本技術(shù)涉及建筑工程材料，尤其涉及一種淤泥基預(yù)拌砂漿及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著生態(tài)文明建設(shè)上升到國家戰(zhàn)略高度，越來越多的環(huán)保類項目投入實施，其中很重要的就是水環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)。自2022年以來，廈門市深入貫徹并制定污染防治攻堅戰(zhàn)工作方案，落實各項工作任務(wù)，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量保持全國前列，積極推進海岸線保護和生態(tài)綜合整治，城市建成區(qū)水體無黑臭現(xiàn)象。2023年，廈門市對杏林灣生態(tài)環(huán)境實施整治提升工作，通過采用環(huán)保疏浚結(jié)合生態(tài)修復(fù)方案對其進行整治，撈出的淤泥將通過構(gòu)建鳥類棲息地、原位生態(tài)修復(fù)、體育島加高等方式進行利用，進一步改善了杏林灣改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，值得注意的是，杏林灣淤泥僅通過內(nèi)部消納利用，未對淤泥進行多重資源化利用，由此可見，我國河道淤泥及海泥的收集處理及無害化處理能力還有待增強，目前仍然存在“重水輕泥”問題，淤泥處理設(shè)施建設(shè)總體滯后，無害化處理和資源化利用水平不高，還處于起步成長階段。隨著國家對生態(tài)修復(fù)、城市黑臭水體治理的重視與推進，大范圍開展生態(tài)清淤疏浚工程，使得淤泥產(chǎn)量巨增，現(xiàn)今海洋拋泥的問題在于隨著淤泥逐漸遞增，同時淤泥污染也在逐年遞增，近海的拋泥容量已經(jīng)接近飽和狀[。通過開展力度大、范圍廣的清淤疏浚工程可以有效改善水體質(zhì)量，擴大水體環(huán)境容量和保障公民的供水安全，但若不經(jīng)過恰當(dāng)?shù)奶幚硖幹?，淤泥對環(huán)境造成的二次污染將嚴重違背清潔生產(chǎn)的初衷和目的，進一步危害人類長遠發(fā)展，因此尋找合理、科學(xué)的海淤泥處理處置方式刻不容緩。

2、在科技發(fā)展的今天，預(yù)拌砂漿作為新型建材、綠色建材、低碳材料，生產(chǎn)過程中的廢水廢氣排放率更低，符合國家綠色建材發(fā)展要求，同時擔(dān)負著工業(yè)資源綜合利用、可循環(huán)使用的重要使命。據(jù)統(tǒng)計，我國每年新開工建筑面積均達20億平方米左右，建筑砂漿的需求量應(yīng)為3.5-6億噸，現(xiàn)階段砂漿產(chǎn)量僅為需求量的5％。相對于預(yù)拌砂漿，一些常用特種砂漿如墻地磚膠粘劑、界面處理劑等已有了行業(yè)標準，且生產(chǎn)和應(yīng)用已相對較成熟。而預(yù)拌砂漿的商品化進程卻顯得相對較慢，大部分工地所用砌筑、抹面砂漿還是現(xiàn)場攪拌的，質(zhì)量得不到保障，易對施工質(zhì)量及周邊環(huán)境造成不良影響。目前預(yù)拌砂漿的在力學(xué)性能、流動度、保水性、凝結(jié)時間、抗凍性能等方面還有待改善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)目的在于針對當(dāng)前技術(shù)的不足，提供一種淤泥基預(yù)拌砂漿及其制備方法，本技術(shù)制備的淤泥基預(yù)拌砂漿具有制作簡單、成本低、綠色環(huán)保等優(yōu)點，同時具有良好的抗壓強度、抗折強度、凝結(jié)時間、保水率和抗凍性能。實現(xiàn)了海淤泥、鎳渣和煤矸石等廢棄資源的大規(guī)模地處理與高附加值利用，真正實現(xiàn)了海淤泥、鎳渣和煤矸石資源化過程的節(jié)能減排和綠色循環(huán)發(fā)展，可有效降低砂漿的生產(chǎn)成本且有利于保護環(huán)境。

2、第一方面，本技術(shù)提供一種淤泥基預(yù)拌砂漿，采用如下技術(shù)方案：

3、一種淤泥基預(yù)拌砂漿，按質(zhì)量份數(shù)計，包括以下制備原料：水泥200-250份、淤泥基摻和料500-550份、細骨料400-450份、改性纖維填料12-15份、激發(fā)劑5-6份、高效減水劑8-12份、水120-150份。

