工程弃土免烧砖技术路径与发展趋势

国内工程弃土排放量大,但资源化利用率较低,而使用工程弃土制备免烧砖是一种可行的高附加值途径。首先,介绍了工程弃土的分类与主要处置方式,指出工程弃土原料低碳脱水与工艺参数难以确定等瓶颈问题。其次,介绍了免烧砖常用的生产流程以及成型、养护等工艺对免烧砖性能的影响,进一步分析了胶凝材料类型与掺量、含水率、外加剂等因素对免烧砖力学性能的影响规律,同时总结了弃土免烧砖的资源再利用与低碳优势;指出了表面光滑、不易与砂浆结合、抗剪强度低、干缩变形大等缺陷。最后,从绿色建筑的角度出发,提出弃土免烧砖的未来研究方向。

平陆运河土石方多路径利用的基础问题与解决途径

平陆运河是西部地区陆海新通道骨干工程,其建设过程将产生涵盖23种岩土类型、成分杂且分布散的土石方约3.39×10^(8)m^(3),因而土石方资源化利用是建设平陆运河绿色工程的重要组成部分;正在实施的土石方利用途径以抬填造地为主(占50%以上),存在高品质的资源化利用率低、产品应用需求研究滞后、创新技术少、数字化程度低、碳排放评价缺失等基础问题,阻碍了平陆运河土石方的多路径高效利用。本文针对相关基础问题,着重从资源化、数字化、低碳化的角度出发,提出了平陆运河土石方利用创新解决途径:挖掘工程自身及周边地区的潜在应用需求,根据不同岩土的类型分别形成利用途径,实现多场景应用和多路径利用;构建开挖区土石方地质信息模型、土石方信息数据库等,形成土石方的数字化“挖-运-储-用”技术;建议针对多利用路径的碳排放进行生命周期评价,结合土石方数据库开展碳排放的动态评价,研发模块化移动式处置装备、原位利用技术以支持实现降本减碳。在平陆运河工程的现状基础上,资源化、数字化、低碳化的有机结合将为平陆运河绿色工程建设提供坚实支撑,也可为后续其他工程的土石方多路径利用提供技术参照。

工程弃土现状与资源化创新技术

分析了中国工程弃土的产生来源、组成成分、年排放量、来源分布、空间分布、利用率及法律法规等基本现状;基于国内外对于工程弃土治理的经验和法律,以弃土的分类治理为依托,将弃土分为良质土和劣质土进行分类讨论,详细介绍了中国对这2种工程弃土现有的处理方式,其中良质弃土处理方法包括填埋、堆山造景、道路防护林带等,劣质弃土处理方法包括固化改良、弃土烧结砖、弃土免烧砖等,并指出目前处理方法中现存的一些难题;介绍了工程弃土资源化的创新技术,如弃土固化新技术、弃土烧结砖砌块新技术等,其中着重介绍了弃土烧结砖砌块技术,包括其新型焙烧工艺、弃土烧结砖表面处理工艺、新型砌块形式、烧结砌块装配式结构、烧结砌块配筋技术等,其中烧结砌块装配式结构可在保证烧结砖自身多种优势的情况下大大提高施工效率和后期回收利用率;最后,针对中国工程弃土数量巨大、管理缺失、处理低效的现状提出建议,从工程管理、技术创新和法律法规3个方面入手,注重源头控制是第一步,发展创新技术、提高终端处理效率是基本,科学有效的管理制度、完善的法律法规是根本保证。

3D打印工程弃土挤出过程力学性能试验研究

通过13种不同配合比的工程弃土复配,研究了不同复配弃土在挤出过程中的可打印性,同时对掺入河砂和再生粉的土样分别进行无侧限抗压强度试验和直剪试验,探讨了河砂和再生粉作为工程弃土掺料的可行性。试验结果表明,黏质弃土的掺配比例会影响复配弃土的打印形态,当黏土掺配比例达50%时,打印效果良好。再生粉的掺入能够提高土体的无侧限抗压强度和弹性模量,超过这一范围后,再生粉的高吸水性会严重影响土体的黏聚性,进而导致强度降低,弹性变形阶段维持时间减少。在保证工程弃土强度改良和满足可挤出性的前提下,建议再生粉掺量为5%,此时土体无侧限抗压强度可提升22.5%,而河砂的掺入会整体降低弃土无侧限抗压强度和弹性模量,呈逆骨架效应。在减少环境污染和推进智能土制建筑方面,利用3D打印挤出成型技术,生产满足不同工况要求的工程弃土3D打印砖具有较高的应用价值和潜力。

