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CN119567686A - 一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用 - Google Patents

一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用 Download PDF

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CN119567686A
CN119567686A CN202510129097.4A CN202510129097A CN119567686A CN 119567686 A CN119567686 A CN 119567686A CN 202510129097 A CN202510129097 A CN 202510129097A CN 119567686 A CN119567686 A CN 119567686A
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李家峰
石鹏
陈鹏
熊辉
纪强
同钱江
张坤坤
姚茂吉
杨燕伟
魏涛
吴林锺
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China Construction Eighth Engineering Division Sichuan New Energy Technology Co ltd
Original Assignee
China Construction Eighth Engineering Division Sichuan New Energy Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及渣土资源化利用领域，具体是一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用，包括：步骤S1，制备聚乙烯薄膜块以及含有聚乙烯纤维和淤泥质土颗粒的淤泥质土固化预拌料；步骤S2，在模具内放置一层聚乙烯薄膜块，后在聚乙烯薄膜块上涂刷一层胶水，接着再平铺一层淤泥质土固化预拌料来形成预拌料层，继续在预拌料层上涂刷一层胶水，在模具内重复上述操作来形成具有自下而上交替布置的预制多层复合板，在预制多层复合板中的最上层和最下层均为聚乙烯薄膜块；步骤S3，对预制多层复合板反复进行针刺操作后整平来形成纤维穿层缠结的多层复合板；步骤S4，将多层复合板养护，养护完成后热压来完成；与现有技术相比，丰富了淤泥的应用范围。

Description

一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及渣土资源化利用领域，具体涉及一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用。
背景技术
我国水利和水环境治理，以及城市建设等工程的大规模开展，如围垦工程、港口工程、河湖清淤工程等，产生了大量急需处理处置的高含水率淤泥。通常情况下，此类淤泥含水率高、黏粒含量高、强度极低，很多还富含有机质和污染物质，是工程上难以直接利用的一种特殊土。常规处置方法是作为废弃物就近堆填或海洋倾倒，若不加以妥善处理，则会长期占用大量土地资源，并对周围环境造成污染危害，如何对此类废弃高含水率淤泥进行资源化利用是一个重要问题。
现对淤泥的应用主要是将其加工形成固化土来进行资源化利用，例如，CN118005354A中公开了一种基于高含水率淤泥质粉质黏土的流态固化土及其制备方法，将水泥、生石灰、石膏、矿渣和粉煤灰充分搅拌均匀得到组分A；将聚丙烯和高分子吸水树脂充分搅拌均匀得到组分B；将组分A、所述组分B以及所述水玻璃依次加入高含水率淤泥质粉质黏土中，拌合成浆液，形成流态固化土。
上述流态固化土是由高含水率淤泥质粉质黏土与水泥和生石灰等组分配合制备而成，以对淤泥进行资源化利用。
现急需对淤泥开发一种新的资源化利用，以丰富淤泥的应用范围。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种多层柔性淤泥质土基再生复合板及其制备方法和应用，以解决现有技术中，现急需对淤泥开发一种新的资源化利用，以丰富淤泥的应用范围这一问题。
为实现上述目的，本发明第一方面采用了如下的技术方案：一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1，制备聚乙烯薄膜块以及含有聚乙烯纤维和淤泥质土颗粒的淤泥质土固化预拌料；
步骤S2，在模具内放置一层聚乙烯薄膜块，后在聚乙烯薄膜块上涂刷一层胶水，接着再平铺一层淤泥质土固化预拌料来形成预拌料层，继续在预拌料层上涂刷一层胶水，在模具内重复操作来形成具有自下而上交替布置的聚乙烯薄膜块和预拌料层的预制多层复合板，在预制多层复合板中的最上层和最下层均为聚乙烯薄膜块；
步骤S3，对预制多层复合板反复进行针刺操作后整平来形成纤维穿层缠结的多层复合板；
步骤S4，将多层复合板养护，养护完成后热压来完成制备。
优选的，所述淤泥质土固化预拌料中还包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅酸钠以及水，且按照重量份数计算，所述淤泥质土颗粒、水泥、矿粉、粉煤灰、硅酸钠、聚乙烯纤维以及水分别对应为100份、8-12份、23-27份、13-17份、1.8-2.2份、2.0-2.4份以及68-72份。
优选的，所述淤泥质土颗粒是将淤泥质土置于真空烘箱中烘干后粉碎成粒径小于1mm的颗粒。
优选的，所述硅酸钠的模数为1.5。
优选的，所述聚乙烯纤维的长度为6-8mm。
优选的，所述聚乙烯薄膜块厚度为0.2mm，预拌料层厚度为1mm。