4、通過采用上述技術(shù)方案，水泥提供基本的膠結(jié)作用，形成砂漿的骨架結(jié)構(gòu)。與淤泥基摻和料共同作用，通過水化反應(yīng)生成更多的膠凝物質(zhì)，提升砂漿的抗壓強度和抗折強度。淤泥基摻和料替代部分水泥，減少水泥用量，降低成本；同時提供額外的活性成分，促進水化反應(yīng)。細骨料提供砂漿所需的顆粒結(jié)構(gòu)，增加砂漿的密實度和耐磨性。與改性纖維填料共同作用，改善砂漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少開裂風(fēng)險。改性纖維填料增強砂漿的韌性和抗裂性能。激發(fā)劑加速水化反應(yīng)，促進混凝土的早期強度發(fā)展，縮短凝固時間。高效減水劑減少砂漿中的水分需求，提高混凝土的工作性和減少裂縫。水作為砂漿制備的基本組分，參與水化反應(yīng)，影響砂漿的工作性、凝固時間和最終性能?？傊@些組份的協(xié)同作用不僅提高了淤泥基預(yù)拌砂漿的性能，還實現(xiàn)了廢棄資源的有效利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

5、優(yōu)選的，所述淤泥基摻和料由淤泥粉和煤矸石以質(zhì)量份數(shù)比8:2組成，并改性制得。

6、優(yōu)選的，所述淤泥基摻和料的改性方法，包括以下步驟：

7、s31、按照質(zhì)量份數(shù)，將20份碳酸氫銨、30份硫酸銨、1份烷基酚聚氧乙基醚和2份石墨烯放入球磨機中進行球磨處理，球磨轉(zhuǎn)速為80-100r/min，球磨時間為15-20min，得到混合物a；

8、s32、按照質(zhì)量份數(shù)，將800份淤泥粉和200份煤矸石放入球磨機中進行球磨處理，球磨轉(zhuǎn)速為80-100r/min，球磨時間為30-40min，得到混合物b；

9、s33、將混合物a和混合物b放入球磨機中進行球磨處理，球磨轉(zhuǎn)速為80-100r/min，球磨時間為20-25min，得到淤泥基摻和料。

10、通過采用上述技術(shù)方案，淤泥基摻和料的改性方法涉及了多個步驟，旨在提高淤泥粉和煤矸石的活性和膠結(jié)性能。s31:制備混合物a，通過球磨處理，將碳酸氫銨、硫酸銨、烷基酚聚氧乙基醚和石墨烯混合均勻，以便于后續(xù)與淤泥粉和煤矸石的反應(yīng)。硫酸銨提供nh4+離子，促進淤泥中的玻璃體、ro相解聚；碳酸氫銨可分解產(chǎn)生co2微囊，解決淤泥安定性問題；烷基酚聚氧乙基醚作為表面活性劑，改善混合物的分散性和反應(yīng)性；石墨烯促進激發(fā)反應(yīng)，加速水化反應(yīng)。32:制備混合物b，通過球磨處理，將淤泥粉和煤矸石混合均勻，提高其比表面積和反應(yīng)活性。淤泥粉和煤矸石的結(jié)合，使得混合物b在砂漿中具有更高的活性和膠結(jié)性能；球磨處理增加了混合物的細度，有利于后續(xù)與混合物a的反應(yīng)。s33:制備淤泥基摻和料，將混合物a和混合物b再次進行球磨處理，使其充分反應(yīng)和混合，形成最終的淤泥基摻和料?；旌衔颽中的硫酸銨、碳酸氫銨、烷基酚聚氧乙基醚和石墨烯與混合物b中的淤泥粉和煤矸石共同作用，提高了淤泥基摻和料的活性和膠結(jié)性能；球磨處理進一步增加了摻和料的細度和均勻性，有利于在砂漿中發(fā)揮更好的性能。淤泥基摻和料的作用：替代部分水泥，降低成本；提供額外的活性成分，促進水化反應(yīng)；改善砂漿的抗壓強度、抗折強度和保水率。淤泥基摻和料與水泥、激發(fā)劑、改性纖維填料等其他組分共同作用，通過水化反應(yīng)生成更多的膠凝物質(zhì)，提升砂漿的整體性能；同時，實現(xiàn)了海淤泥、鎳渣和煤矸石等廢棄資源的大規(guī)模地處理與高附加值利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

11、優(yōu)選的，所述淤泥粉為粒徑0.075-2mm占連續(xù)級配淤泥粉；所述煤矸石的粒徑在2-6mm占質(zhì)量分數(shù)為75-85％、粒徑在0.5-1mm占質(zhì)量分數(shù)為15-25％。

