水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究

为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土。以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计“五因素四水平”正交试验确定复合固化剂最佳配比;采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析,并结合XRD和SEM试验探究复合有机-无机固化剂的作用机理。研究结果表明:无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数,下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠;14 d养护龄期的试验13(A4B1C4D4E1)固化土无侧限抗压强度达1217.58 kPa,重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L,满足相关规范要求;水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素,水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素;固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关,具体表现为固化土无侧限抗压强度越大,重金属铬的稳定化效果越明显;大量的自由水被消耗、pH升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因;当固化土强度增大时,重金属铬的物理封闭作用增强;此外,发生水化反应形成的较高pH也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀,从而降低固化土重金属铬浸出毒性。

盾构渣土余泥处理与应用技术

我国的盾构施工技术已经较为成熟,盾构渣土余泥作为盾构施工中产生的建筑废弃物,其资源化发展和综合性应用也正受到社会的广泛关注。本文详细介绍了盾构渣土余泥的理化性能,并整理了脱水技术和除铁技术两大预处理技术。而在盾构渣土余泥的综合利用方面,本文围绕其作为盾构施工的辅助材料、利用其潜在水硬性生产高性能产品以及制作烧结类产品等几个方面做了重点介绍。盾构渣土余泥的资源化发展和综合性的应用具有较高的市场前景,也具有深远的环保意义。

盾构渣土资源化处理与多元化应用

我国盾构施工技术应用广泛,而盾构渣土作为一种建筑垃圾,也亟待进行资源化处理和多元化应用。参照国内外的划分标准,对盾构渣土做出了恰当合理的分类,又介绍了盾构渣土的理化性能。考虑到盾构施工技术未来发展的前景,对盾构渣土的预处理技术也进行了整理,包括渣土分选技术、土性改良技术、脱水技术和除铁技术等。文章重点介绍盾构渣土的综合利用途径。当渣土掺量是水泥的15%时,C30混凝土的抗渗性能达到最优。当渣土掺量是水泥的7.5%时,C50混凝土的抗压强度达到最高。此外,盾构渣土在制作人造板材、烧结砖、免烧砖、陶粒、陶瓷等方面均有不俗表现。

固化盾构渣土耐久性试验研究及寿命预测

为了研究岩溶地区固化盾构渣土(SSM)耐久性能及寿命预测,以盾构渣土为主要原材料,利用水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料进行固化处理,开展了20组完全浸泡正交试验并进行无侧限抗压强度试验及微观试验。结果表明:SSM无侧限抗压强度的变化特性主要与浸泡龄期有关,主要变化特征是前期强度缓慢增加,后期下降较快;SSM的耐久性能受配合比的影响,当水泥、粉煤灰及矿粉的掺量分别为0.357、0.071、0.021 kg时,SSM表现出来的耐久性能最好;C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶改善了盾构渣土的内部结构,是SSM体系抵抗侵蚀作用的耐久性强度来源;由寿命预测可知:水胶比为0.29、0.31、0.25的固化盾构渣土试件浸泡90 d后的最小寿命预测值分别是6.69、6.79、6.27 a,浸泡360 d后的最大预测值分别是48.5、54.38、50.34 a。

建筑垃圾中盾构渣土无害化及资源化技术应用

盾构渣土是建筑垃圾的重要组成部分之一,主要产生途径为地铁工程建设盾构施工。盾构渣土除具有较高的含水率影响堆体安全外,还含有表面活性剂等易对环境造成潜在危害的物质。本文以广东省深圳市地铁14号线某区间盾构施工产生渣土为例,阐述了盾构渣土无害化、资源化的处理路径及处理效果,以期为类似项目盾构渣土的处理提供参考。经处理后,盾构渣土中泥饼含水率降至40%以下,盾构渣土中表面活性剂(俗称“泡沫剂”)的去除率能达到90%以上,筛分出砂石的含泥量≤5%能作为砂石骨料直接资源化利用。

