaO-q3CaS，使土壤中大量的自由水以結晶的形式固定下來。同時這種水化反應形成的結晶體是的材料的體積增加，它有效地填充土團粒間的空隙，使固化土變得致密起來。在電子顯微鏡下，可以看到土壤顆粒C-S-H凝膠包圍，并相互連成一片，在土壤粒子之間形成一個牢固的網狀結構體，從而提高了密實度，對抗壓、抗?jié)B、抗鹽酸鹽侵蝕等性能都大大提高。

一般粘土團表面帶有大量的一介Na+，K+等，這些離子又具有極大的吸水性，水分的進入使得離子顆粒之間形成了松散的結合體，當固化劑與水作用產生大量的CaZ+，以及激發(fā)劑中含有的高階陽離子，如Fe+，AP+等，由于具有較高的離子強度，與土顆粒中的Na+、K+、Ca+進行離子交換作用，使得粘土膠團表面E電位降低，膠團所吸附的雙層減薄，電解質濃度增強、顆粒趨于凝聚，清除土壤中的液相和氣相，生成的硫酸鈣結晶體積膨脹而進一步填充孔隙，同時與針狀結晶體相互交叉，形成鏈狀和網狀結構而緊密結合，從而提高了土壤的強度、耐水性和抗凍性。