12、優(yōu)選的，所述淤泥粉的制備方法，包括以下步驟：

13、s51、按照質(zhì)量份數(shù)，將50份海淤泥加入到攪拌器中，利用1mol/l的鹽酸溶液調(diào)節(jié)涉海淤泥的ph值3-4，再加入18份質(zhì)量濃度為30％的雙氧水，再80份七水合硫酸亞鐵，攪拌均勻，反應(yīng)10-20min，得到混合物a；

14、s52、利用3mol/lnaoh溶液將混合物a的ph值調(diào)節(jié)為6.5-7，轉(zhuǎn)移至隔膜板框式壓濾機中進行壓濾，壓至海淤泥的含水量為55％，得到含水量為55％的海淤泥；

15、s53、按照質(zhì)量份數(shù)，將10份稻殼灰加入到含水量為55％的海淤泥中，攪拌均勻后雙輥粉碎，得到漿料a，并將漿料a在100℃烘干6-8小時，得到混合料b；

16、s54、按照質(zhì)量份數(shù)，將混合料b放入回轉(zhuǎn)窯中，先現(xiàn)在500℃預(yù)燒結(jié)20min，再升溫至900-1000℃，燒結(jié)3-4小時，冷卻至室溫，球磨、篩分，制得粒徑0.075-2mm占連續(xù)級配淤泥粉和粒徑小于0.075mm的細淤泥粉。

17、通過采用上述技術(shù)方案，淤泥粉的制備方法涉及多個步驟，旨在提高海淤泥的火山灰活性，使其在砂漿中發(fā)揮更好的性能。s51:制備混合物a，通過調(diào)節(jié)ph值和添加雙氧水、七水合硫酸亞鐵，對海淤泥進行預(yù)處理，以改善其化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)性。鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph值至3-4，有利于雙氧水的分解和硫酸亞鐵的溶解；雙氧水起到氧化作用，促進海淤泥中有機物質(zhì)的分解；七水合硫酸亞鐵作為還原劑，參與海淤泥中的化學(xué)反應(yīng)，改善其化學(xué)性質(zhì)。s52:壓濾海淤泥，通過壓濾，降低海淤泥的含水量，為后續(xù)處理提供適宜的水分條件。naoh溶液調(diào)節(jié)ph值至6.5-7，為海淤泥的穩(wěn)定化提供適宜的堿性環(huán)境；壓濾過程有效降低了海淤泥的含水量，有利于后續(xù)與稻殼灰的混合和反應(yīng)。s53:制備漿料a和混合料b，將稻殼灰與含水量為55％的海淤泥混合，再經(jīng)過烘干和粉碎，得到均勻的混合料b。稻殼灰富含二氧化硅和三氧化二鋁，與海淤泥共同燒結(jié)，可增強淤泥粉的火山灰活性；攪拌均勻和雙輥粉碎確保了稻殼灰與海淤泥的充分混合，有利于后續(xù)的燒結(jié)反應(yīng)。s54:燒結(jié)和球磨篩分，通過回轉(zhuǎn)窯燒結(jié)和球磨篩分，制得具有高火山灰活性的淤泥粉。預(yù)燒結(jié)和高溫?zé)Y(jié)過程促進了稻殼灰與海淤泥之間的化學(xué)反應(yīng)，形成了更多的活性sio2和活性a12o3；球磨和篩分過程確保了淤泥粉的細度和均勻性，有利于在砂漿中發(fā)揮更好的性能。淤泥粉的作用：作為淤泥基摻和料的主要成分，替代部分水泥，降低成本；同時提供活性成分，促進水化反應(yīng)，改善砂漿的性能。淤泥粉與水泥、激發(fā)劑、改性纖維填料等其他組分共同作用，通過水化反應(yīng)生成更多的膠凝物質(zhì)，提升砂漿的整體性能；同時，實現(xiàn)了海淤泥、鎳渣和煤矸石等廢棄資源的高附加值利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

18、優(yōu)選的，所述細骨料由改性細鎳渣和細淤泥粉以質(zhì)量份數(shù)2:6組成，所述細淤泥粉為權(quán)利要求5制備的粒徑小于0.075mm的細淤泥粉。

19、優(yōu)選的，所述改性細鎳渣的制備方法為：按照質(zhì)量份數(shù)，將10份固含量為20％聚丙烯酸乳液噴霧到1200份細鎳渣表面并攪拌30-40分鐘，球磨、篩分，得到粒徑0.075mm-0.6mm連續(xù)級配的改性細鎳渣。

