專利名稱：基于污泥及污泥廢棄物的建筑材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于諸如疏浚材料的污泥或尾渣材料的建筑材料。
背景技術(shù)：
排水溝和港口需要經(jīng)常疏浚，以保持它們敞開(kāi)。從水中疏浚出來(lái)的材料通常被認(rèn)為是廢物。傳統(tǒng)上所述材料被排放掉，沒(méi)有任何的進(jìn)一步利用。
由于近年來(lái)增強(qiáng)的生態(tài)意識(shí)，存在對(duì)疏浚材料進(jìn)行處理、以便可以有利地利用它的增加的興趣。
WO 02/074391描述了一種處理疏浚材料的方法，其中在高溫下，疏浚材料與石灰基粘結(jié)劑被混合。所述石灰基粘結(jié)劑的添加條件導(dǎo)致含水量及原疏浚材料體積的減小。冷卻后，螯合劑被加入，導(dǎo)致疏浚材料的凈化和固化。所述固體材料據(jù)報(bào)道適宜于作為復(fù)合材料的填料。
JP-A 58 079 859的摘要描述了一種混凝土混合物，在其它組分中其包括污泥、水泥、發(fā)泡劑、檸檬酸鹽、沙子及相對(duì)少量的水。沒(méi)有提及所述混凝土混合物是流體。另外，沒(méi)有描述將纖維材料加入混合物中。
SU-A 1 557 127的摘要涉及一種混凝土混合物，其具有減少的水消耗的優(yōu)點(diǎn)。所述混合物包括其它組分中的水泥、鋁土礦污泥、粘結(jié)劑及木素磺酸鹽。其含水量相對(duì)較低(23.1-26.3％)。沒(méi)有提及所述混凝土混合物是流體的。另外，沒(méi)有描述向混合物中添加纖維材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于從污泥或尾渣制備建筑材料、而不需要溫度處理來(lái)降低含水量的方法，和提供一種優(yōu)選允許靈活使用、尤其是在民用工程領(lǐng)域中的材料。
現(xiàn)在，驚奇的發(fā)現(xiàn)是，可以提供一種基于污泥或尾渣材料的建筑混合物，其保持為流體一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以便于其應(yīng)用。
具體而言，本發(fā)明提供了控制重要參數(shù)的可能性，例如從本發(fā)明的流體混合物可以得到的固體建筑材料的機(jī)械強(qiáng)度、承載強(qiáng)度、比重剛度、滲透性、加工性和/或成本。
因此，本發(fā)明涉及一種流體建筑混合物，其包括污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、粘結(jié)劑、粘結(jié)劑延遲劑、及任選的一種或多種其它組分，尤其是發(fā)泡劑和/或加重材料。
本發(fā)明還涉及一種從所述流體混合物制備固體建筑材料的方法，以及可以通過(guò)這種方法得到的固體建筑材料。


圖1所示為本發(fā)明的混合物在流體階段、塑性階段(在加入粘結(jié)劑引發(fā)劑后)及在硬化階段中的剪切強(qiáng)度。
圖2所示為本發(fā)明的兩種不同建筑材料作為流過(guò)體積次數(shù)函數(shù)的滲透率。
已發(fā)現(xiàn)，可以非常便利地控制以上所述的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件(element)。
具體實(shí)施例方式
已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的建筑混合物或固體建筑材料非常適合用于提供基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這種構(gòu)件的優(yōu)選實(shí)例選自以下組中道路、停車場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)跑道、碼頭、海堤、河堤、堰堤、公路堤、鐵路堤、水壩、聲障物及土地開(kāi)墾項(xiàng)目。
還另外發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的固體建筑材料特別適合作為鎮(zhèn)重物，特別是作為船的鎮(zhèn)重物、起重機(jī)的平衡物、或者用于水下管道或水下建筑的鎮(zhèn)重物。