盾构渣土的绿色处理及路基填料性能研究

随着我国地铁建设,产生了巨大量的盾构渣土。目前国内多采用消纳弃置,这种处理方式会造成土地资源浪费和环境污染。研制一种专业处理盾构渣土的复合固化剂,降低含水率,改良固化土颗粒组成,降低有机物含量,提高强度及稳定性。通过系列试验,对绿色处理后的盾构渣土的无侧限抗压强度、抗剪强度、加州承载比等力学性能指标进行分析,试验证明,绿色处理后的盾构渣土具有较高的强度和较好的工程特性,可用作道路路基填料。为盾构渣土的工程再利用提供了有益的参考。

滨海富砂地层盾构渣土泥水分离固化处理施工技术

滨海城市的地层大多富水,砂、石含量大,导致地铁施工盾构掘进后的渣土含水量高、环保难度大,运输费用高,且造成砂土资源浪费。本文依托承建的厦门地铁4号线共建段盾构井一一机场西站区间盾构项目,建立成套完整的盾构渣土绿色优化处理设备系统及处理技术,实现盾构渣土中岩石、砂粒及泥饼的有效分离。通过渣土优化处理及再利用,本区间工程共节约了直接费用约1000万余元;同时降低了因土石方外弃困难带来的对工程工期的影响,提高了整体施工工效,环数由日均6环提高至日均8~10环。此技术具有经济性和可推广性,为后续类似工程提供了借鉴。

盾构渣土筛分吹填一体化船舶的应用

在盾构施工过程中产生大量的盾构渣土无法得到有效利用,同时在土地开发过程中,吹填材料稀缺、价格昂贵,对此提出一种能够有效的将盾构渣土二次利用,将渣土作为吹填材料的装置。以洪湾北片区填筑及市政基础设施工程为依托,利用盾构渣土筛分吹填一体化船舶将盾构渣土进行筛分,通过盾构渣土筛分后渣样与吹填材料对比分析,得出盾构渣土筛分后满足吹填材料性能指标,经测算后大大降低成本,经济效益显著。

聚丙烯纤维改性盾构渣土强度特性研究

隧道建设越来越多,盾构渣土产生量将不断上升,盾构渣土逐渐成为发达城市固体废弃物的主要来源。纤维能够有效地提高土体强度,通过纤维对盾构渣土进行改良,以期解决其再利用问题。本文以北京某大直径盾构隧道盾构渣土为研究对象,采用自主研发的固化剂和聚丙烯纤维进行改良,在室内制作聚丙烯纤维改性土试块与纯固化剂改性土试块进行强度特性对比分析,并用扫描电镜对试样的微观结构进行了研究。结果表明:当聚丙烯纤维改良盾构渣土纤维含量为0.5%时,无侧限抗压强度值最大为1026 kPa,比纯固化剂改性土无侧限抗压强度提高了77.5%;纤维改性土粘聚力为304 kPa,比纯固化剂改性土粘聚力提高了36.9%;纤维改性土内摩擦角受纤维含量影响较小;且纤维改性土中聚丙烯纤维与改性土形成了非常强的物理连接,提高了土体的整体性、强度和稳定性。

盾构渣土砖制备技术及性能研究

北京东六环路(京哈高速~潞苑北大街)改造工程预计出渣300万方(约450万t)。为实现盾构渣土的资源化利用,采用多种测试手段对盾构渣土的性能进行分析和研究,并以盾构渣土为主要原材料,采用机制砂改善级配,以水泥、石灰为胶凝材料,通过振动压力成型制备盾构渣土免烧砖。对制备的砖进行性能研究,结果表明:优化配比后,采用盾构渣制备砖的性能基本能够满足MU20要求。采用60%机制砂对盾构渣土进行改性后制备砖的宏观力学和耐久性能得到明显改善,且采用改性后砂制备砖的微观性能明显优于单纯采用盾构渣制备砖的微观性能。明确了基于盾构渣土制备免烧砖的可行性和技术路线,为国内同类型盾构渣土的资源化利用提供参考。