20、通過采用上述技術(shù)方案，改性細鎳渣的制備方法涉及多個步驟，旨在提高細鎳渣的性能，使其在砂漿中發(fā)揮更好的作用。通過聚丙烯酸乳液的噴霧，改善細鎳渣的表面性質(zhì)，提高其與砂漿其他組分的相容性和反應(yīng)性。聚丙烯酸乳液具有良好的成膜性和粘結(jié)性，能夠在細鎳渣表面形成一層薄膜，改善其與水泥和其他填料的粘結(jié)性能；同時，聚丙烯酸乳液的吸水和保水性能有利于內(nèi)養(yǎng)護，促進砂漿內(nèi)部的水分平衡。通過攪拌和球磨，確保聚丙烯酸乳液均勻覆蓋在細鎳渣表面，并通過機械作用提升其細度和均勻性。攪拌使聚丙烯酸乳液與細鎳渣充分混合，球磨進一步細化顆粒，增加細鎳渣的比表面積，提高其反應(yīng)活性和膠結(jié)能力。通過篩分，得到粒徑一致的改性細鎳渣，滿足砂漿的粒度要求。篩分確保了改性細鎳渣的粒徑分布符合要求，有利于在砂漿中形成更緊密的結(jié)構(gòu)，提升砂漿的整體性能。改性細鎳渣：作為細骨料的一部分，提高了砂漿的內(nèi)養(yǎng)護效果，改善了砂漿的工作性和凝結(jié)時間；同時，其增強的界面強度有助于提升砂漿的抗壓強度和抗折強度。改性細鎳渣與淤泥基摻和料、激發(fā)劑等其他組分共同作用，通過水化反應(yīng)和物理填充效應(yīng)，生成更多的膠凝物質(zhì)，提升砂漿的整體性能；同時，實現(xiàn)了廢棄資源的高附加值利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念。

21、優(yōu)選的，所述改性纖維填料的制備方法為，將100份長度為3-5mm的碳纖維和200份純水混合均勻，升溫至35℃，在溶液中以3l/min的速度通入臭氧，持續(xù)35min，然后停止臭氧供給；將溶液密封，加熱到64℃，靜置4h；將溶液在敞開狀態(tài)下攪拌25min，加入20份質(zhì)量濃度5％的3-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液，加熱到50℃攪拌50min，再加入10份粒徑為50納米的納米二氧化鈦，攪拌30min，將納米二氧化鈦包覆在碳纖維表面，過濾，水沖洗3次，在80℃下真空干燥，得到改性纖維填料。

22、通過采用上述技術(shù)方案，改性纖維填料的制備方法涉及多個步驟，包括臭氧處理、加熱、攪拌和表面改性等，最終得到具有特定功能的改性碳纖維。通過3-氨丙基三乙氧基硅烷和二氧化鈦的表面改性，增強了碳纖維與砂漿其他組分之間的界面強度。這種增強的界面相互作用有助于提升砂漿的整體力學(xué)性能，包括抗壓強度和抗折強度。改性后的碳纖維填料具有良好的光催化能力，這可能有助于提升砂漿的某些性能，如通過光催化反應(yīng)促進有害物質(zhì)的分解，從而提高砂漿的環(huán)保性能。改性碳纖維的良好相容性確保了它們能夠在砂漿基體中均勻分散，避免了團聚問題，這對于提升砂漿的力學(xué)性能至關(guān)重要。改性碳纖維與其他組分(如激發(fā)劑、高效減水劑、改性淤泥基摻和料等)的協(xié)同作用，共同提升了砂漿的整體性能，包括抗壓強度、抗折強度、保水率和抗凍性能。綜上所述，改性纖維填料在砂漿中的作用主要體現(xiàn)在改善界面強度、提供光催化能力和良好的相容性，以及與其他組分協(xié)同作用，共同提升砂漿的整體性能。這些特性使得改性纖維填料成為提升砂漿性能的關(guān)鍵成分之一。