优选的，所述步骤S3具体是：
使用具有钩刺的刺针对预制多层复合板反复采用正向针刺与偏正向45°针刺相结合的方式来进行交叉针刺，且平均间隔1mm实施一次刺入拉出；
完成针刺后对预制多层复合板整平，来形成纤维穿层缠结的多层复合板。
优选的，所述步骤S4具体是：
将多层复合板置于温度为20℃且湿度为95%的标准养护室中养护，完成养护后晾干；
接着将多层复合板置于温度为150℃的热压机中，以100kpa的压力来热压3min。
本发明第二方面采用了如下的技术方案：一种多层柔性淤泥质土基再生复合板，由本发明第一方面所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法制备所得。
本发明第三方面采用了如下的技术方案：一种应用，将本发明第二方面所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板应用于建筑装饰领域。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
本发明采用软质聚乙薄膜块与硬质的淤泥质土固化预拌料进行交替层叠，形成软硬交替的多层结构，以提高含有淤泥质土颗粒的淤泥质土固化预拌料的柔性；同时采用胶水，提高有机与无机的层界面强度；并进行针刺，使淤泥质土固化预拌料中的聚乙烯纤维穿插整个多层复合板，然后再进行热压，让聚乙烯纤维与聚乙烯薄膜融化连接，对多层复合板进行内部和表面的密封处理，形成纤维三维网络且多层结构的柔性淤泥质土基再生复合板，改善了淤泥质土固化预拌料的拉伸强度和弯曲性能，且吸水率极低，可用于建筑装饰领域，提高了淤泥的资源化利用率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1
步骤S1，将淤泥质土放于110℃的真空烘箱中烘烤24h来烘干，然后将其粉碎成粒径小于1mm的颗粒。称取100份淤泥质土颗粒，并掺入10份水泥、25份矿粉、15份粉煤灰、2份模数为1.5的硅酸钠、2.2份聚乙烯纤维（聚乙烯纤维长度为6-8mm）和70份水，放于砂浆搅拌机中拌合均匀，形成淤泥质土固化预拌料。
步骤S2，将0.2mm厚聚乙烯薄膜切成5张长宽分别为200mm和50mm的长条，首先在长宽厚分别为200mm、50mm和5mm的模具中放置一张聚乙烯薄膜（命名为B层），然后在聚乙烯薄膜上面涂刷一层PVC胶水，再在胶水上面浇筑1mm厚的淤泥质土固化预拌料（命名为A层），整平后再在上面涂刷一层PVC胶水，再铺设一张聚乙烯薄膜，再在上面涂刷一层PVC胶水，后再浇筑1mm厚的淤泥质土固化预拌料，如此反复到最上层为聚乙烯薄膜来进行封层，则形成了总层数为9层且厚度为5mm的预制多层复合板，预制多层复合板自下而上以BABABABAB方式进行布置。
步骤S3，用具有钩刺的刺针对预制多层复合板进行反复针刺，且每次均是先从预制多层复合板顶部正向针刺至其底部，后偏离正向方向向右45°斜着针刺一遍，接着再偏离正向方向向左45°斜着针刺一遍，以上述方式来反复进行交叉针刺，且在预制多层复合板上平均间隔1mm实施一次刺入拉出，使淤泥质土固化预拌料中的聚乙烯纤维被针上的钩刺带入到整个预制多层复合板中，然后整平，形成纤维穿层缠结的多层复合板。
步骤S4，将多层复合板放于标准养护室中（标准养护室中恒温20℃且湿度为95%），养护28天后晾干；后将多层复合板置于150℃的热压机中，用100kpa的压力来热压3min，将聚乙烯纤维与聚乙烯薄膜熔融连接，并实现表面封层，最终形成多层的柔性淤泥质土基再生复合板。
将获得的柔性淤泥质土基再生复合板参考GB/T 1040.1-2018来检测得到拉伸强度为8.86MPa；并参考GB/T 50081-2019来检测得到吸水率为0.02%；采用以下自检测法来检测得到弯曲度为360°。
其中，所述自检测法具体是：将柔性淤泥质土基再生复合板一端垂直固定在水平面上，此时柔性淤泥质土基再生复合板则具有固定端和活动端，然后将活动端围绕固定端进行弯曲，达到极限弯曲时，活动端所在的平面与固定端所在的平面之间的夹角即为弯曲度。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S1中，掺入12份水泥、27份矿粉、17份粉煤灰、2.2份硅酸钠、2.4份聚乙烯纤维和72份水。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为8.98MPa，吸水率为0.02%，弯曲度为360°。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S1中，掺入8份水泥、23份矿粉、13份粉煤灰、1.8份硅酸钠、2.0份聚乙烯纤维和68份水。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为8.78MPa，吸水率为0.02%，弯曲度为360°。
实施例4
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S2中，只改变了总层数，总层数为7层，则A层的厚度调整为1.4mm。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为6.23MPa，吸水率为0.02%，弯曲度为170°。
实施例5
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S2中，只改变了总层数，总层数为5层，则A层的厚度调整为2.2mm。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为4.17MPa，吸水率为0.02%，弯曲度为85°。
实施例6