本發(fā)明的建筑混合物在環(huán)境條件下在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持為流體(所以它保持為可泵送或可傾倒)，優(yōu)選至少2小時(shí)、更優(yōu)選至少1天，以使所述材料可靈活地進(jìn)一步加工成為固體材料。這使得可以在不同于制備固體材料場(chǎng)合的情況下制備混合物。原則上，它甚至允許在民用工程應(yīng)用中直接使用所述流體混合物。它還允許在大的主批次中制備流體，并從所述批次提供具有不同性質(zhì)的不同固體材料。
所述流體混合物可以保持為流體4周或更長(zhǎng)(在不存在粘結(jié)引發(fā)劑時(shí))。實(shí)際中，優(yōu)選其保持為流體約1天，直到多至約1周。
術(shù)語(yǔ)流體在這里所定義為是可傾倒的和/或可泵送的。具體而言，當(dāng)組合物的剪切強(qiáng)度為小于250Pa時(shí)，其就被認(rèn)為是流體，該剪切強(qiáng)度在Haake旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)上測(cè)量(溫度25℃，轉(zhuǎn)子FL10，轉(zhuǎn)速10轉(zhuǎn)/分鐘)。
這里使用的術(shù)語(yǔ)污泥在廣義上是包含顆粒無(wú)機(jī)礦物材料(尤其是基于硅石的)和水的分散體。術(shù)語(yǔ)污泥尤其包括疏浚材料。所述污泥通常包含泥漿作為主要組分?；蛘呋蛄硗猓梢园嗌?、粘土、沙子和/或其它粒狀材料。
這里所用的術(shù)語(yǔ)尾渣材料定義為從采礦、磨坊、研磨加工或其它污泥工業(yè)廢物得到的污泥材料。
除非另外說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)污泥包括污泥、尾渣材料和疏浚材料。
術(shù)語(yǔ)環(huán)境條件在這里尤其用來(lái)描述其中所述材料進(jìn)行加工的環(huán)境溫度。優(yōu)選該溫度在約0℃至約30℃。
本發(fā)明的流體建筑混合物可以通過(guò)將污泥或尾渣材料、粘結(jié)劑、粘結(jié)劑延遲劑及一種或多種任選的組分混合在一起而得到。
優(yōu)選的混合步驟是在混合粘結(jié)劑之前，將污泥與延遲劑混合。
另一優(yōu)選的混合步驟為在混合延遲劑之前將污泥與粘結(jié)劑混合。
在兩種混合步驟中，其它組分通常在污泥、粘結(jié)劑和延遲劑混合后加入。
本發(fā)明的方法可以非常適合于在環(huán)境條件下進(jìn)行。
所述污泥或尾渣材料的另外的優(yōu)點(diǎn)是，通常其不需要在混合組分之前進(jìn)行預(yù)處理。尤其是，所述污泥或尾渣材料可以進(jìn)一步進(jìn)行加工，不用進(jìn)行脫水。
在污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)包含不需要的宏觀物體(如磚、bikes及類似物、家用器材、包裝材料)時(shí)，可以在混合前從污泥或尾渣材料中將這些材料除掉。如果其尺寸為大于約5cm(最大直徑)或更大，這種物體優(yōu)選至少部分去除。
任選地，將有機(jī)污染物從污泥、尾渣材料或混合物中除掉，優(yōu)選通過(guò)充氣除掉。雖然可以使用沒(méi)有預(yù)處理過(guò)的污泥來(lái)除掉污染物如重金屬、有機(jī)化合物如礦質(zhì)油、PCB(多氯聯(lián)苯類)、PAC(多芳烴)等。
建筑混合物中污泥的量?jī)?yōu)選為至少約50體積％、更優(yōu)選至少約65體積％。優(yōu)選所述量不超過(guò)98體積％，更優(yōu)選少于約95體積％。
混合物中粘結(jié)劑的量?jī)?yōu)選為污泥的約50-400kg/m3。對(duì)于高的強(qiáng)度和/或E模量，粘結(jié)劑的量?jī)?yōu)選為相對(duì)較高，具體而言約100kg/m3或更高，更具體而言約200kg/m3或更高。
尤其是對(duì)用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)用中的基礎(chǔ)材料，優(yōu)選粘結(jié)劑的量為污泥的至少約75kg/m3。
具體而言，對(duì)于建筑目的，優(yōu)選粘結(jié)劑的量為少于200kg/m3污泥，更優(yōu)選約100kg/m3或更少，尤其是在要求高的滲透率，和/或如果需要混合物保持可泵送相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間時(shí)。