园林垃圾对工程弃土烧结砖性能的影响

采用破碎、碳化和腐熟3种方法预处理园林垃圾,并按质量分数0%、3%、6%、9%和12%掺入工程弃土中,制备得到工程弃土烧结砖,并对其进行基本性能研究.结果表明:掺入园林垃圾后混合物料的塑限和液限提高,烧结后的主要产物为钾长石、斜长石、赤铁矿和莫来石;烧结砖的孔隙率增加、微观结构变得松散、吸水率增大、表观密度降低、体积收缩先增大后减小、质量损失增大;碳化园林垃圾因其颗粒小、有机质含量少、对烧结砖微观结构影响小且烧结产物中含有莫来石等,对烧结砖的力学性能影响最小;以质量分数6%的碳化园林垃圾掺入工程弃土中所制备的烧结砖抗压强度有所提升.

工程弃土真空挤出成型及干燥特性研究——以许昌市为例

针对弃土真空挤出成型与干燥特性进行研究,并通过试验确定了弃土在制砖过程中较优的成型含水率。根据试验结果,取液塑限试验中得到的含水率-锥入深度曲线上锥入深度h_(p)+2 mm所对应的含水率作为成型含水率,可替代传统的普氏成型含水率。此外,通过试验建立了塑性指数与真空挤出效果、干燥敏感性系数与干燥效果之间的基本关系。根据试验结果,当土样的塑性指数大于14.73且干燥敏感性系数小于0.81时,可以达到较为良好的真空挤出效果与干燥效果,而当塑性指数小于13.02时,挤出效果较差,当干燥敏感性系数大于0.93时,干燥易开裂。进一步分析了复配土与原土样之间的关系,结果表明复配土的塑性指数、干燥敏感性系数基本符合原土样构成的线性模型,可依据线性模型制定复配方案。

工程渣土资源化基础问题与低碳技术路径

本文针对国内工程渣土排放量大但高附加值利用率低、资源化过程碳排放高等难题,探究了技术层面的基础问题,并提出了可行的创新技术路径:阐明了工程渣土的定义、成分与危害,并将现有资源化处置技术概括分成4类;梳理了国内近20年工程渣土的4类处置与资源化技术发展脉络与地区差异,分析了技术的主要研发与应用方向,明晰并界定了技术术语;进一步探明了工程渣土的基本性质,厘清了直接再利用、简单处理与改良、固化以及烧制4类技术的科学原理.根据国内工程渣土的处置现状,深入剖析了工程渣土资源化利用率低在技术层面的基础问题,分析了资源化处置的减排潜力.结合我国的碳达峰、碳中和战略,提出了多路径多场景利用、协同处置、数字化技术赋能等创新性解决路径与高附加值策略,并建议了具有潜力的低碳新技术以及工程渣土综合利用的低碳技术路径.

工程弃土复配及再生砖性能试验

为处理日益增多的工程弃土,研究了不同来源工程弃土及其复配土作为再生烧结砖原料的可行性,测试了工程弃土的颗粒级配、化学组成、矿物组成、液限、塑限和塑性指数,再生砖的挤出成型、干燥和烧结结果,再生砖的密度、24h吸水率、抗压和抗折强度,使用SEM观察了再生砖的微观形貌.发现仅少数几种工程弃土可直接制备再生砖,但通过合理的复配可以将工程弃土的再利用率提升至100%.复配可调整弃土的颗粒组成和矿物组成,黏土矿物含量提高,复配土的可塑性提高,越容易挤出成型,但也易在干燥中开裂.黏土矿物含量大的工程弃土在烧结时产生较多的低共熔物,导致再生砖的孔隙率减小,密度和抗压、抗折强度增大,合理的复配可提高再生砖的抗压强度,增幅可达26.7%.最后提出利用工程弃土制备再生砖的快速识别并复配的方法,通过测试工程弃土的液限和塑性指数,或者颗粒级配和黏土矿物组成,快速识别未知工程弃土制备再生砖的可行性,并计算可行的复配配方.