利用盾构渣土制备水泥混合材的可行性研究

地铁盾构渣土是城市轨道交通建设过程中大量产生的泥态废弃物。由于盾构渣土来源的广泛性、区域性、成分的复杂性,以及施工工艺的原因,使得盾构渣土回收利用困难,阻碍施工进度,污染城市环境。为进一步促进盾构渣土资源化再利用,本文主要对我国盾构渣土资源化再利用途径的现状进行了分析;以郑州市地铁四号线、十四号线的渣土为例,测定了渣土的含水率及颗粒级配,并进行了XRD分析和差热分析,研究其矿物成分和物理特性随温度变化的情况。通过渣土水泥试块抗压强度与水泥净浆试块抗压强度的比值来反映渣土活性的变化,探讨了温度以及CaO、CaSO_4·2H_2O两种激发剂掺量对渣土活性的影响。研究表明:随着温度的升高,渣土水泥试块的抗压强度先减小后增大,在800℃时达到水泥净浆试块抗压强度的85. 7%,满足Ⅱ级粉煤灰的抗压强度比要求。

郑州市地铁粉质黏土层中盾构渣土制备同步注浆材料特性

为解决地铁区间盾构施工中掘出的盾构渣土难以安置、污染环境、难以回收利用等问题,探讨通过利用盾构区间掘进渣土替代部分中砂制备新型同步注浆材料,实现盾构区间渣土固废资源化利用。以郑州市地铁4号线区段的盾构掘出渣土为研究对象,根据X射线衍射技术(XRD)分析的渣土化学成分组成,选择盾构渣土掺量和水胶比作为影响因素设计调整配比试验,根据不同条件下的试验现象和结果,对比分析地铁盾构渣土掺量及水胶比对材料工作性能以及力学性能的影响;参考规程以稠度、流动度、经时稠度损失、经时流动度损失、分层度、泌水率、结石率等指标评判材料的工作性能,并以3 d抗压强度、28 d空气环境成型抗压强度、28 d水下环境成型抗压强度、水陆抗压比等指标评判材料的工作性能,探讨盾构渣土制备同步注浆材料的可行性。研究结果表明:随着粉质黏土为主的盾构渣土掺量增加,材料的稠度、流动度等工作性能逐渐下降,但盾构渣土在60%替代掺量(质量分数)时能够优化材料级配、加强材料的抗压强度,在无外加剂强化条件下,3 d抗压强度可达到1.17 MPa,28 d空气环境成型抗压强度可达到2.66 MPa;且比表面积较大的盾构渣土改善了传统注浆材料结石率较低以及泌水的问题,结石率可达到96%以上,泌水率为1%左右,但需水量的增加使得该新型同步注浆材料的水胶比较传统注浆材料大,推荐合理的水胶比在1.2~1.3;在无水下抗分散剂强化的情况下,水陆抗压比指标略低于性能要求,其余性能指标均能够达到同步注浆材料性能的规程要求。通过该方法将盾构掘进渣土进行固废资源化利用,具有经济效益、社会效益,材料的性能可调节范围大,具备可行性。