原則上，可以使用任何類型的無(wú)機(jī)材料用粘結(jié)劑。特別適合為包含鈣氧化物的粘結(jié)劑。優(yōu)選的粘結(jié)劑包括粉煤灰、水泥和石灰基粘結(jié)劑(例如氧化鈣、氧化鎂、硅石、氧化鐵、氧化鋁)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用第二材料(即廢物)作為粘結(jié)劑。例如富含鈣氧化物的粉煤灰-尤其是粉煤灰非常合適。
為了保持良好的初期流動(dòng)性，建筑混合物中水的量(污泥加上任選的額外添加的水)通常為基于所述混合物總重量的多于30重量％。為方便加工(泵送、傾倒)和/或方便運(yùn)輸(提供具有低密度的材料)，水的量?jī)?yōu)選為至少約40重量％、更優(yōu)選至少約50重量％、尤其至少約60重量％。
由于實(shí)際的原因，水的量通常少于90重量％、優(yōu)選約85重量％或更少、更優(yōu)選約80重量％或更少、尤其約75重量％或更少。
就水與粘結(jié)劑的重量比而言，當(dāng)所述比例為大于1時(shí)得到了良好的結(jié)果。優(yōu)選所述比例為1.5至10，更優(yōu)選2至9。
另外，粘結(jié)劑延遲劑存在于本發(fā)明的混合物中。這種試劑減緩或抑制混合物的固化。適宜的粘結(jié)劑延遲劑在本領(lǐng)域中是已知的。水泥延遲劑和混凝土延遲劑特別合適。適宜的延遲劑包括可以妨礙水泥的水合作用，例如檸檬酸鹽等的化合物。優(yōu)選的粘結(jié)劑延遲劑包括多磷酸鹽、磺化萘及木素磺酸鹽。
技術(shù)人員可以知道如何選擇具體的粘結(jié)劑延遲劑和適宜的濃度，以基于普通常識(shí)和這里所披露的信息來(lái)控制加工性(混合物保持為流體的時(shí)期)。在濃度為基于所述污泥重量的至少約0.1重量％時(shí)，得到了良好的結(jié)果。從技術(shù)的觀點(diǎn)看，上限不特別關(guān)鍵。在濃度為至多約1重量％或更多時(shí)，得到了良好的結(jié)果。
優(yōu)選發(fā)泡劑是存在的，尤其是為了控制所述混合物(及可以由其制造的固體材料)的比重。發(fā)泡劑的存在還可用于通過(guò)固化本發(fā)明的流體混合物而控制可以得到的固體建筑材料的滲透率(尤其是對(duì)于水和/或油)。
所述發(fā)泡劑優(yōu)選以有效量存在，以導(dǎo)致混合物的發(fā)泡，例如在混合、暴露在空氣中或原位生成氣體之后。技術(shù)人員可以基于發(fā)泡劑、其它組分的性質(zhì)及所要求的效果而知道如何選擇合適的濃度。當(dāng)存在時(shí)，發(fā)泡劑的濃度優(yōu)選為至少0.5kg/m3，更優(yōu)選為至少2kg/m3。除了有助于提供相對(duì)輕重量的材料外，所述發(fā)泡劑可以用于控制材料的一個(gè)或多個(gè)其它性質(zhì)。尤其是，發(fā)泡劑可以有助于增加破裂時(shí)的伸長(zhǎng)率、增加滲透率和/或用于保持流動(dòng)性一段延長(zhǎng)的時(shí)間。
對(duì)于含有以污泥總重量計(jì)至多約5kg/m3的混合物時(shí)，得到了非常好的結(jié)果。
泡沫體的含量可以在寬的范圍內(nèi)選擇，這取決于要求的性質(zhì)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，流體混合物中的泡沫體含量為至多50％(體積/體積)。發(fā)泡混合物的泡沫體含量?jī)?yōu)選為至少20％，雖然可以選擇更低的含量。泡沫體含量這里定義為混合物中氣相的體積百分?jǐn)?shù)。
適宜的發(fā)泡劑在本領(lǐng)域中是已知的，其包括表面活性劑。特別適宜的是通常用于混凝土發(fā)泡的發(fā)泡劑。所述發(fā)泡劑可以是陰離子或陽(yáng)離子的。
優(yōu)選的發(fā)泡劑為磺化的烷基化合物。使用選自磺基羥基聚(氧代烷基二基)-(C10-C16)烷基醚-尤其是磺基羥基聚(氧代-1，2-乙烷二基)-C10-C16-烷基醚-以及烯烴磺酸鹽，尤其是C14-C16的烯烴磺酸鹽化合物，得到了非常良好的結(jié)果。優(yōu)選使用烷基磺酸化合物的鈉鹽。