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S2中，只改变了总层数，总层数为3层，则A层的厚度调整为4.6mm。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为2.87MPa，吸水率为0.02%，弯曲度为46°。
对比例1
将淤泥质土放于110℃的真空烘箱中24h，然后将其粉碎成粒径小于1mm的颗粒。称取100kg淤泥质土颗粒，掺入10kg水泥、25kg矿粉、15kg粉煤灰、2kg模数为1.5的硅酸钠、2.2kg聚乙烯纤维（纤维长度为6-8mm）和70kg的水，放于砂浆搅拌机中拌合均匀，然后浇筑于长宽厚为200mm、50mm和5mm的模具中，模具中的浇筑厚度为5mm，常温养护24h后，脱模，并放于标准养护室中（恒温20℃且湿度95%）养护28天来成型。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为1.42MPa，吸水率为14.8%，弯曲度为32°。
对比例2
将淤泥质土放于110℃的真空烘箱中24h，然后将其粉碎成粒径小于1mm的颗粒。称取100kg淤泥质土颗粒，掺入10kg水泥、25kg矿粉、15kg粉煤灰、2kg模数为1.5的硅酸钠、2.2kg聚乙烯纤维（纤维长度为6-8mm）和70kg的水，放于砂浆搅拌机中拌合均匀，然后浇筑于长宽厚为200mm、50mm和5mm的模具中，模具中的浇筑厚度为5mm。
在浇筑到模具后，用实施例1中的针刺法（用具有钩刺的刺针对预制多层复合板进行反复针刺，且每次均是先从预制多层复合板顶部正向针刺至其底部，后偏离正向方向向右45°斜着针刺一遍，接着再偏离正向方向向左45°斜着针刺一遍，以上述方式来反复进行交叉针刺，且在预制多层复合板上平均间隔1mm实施一次刺入拉出）进行针刺，然后整平，常温养护24h后，脱模，并放于标准养护室中（恒温20℃且湿度95%）养护28天成型。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为1.58MPa，吸水率为14.6%，弯曲度为35°。
对比例3
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S2中，在模具中取消了放置聚乙烯薄膜和涂刷PVC胶水。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为1.86MPa，吸水率为12.3%，弯曲度为38°。
对比例4
与实施例1的区别仅在于：
在步骤S4中，在养护28天后晾干，直接成型，不进行热压。
经检测得到：
获得的柔性淤泥质土基再生复合板的拉伸强度为2.46MPa，吸水率为8.65%，弯曲度为76°。
本实施例1-实施例6所获得的柔性淤泥质土基再生复合板，改善淤泥质土固化后的拉伸强度和弯曲性能，且吸水率极低，可用于建筑装饰领域。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，制备聚乙烯薄膜块以及含有聚乙烯纤维和淤泥质土颗粒的淤泥质土固化预拌料；
步骤S2，在模具内放置一层聚乙烯薄膜块，后在聚乙烯薄膜块上涂刷一层胶水，接着再平铺一层淤泥质土固化预拌料来形成预拌料层，继续在预拌料层上涂刷一层胶水，在模具内重复操作来形成具有自下而上交替布置的聚乙烯薄膜块和预拌料层的预制多层复合板，在预制多层复合板中的最上层和最下层均为聚乙烯薄膜块；
步骤S3，对预制多层复合板反复进行针刺操作后整平来形成纤维穿层缠结的多层复合板；
步骤S4，将多层复合板养护，养护完成后热压来完成制备。
2.根据权利要求1所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述淤泥质土固化预拌料中还包括水泥、矿粉、粉煤灰、硅酸钠以及水，且按照重量份数计算，所述淤泥质土颗粒、水泥、矿粉、粉煤灰、硅酸钠、聚乙烯纤维以及水分别对应为100份、8-12份、23-27份、13-17份、1.8-2.2份、2.0-2.4份以及68-72份。
3.根据权利要求1或2所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述淤泥质土颗粒是将淤泥质土置于真空烘箱中烘干后粉碎成粒径小于1mm的颗粒。
4.根据权利要求2所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述硅酸钠的模数为1.5。
5.根据权利要求1或2所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯纤维的长度为6-8mm。
6.根据权利要求1所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯薄膜块厚度为0.2mm，预拌料层厚度为1mm。
7.根据权利要求1所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3具体是：
使用具有钩刺的刺针对预制多层复合板反复采用正向针刺与偏正向45°针刺相结合的方式来进行交叉针刺，且平均间隔1mm实施一次刺入拉出；
完成针刺后对预制多层复合板整平，来形成纤维穿层缠结的多层复合板。
8.根据权利要求1所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4具体是：
将多层复合板置于温度为20℃且湿度为95%的标准养护室中养护，完成养护后晾干；
接着将多层复合板置于温度为150℃的热压机中，以100kpa的压力来热压3min。
9.一种多层柔性淤泥质土基再生复合板，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板的制备方法制备所得。
10.一种应用，其特征在于，将权利要求9所述的一种多层柔性淤泥质土基再生复合板应用于建筑装饰领域。
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