23、優(yōu)選的，所述水泥為p·o42.5級普通硅酸鹽水泥；所述高效減水劑為聚羥酸系高效減水劑，減水率為30％。

24、優(yōu)選的，所述激發(fā)劑由氫氧化鈣和氫氧化鈉以質(zhì)量份數(shù)比4:3混合制得。

25、通過采用上述技術(shù)方案，激發(fā)劑在混凝土中起到加速水化反應(yīng)的作用，從而促進混凝土的早期強度發(fā)展，縮短凝固時間。這一特性對于提高施工效率和加快工程進度至關(guān)重要。氫氧化鈣作為激發(fā)劑的一部分，可以增加混凝土中的堿度，這有利于促進水泥中礦物的水化反應(yīng)速率，從而提高混凝土的早期強度。氫氧化鈉能夠與水泥中的硅酸鹽反應(yīng)生成膠凝物質(zhì)，這些膠凝物質(zhì)能夠加速混凝土的凝固過程，進一步提高混凝土的早期強度和耐久性。氫氧化鈣和氫氧化鈉之間的協(xié)同作用，互補效應(yīng)：氫氧化鈣主要提供堿性環(huán)境，促進水化反應(yīng)的進行，而氫氧化鈉則通過與水泥中的硅酸鹽反應(yīng)，加速膠凝物質(zhì)的生成。兩者的結(jié)合使得水化反應(yīng)更加完全，生成更多的水化產(chǎn)物。加速硅酸鹽和鈣化合物的生成：通過氫氧化鈣和氫氧化鈉的協(xié)同作用，激發(fā)劑能夠更快地促進水泥中的水化反應(yīng)，加速硅酸鹽和鈣化合物的生成，形成更多的水化產(chǎn)物，從而提高混凝土的強度和早期硬化速度。提高工程施工效率：這種協(xié)同作用有助于縮短混凝土的凝固時間，減少等待時間，提高整體工程施工效率，這對于工程項目的按時完成和成本控制具有重要意義。綜上所述，由氫氧化鈣和氫氧化鈉以質(zhì)量份數(shù)比4:3混合制得的激發(fā)劑在淤泥基預(yù)拌砂漿的制備中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過其協(xié)同作用，顯著提升了砂漿的性能，實現(xiàn)了海淤泥、鎳渣和煤矸石等廢棄資源的高附加值利用，同時降低了生產(chǎn)成本，保護了環(huán)境。

26、第二方面，本技術(shù)提供一種淤泥基預(yù)拌砂漿的制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

27、作為一個總的技術(shù)構(gòu)思，本技術(shù)還提供上述一種淤泥基預(yù)拌砂漿的制備方法，包括以下步驟：按照質(zhì)量份數(shù)，先將水泥、改性纖維填料、高效減水劑和水混合均勻后，再依次加入淤泥基摻和料和細骨，攪拌均勻，得到淤泥基預(yù)拌砂漿。

28、綜上所述，本技術(shù)的有益技術(shù)效果：

29、1.資源化利用：通過將海淤泥、鎳渣和煤矸石等廢棄資源作為砂漿的原料，實現(xiàn)了這些資源的大規(guī)模地處理與高附加值利用，減少了環(huán)境污染和資源浪費。

30、2.節(jié)能減排：海淤泥、鎳渣和煤矸石的資源化過程實現(xiàn)了節(jié)能減排和綠色循環(huán)發(fā)展，降低了砂漿生產(chǎn)過程中的能耗和碳排放。

31、3.成本降低：利用工業(yè)廢渣作為原料，有效降低了砂漿的生產(chǎn)成本，同時減少了環(huán)境污染治理的費用。

32、4.性能提升：淤泥基摻和料和改性纖維填料的使用，提高了砂漿的抗壓強度、抗折強度、保水率和抗凍性能，使得砂漿具有更好的耐久性和穩(wěn)定性。

33、5.凝固時間縮短：激發(fā)劑的使用加速了水化反應(yīng)，促進了混凝土的早期強度發(fā)展，縮短了凝固時間，提高了施工效率。

34、6.環(huán)保效益：整個制備過程符合綠色環(huán)保的發(fā)展理念，有利于建筑材料行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

35、7.施工性能改善：硫酸銨和氫碳酸氫銨的加入解決了淤泥安定性問題，提高了砂漿的安全使用性能；聚丙烯酸聚合物的保水性能改善了砂漿的內(nèi)養(yǎng)護，有利于水分平衡和細鎳渣的反應(yīng)。

36、8.界面強度增強：聚丙烯酸改性細鎳渣和3-氨丙基三乙氧基硅烷及二氧化鈦改性碳纖維填料增強了填料與砂漿其他組分之間的界面強度，提高了砂漿的整體性能。

37、9.火山灰活性增強：在海淤泥中加入稻殼灰一起燒結(jié)，增加了化學(xué)成分如二氧化硅和三氧化二鋁，有利于淤泥粉火山灰活性的增強，提高了砂漿的反應(yīng)性和穩(wěn)定性。