另一類優(yōu)選的發(fā)泡劑為含氮表面活性劑，尤其是三烷基氨基氧化物。使用椰油烷基二甲基氨基氧化物(cocosalkyldimethylaminoxide)實(shí)現(xiàn)了非常好的結(jié)果。
含有泡沫體的混合物的優(yōu)點(diǎn)在于形成多孔結(jié)構(gòu)的可能性，由此污染物-其可以存在于污泥中用作原料-可以在受控的情況下被瀝濾出。
優(yōu)選存在加重材料，以提供相對(duì)高的比重。
所述加重材料通常具有比總混合物(或固化的結(jié)構(gòu)材料)的平均比重更高的比重。優(yōu)選加重劑的比重為大于2500kg/m3。所述比重可以高達(dá)5500kg/m3或更高。加重材料的優(yōu)選實(shí)例為沙子、重晶石、赤鐵礦和磁鐵礦，因?yàn)樗鼈兙哂蟹浅８叩谋戎?。在希望使用固體建筑材料作為鎮(zhèn)重物材料時(shí)，使用這種高比重材料為尤其優(yōu)選。
為了增加從本發(fā)明的流體建筑混合物可以得到的固化建筑材料的強(qiáng)度和/或滲透性，優(yōu)選存在纖維材料。
為了賦與額外的強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)選自以下組中的纖維非常適合金屬纖維(尤其是鐵/鋼)、聚合物纖維和玻璃纖維。
為了有利的滲透性和/或增加E模量，使用有機(jī)纖維材料-例如木纖維(尤其木屑、鋸屑)、泥煤塵、毛、蘆葦、稻草、亞麻、干草、其它(干燥的)樹葉材料、及聚合物纖維得到了非常好的結(jié)果。
通過(guò)添加纖維材料，大于10-9m/s、特別是約1×10-8m/s至約1×10-4m/s、更特別1×10-7m/s至約5×10-5m/s(固化材料)的透水性是可行的。
已發(fā)現(xiàn)木纖維(例如鋸屑)和干燥的草(干草)特別適合于提高透水性和/或E模量。
已發(fā)現(xiàn)泥煤塵特別適合于增加E模量和/或保持可泵送混合物一段延長(zhǎng)的時(shí)間。例如，已發(fā)現(xiàn)可以保持含有約100-200g/l泥煤塵的可泵送混合物5周或更長(zhǎng)的周期。
如果存在纖維，本發(fā)明的各種固體建筑材料的建筑混合物中纖維的量?jī)?yōu)選為約1-100kg干材料/m3，優(yōu)選至少10kg干材料/m3。
為了實(shí)現(xiàn)固化材料中高度滿意的滲透率，已發(fā)現(xiàn)特別有利的是提供同時(shí)具有發(fā)泡劑和纖維材料的混合物。已發(fā)現(xiàn)這種組合可以增強(qiáng)材料中開(kāi)孔的出現(xiàn)，因而有助于材料的滲透性。
如上所指出，本發(fā)明的流體建筑混合物可以非常適合地用于制備固體建筑材料。
這種方法通常涉及固化所述的流體建筑混合物。固化優(yōu)選通過(guò)添加粘結(jié)劑引發(fā)劑至所述流體建筑混合物中來(lái)實(shí)現(xiàn)。引發(fā)劑的量可以在寬廣范圍內(nèi)選擇。優(yōu)選所述粘結(jié)劑引發(fā)劑以有效量加入，以導(dǎo)致在加入后10秒鐘至3天內(nèi)在環(huán)境條件下固化。
通過(guò)以下方法已得到了非常好的結(jié)果，其中所述粘結(jié)劑引發(fā)劑的添加量為約25至約250kg/m3污泥，特別是50-150kg/m3。
原則上可以使用任何粘結(jié)劑引發(fā)劑來(lái)增強(qiáng)粘結(jié)劑的粘結(jié)。選自以下組中的粘結(jié)劑引發(fā)劑實(shí)現(xiàn)了非常優(yōu)良的結(jié)果水玻璃和堿性氫氧化物。
特別優(yōu)選的是氫氧化鈉、氫氧化鉀和鋁酸鈉，因?yàn)檫@些材料產(chǎn)生高的pH，而據(jù)發(fā)現(xiàn)這對(duì)于粘結(jié)過(guò)程是有利的，尤其是當(dāng)與作為粘結(jié)劑的粉煤灰組合使用時(shí)。
可以在固化期間或固化之后使所述材料顆粒化。
固化可以在模具中進(jìn)行，以制造成型的物件(例如monolyte)，例如板、磚(brick)或塊料(block)。
如所指出的，可以特別為多孔結(jié)構(gòu)提供發(fā)泡劑(，提供氣鼓泡，形成至少部分孔隙)，雖然也可以在不存在發(fā)泡劑的情況下提供多孔結(jié)構(gòu)體(由于在液體混合物中存在水，在固化后其可以漏出)。
孔隙率可以在寬的范圍內(nèi)選擇，例如5至90％，優(yōu)選至多75％。多孔固體建筑材料的特別的優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)低的比重，而無(wú)論孔的類型(閉合的或開(kāi)放的/相互連接的孔)。
所述孔隙率優(yōu)選使得對(duì)于水的滲透率根據(jù)Darcy為10-4m/s至10-11m/s。如上所述，滿意的孔隙率和滲透率可以通過(guò)提供由發(fā)泡劑和/或纖維制得的固體材料的混合物來(lái)實(shí)現(xiàn)。
發(fā)現(xiàn)具有滲透率小于10-7m/s的孔隙率的建筑材料非常適合用于絕緣材料。
開(kāi)孔的優(yōu)點(diǎn)在于它賦與對(duì)水和/或其它化合物的滲透性。這是有利的，因?yàn)樗沟盟霾牧峡梢栽谄鋺?yīng)用后，例如在基建項(xiàng)目中就地進(jìn)行清理。如果這種性質(zhì)是需要的，那么優(yōu)選為使所述材料具有至少10-7m/s、更優(yōu)選至少約10-6m/s的透水率的孔隙。
特別是當(dāng)其被用于基本水平的結(jié)構(gòu)(例如道路工程、機(jī)場(chǎng)跑道、停車場(chǎng)等)，這種滲透率可以進(jìn)一步提供使得雨水可以從所述結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移、而不是在表面形成積水的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)允許就地除掉不需要的(尤其是有毒或另外有害的)組分，其可以從基于污泥的建筑材料瀝濾出。特別地，這種建筑為基本上水平的結(jié)構(gòu)。
在一個(gè)實(shí)施方案中，如圖3中所示，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括在可滲水的支撐層2上的可滲水的上層1，所述支撐層包括本發(fā)明的固體建筑材料，排水溝3用于使得從上層來(lái)的水滲透穿過(guò)載體層、并從所述層排掉，其中所述排水溝與至少一個(gè)供給(provision)(例如圖3中的6、7和8)流體相連，以便從滲透穿過(guò)所述層的水中除掉某些組分。
上層1可以是適合作為用于具體應(yīng)用上層的任何滲水層。它可以是例如瀝青層或混凝土層，用于道路、機(jī)場(chǎng)跑道或停車場(chǎng)的表面層。原則上，所述表面層可以包含本發(fā)明的建筑材料。
所述基礎(chǔ)建設(shè)可以進(jìn)一步在支撐層以下包括可滲水的底基(圖3中的4、5)。這種層在本領(lǐng)域中是已知的。在此情況下排水溝與所述底基流體相連。
用于從水中除去組分的供給可以是用于除去具體組分的任何系統(tǒng)，該組分可以從所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件瀝濾出。優(yōu)選地，所述供給包括用于除去選自以下組中的至少一個(gè)組分的系統(tǒng)重金屬、PAK、PCB和礦質(zhì)油。所使用的系統(tǒng)可以基于本領(lǐng)域中的已知系統(tǒng)。
非常適合地，所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件包括過(guò)濾物6，其包括用于待除組分的吸附劑。合適的吸附劑在本領(lǐng)域中是已知的，并且包括活性炭、鐵和泥煤。舉例來(lái)說(shuō)，使用泥煤過(guò)濾物已實(shí)現(xiàn)了良好的結(jié)果，通過(guò)它，多于99％的重金屬、PAK、PCB和/或礦質(zhì)油被從水中除掉了。進(jìn)而，泥煤過(guò)濾物可以被用來(lái)中和從支撐層滲透的通常為堿性的水。
另一類合適的過(guò)濾物是沼生植物過(guò)濾物(圖3中的7)，例如在www.duurzaamwater.N1、www.helofvtenfilter.nl、Handbook ofgroundwater remediation using permeable reactive barriers-Applicationsto radionuclides，trace metals，and nutrients(ISBN0-12-513563-7)Naftz等，Acedemic Press，2002，Afstromend wegwater，Commisse integralWaterbeheer，april 2002中所描述的。
沼生植物過(guò)濾物在本領(lǐng)域中是已知的。沼生植物過(guò)濾物是其中將沼生植物(例如蘆葦、寬葉香蒲)用于凈化水的過(guò)濾物。所述沼生植物通常生長(zhǎng)在沙子等中。優(yōu)選地，所述過(guò)濾物就是所謂的根區(qū)過(guò)濾物。這里，待凈化的水流過(guò)(在所述植物的根之間)生長(zhǎng)所述沼生植物的所述材料。在這樣的過(guò)濾物中，不需要活水。
沼生植物過(guò)濾物的作用主要是基于所述沼生植物所生長(zhǎng)土壤中細(xì)菌的活性。細(xì)菌生長(zhǎng)受沼生植物存在的刺激。細(xì)菌允許水中有機(jī)組分的需氧礦化。進(jìn)而，重金屬和含氮化合物可以在這種過(guò)濾物中被吸附。
沼生植物過(guò)濾物7優(yōu)選位于另一個(gè)過(guò)濾物的下游，例如具有用于所述組分的吸附劑的過(guò)濾物6。此時(shí)，該第一過(guò)濾物可被用于除掉大塊的所述組分。
另外，厭氧區(qū)8可以存在于優(yōu)選沼生植物過(guò)濾物的上游(如果存在)，和/或在第一過(guò)濾物7(例如泥煤過(guò)濾物)之后。厭氧區(qū)在本領(lǐng)域中是已知的，例如源自Technical and Regulatory Guidance Document forConstructed Treatment Wetlands，IRCT Wetland Team，2003年12月。所述厭氧區(qū)可以與排水溝3(如果不使用過(guò)濾物7)或與過(guò)濾物7的出口通過(guò)排水溝9(如圖3中所示)直接流體連通。
所述厭氧區(qū)通常包括用于容納水的蓄水池，例如溝渠。所述蓄水池包括通常位于所述蓄水池或接近其底部的厭氧層，其中存在用于有機(jī)物至CO2和/或甲烷分解的條件。另外，硝酸鹽可以被轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)?。而且，營(yíng)養(yǎng)物如磷酸鹽和/或氨可被厭氧細(xì)菌利用形成生物質(zhì)。硫酸鹽可以被轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧?，例如在Desulfovibrio和/或Desulfobacter的存在下。硫化物可以有助于固定重金屬。
本發(fā)明的基礎(chǔ)建設(shè)構(gòu)件的優(yōu)點(diǎn)在于其適合于就地清理。由此，固體建筑材料可以根據(jù)本發(fā)明而制備，所述固體材料基于污染的污泥，該建筑材料在基礎(chǔ)建設(shè)構(gòu)件的壽命期間被清理，在其壽命的末期(其可以是在50-60年或更長(zhǎng)之后)，所述構(gòu)件可以被拆除，而固體材料可以被置放作為具有低含量污染組分的一類材料，或可以作為相對(duì)干凈的建筑材料重新使用。
現(xiàn)在將通過(guò)以下實(shí)施例來(lái)舉例說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1使用以下組分制備混合物-1m3污泥(疏浚材料)-150kg粘結(jié)劑(CEM III/B 42，5，conform NEN-EN)-4kg粘結(jié)劑延遲劑(Addiment HM/VTTM(供應(yīng)商Sica/Addiment)通過(guò)混合5分鐘得到保持為液體至少48小時(shí)的底物薄漿。
在與85kg水玻璃(32％)混合后，得到了如圖1中所示的硬化曲線圖1是典型的硬化曲線，其中在加入引發(fā)劑后，混合物保持液態(tài)一段相對(duì)較短的時(shí)間，然后在加入后幾秒至30分鐘后開(kāi)始固化。
塑性階段(材料具有粘土狀行為)優(yōu)選設(shè)定在15分鐘與3天之間。該設(shè)定時(shí)間取決于粘結(jié)劑的類型，以及粘結(jié)劑、延遲劑及引發(fā)劑的量。
實(shí)施例2考察幾種類型的纖維材料的作用。具有以下組分的混合物-1m3污泥(疏浚材料)
-200kg粘結(jié)劑(CEM III/B42，5，conform NEN-EN)-4kg粘結(jié)劑延遲劑(Addiment HM/VTTM(供應(yīng)商Sica/Addiment)-50kg纖維材料(干草或鋸屑)混合5分鐘。然后加入0.5m3的泡沫體。
制備另一混合物，其包括除所述纖維以外的所有組分。
加入引發(fā)劑使混合物固化。固化速度不受或幾乎不受纖維材料的存在的影響。

結(jié)果顯示，纖維材料對(duì)E模量具有積極的影響，同時(shí)保持良好的強(qiáng)度。而且，包含鋸屑的材料和包含干草的材料滲透率增加。
監(jiān)測(cè)滲透率、pH和電導(dǎo)率，作為材料流過(guò)水的次數(shù)的函數(shù)(每一次的體積對(duì)應(yīng)于所述材料的孔隙體積)。
滲透率使用三軸單元測(cè)量，在各個(gè)方向的壓力為20kPa，該壓力與1m的土壤柱的壓力相對(duì)應(yīng)。在多于60次的流過(guò)試驗(yàn)后如上表中所示，滲透率保持在一定水平。
pH顯示分別從12.3降至11.2(鋸屑)、從11.8降至11.0(干草)。
電導(dǎo)率曲線如圖2中所示。上面的曲線涉及包含干草的材料，下面的曲線為包含鋸屑的材料。曲線顯示電導(dǎo)率急劇下降，直至達(dá)到平衡(兩種材料為約750μS/cm)。從曲線輪廓可以推斷，尤其是在第一二個(gè)流過(guò)試驗(yàn)期間，大量溶解的組分從材料中被與流動(dòng)相關(guān)的脫除所除掉，而不是通過(guò)瀝濾；隨著曲線變?yōu)槠教共⒔咏胶?，與擴(kuò)散相關(guān)的脫除變?yōu)榍宄牧系闹饕宄蛩亍?br> 權(quán)利要求
1.一種流體建筑混合物，其包括(i)污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、(ii)粘結(jié)劑、(iii)粘結(jié)劑延遲劑、任選的(iv)發(fā)泡劑、和任選的(v)加重材料。
2.權(quán)利要求1的建筑混合物，其包括纖維材料。
3.權(quán)利要求2的建筑混合物，其包括至少一種選自以下組中的纖維材料金屬纖維、聚合物纖維、玻璃纖維和有機(jī)纖維，優(yōu)選地選自有機(jī)纖維，更優(yōu)選地選自木纖維、毛、蘆葦、稻草、干的草(干草)及亞麻。
4.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中存在水，水與粘結(jié)劑的重量比為大于1，優(yōu)選1.5-10，更優(yōu)選2-9。
5.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中在所述混合物中粘結(jié)劑的量為約50至約400kg/m3污泥，優(yōu)選約75至約200kg/m3污泥。
6.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述粘結(jié)劑選自以下組中粉煤灰、水泥和基于石灰的粘結(jié)劑(例如氧化鈣、氧化鎂、硅石、氧化鐵、氧化鋁)，優(yōu)選選自粉煤灰。
7.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中在所述建筑混合物中的污泥量為至少約50體積％，優(yōu)選50-98體積％，更優(yōu)選約65-95體積％。
8.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述粘結(jié)劑延遲劑以有效的量存在，以保持所述混合物在環(huán)境條件下從其制備起至少1天可泵送。
9.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述粘結(jié)劑延遲劑選自以下組中多磷酸鹽、磺化萘及木素磺酸鹽。
10.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述發(fā)泡劑以有效量存在，以導(dǎo)致所述混合物發(fā)泡，優(yōu)選其量為0.5至約5kg/m3污泥。
11.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述發(fā)泡劑選自以下組中烷基磺酸鹽和含氮的表面活性劑，優(yōu)選選自以下的發(fā)泡劑磺基羥基聚(氧代-1，2-乙烷二基)-C10-C16-烷基醚(例如鈉鹽)；椰油烷基二甲基氨基氧化物和烯烴(C14/C16)磺酸鈉。
12.前述權(quán)利要求之一的建筑混合物，其中所述加重材料選自比重高于所述混合物的平均比重的礦物質(zhì)，優(yōu)選地選自以下組中重晶石、赤鐵礦和磁鐵礦。
13.一種制備前述權(quán)利要求之一的流體建筑混合物的方法，其包括混合污泥或尾渣材料、粘結(jié)劑、粘結(jié)劑延遲劑、任選的發(fā)泡劑及任選的加重材料。
14.權(quán)利要求13的方法，其中在混合前，將不需要的宏觀物體(如磚、bike及類似物、家用器材、包裝材料)從污泥或尾渣材料中除掉。
15.權(quán)利要求13或14的方法。其中有機(jī)污染物-尤其是氧化性污染物-被從所述污泥、尾渣材料或混合物中除掉，優(yōu)選通過(guò)充氣除掉。
16.一種制備固體建筑材料的方法，其包括固化前述權(quán)利要求之一的流體建筑混合物。
17.權(quán)利要求16的方法，其包括向所述流體建筑混合物中添加粘結(jié)劑引發(fā)劑，由此導(dǎo)致所述混合物的固化。
18.權(quán)利要求16或17的方法，其中所述粘結(jié)劑引發(fā)劑以有效量添加，以導(dǎo)致在環(huán)境條件下加入后10秒鐘至3天內(nèi)固化。
19.權(quán)利要求16-18之一的方法，其中所述粘結(jié)劑引發(fā)劑的添加量為約25至約250kg/m3污泥。
20.權(quán)利要求16-19之一的方法，其中所述粘結(jié)劑引發(fā)劑選自以下組中水玻璃、堿性氫氧化物(例如氫氧化鈉、氫氧化鉀和鋁酸鈉)。
21.權(quán)利要求16-20之一的方法，其中在固化后使所述建筑材料顆?；?。
22.通過(guò)權(quán)利要求16-20之一的方法得到的固體建筑材料(尤其是磚、塊料或顆粒材料形式的)。
23.權(quán)利要求20的固體建筑材料，其具有閉合和/或開(kāi)放的孔隙，孔隙率為至多75％。
24.權(quán)利要求20或21的固體材料，其透水率為10-4m/s至10-11m/s(根據(jù)Darcy)，優(yōu)選為10-4m/s至10-7m/s。
25.權(quán)利要求1-15之一所定義的流體建筑混合物，或權(quán)利要求16-24之一所定義的固體建筑材料用于提供基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的用途。
26.權(quán)利要求25的用途，其中所述基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件選自以下組中道路、停車場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)跑道、碼頭、海堤、河堤、堰堤、公路堤、鐵路堤、水壩、聲障物及土地開(kāi)墾項(xiàng)目。
27.包括權(quán)利要求1-12之一所定義的可泵送的流體建筑混合物、或包括權(quán)利要求22-24之一所定義的固體建筑材料的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
28.權(quán)利要求27的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其包括可滲透水的上層(1)(例如瀝青層)、可滲透水的支撐層(2)、所述支撐層包括權(quán)利要求22-24之一所定義的固體建筑材料，用于使從上層(1)通過(guò)支撐層(2)滲透的水從所述層排掉的排水溝(3)，其中所述排水溝(3)與供給(6、7、8)流體連通，以除去穿過(guò)所述層滲透的水中的組分。
29.權(quán)利要求22-24之一所定義的固體建筑材料作為鎮(zhèn)重物的用途，特別用于船的鎮(zhèn)重物、起重機(jī)的平衡物、或用于水下管道或水下建筑的鎮(zhèn)重物材料的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括污泥或尾渣材料(例如疏浚材料)、粘結(jié)劑、粘結(jié)劑延遲劑、任選地一種或多種其它組分的建筑材料。本發(fā)明還涉及制備固體建筑材料的方法，及建筑材料在基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目中的用途。
文檔編號(hào)C04B28/00GK1922117SQ200580003980
公開(kāi)日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月6日
發(fā)明者威廉默斯·亨德里克斯·范德佐恩, 埃利納·伊麗莎白·范德赫克, 瓦爾多·奧拉夫·默倫迪杰克, 亞伯拉罕·坦諾·阿安切斯 申請(qǐng)人:代爾夫特巖土基金會(huì)