盾构渣土改良剂在黏土地层中的研究应用

本文以广州地铁10号线为依托,针对广州地区红黏土、全强风化花岗岩等不同的黏土地层进行研究,研发适用黏土地层的渣土改良剂,并进行现场参数验证。主要结论:通过筛选不同原材料、配比,研发了4组与国外同类产品性能指标相当的泡沫剂,自主研发的泡沫剂半衰期在21 min左右,满足现场施工要求;针对黏粒含量大、渗透系数极低的黏土地层,研发了铁箭分散型泡沫剂,通过测试其耐低温性、冻融性、耐腐蚀、剥离速度等,证明了其对黏土地层的改良效果,加入铁箭分散型泡沫剂可有效降低黏土的粘附性,降低盾构掘进过程中结泥饼的情况;通过铁箭分散型泡沫剂在现场的应用数据可以看出,铁箭分散型泡沫剂的性能指标与市面上同类产品相当,可以满足现场盾构施工的使用要求;本试验结果可为同类地层施工提供一定参考。

盾构渣土泥饼消纳现状与资源化前景分析

城市地下轨道交通的快速发展带来了大量的盾构渣土,经筛分、压滤后可形成砂石等具有经济价值的产品,但同时渣土泥饼的资源化利用力度不足,传统的渣土泥饼处理方式稍显粗放、浪费资源。本文基于盾构渣土泥饼的岩土组成成分特点,综合分析了盾构渣土泥饼当前消纳与资源化利用的现状和存在的问题,对盾构渣土泥饼资源化利用的前景进行了展望。

地铁盾构渣土处理处置技术研究进展

作为城市地下空间开发的副产物,盾构渣土由于产量大、流动性强、含各类添加剂而难以处理,是“无废城市”建设亟需解决的关键问题。为了探索更有效的盾构渣土处理处置方法,本文从渣土生产过程出发,详细阐述了不同地层下渣土的不同特性,以及对应的渣土改良技术。在此基础上,对目前常用的盾构渣土处理处置技术进行了具体分析。盾构渣土直接利用技术应用较多,但是处理量有限,效率不高;渣土资源化利用技术研究较多,但是大多处于实验室研究阶段,市场化难度较大。基于以上结论,本文提出了目前渣土处理处置领域存在的三大问题:盾构渣土分类与利用缺乏标准支撑、盾构渣土管理数字化程度不高和盾构渣土的利用效率较低,提出了相应的解决方案。本文的研究结果能够为“无废城市”建设提供理论支撑和技术支持。

盾构渣土环保处理泥浆脱水技术研究与应用

盾构渣土在环保处理过程中产生的泥浆需进行脱水,形成泥饼后再处理。在实际施工过程中,通常存在脱水效果不稳定、药剂用量大等问题。模拟现场盾构渣土环保处理工艺,在实验室获得泥浆,并使用模拟压滤装置模拟板框压滤脱水的过程,添加不同型号和用量的絮凝剂进行脱水试验。结果表明:阳离子絮凝剂对试样泥浆的调理效果最好,试验泥饼的含水率最低,其最佳添加量为干物质质量浓度的0.08%,现场实际运行效果良好。模拟压滤试验可有效降低现场药剂选型和加药方案试验的试错成本,快速高效地指导现场施工,制定最有效的脱水方案。

考虑地层不均和塑流化过程的土压平衡盾构渣土松散特性评估方法

对土压平衡盾构渣土出土量进行准确评估,有利于渣土处理处置工艺、处理能力、处理成本的确定。基于土力学中土的三相组成理论分析了渣土松散特性计算原理并推导出评估公式,形成土压平衡盾构渣土松散特性的评估方法。结合土工试验(密度和含水量试验),采用该评估方法测定出松散系数,并与工程计量结果进行对比分析,结果显示:不考虑地层不均和塑流化过程的渣土松散系数为1.50,只考虑地层不均的松散系数为1.52,只考虑塑流化的松散系数为1.53,同时考虑地层不均和塑流化过程的松散系数为1.54,工程实际计量所得松散系数为1.64。由此可见,塑流化过程是主要因素,地层不均为次要因素,其结果与现场计量结果虽有差距但考虑地层不均和塑流化过程的松散系数与之趋近。该方法为渣土松散系数的确定提供一种新的方法和思路,同时为渣土量的准确预测提供基础数据的获取方法。

成都市轨道交通盾构渣土处理系统及工艺

依托成都地铁30号线一期工程,针对项目基坑工程开挖的泥岩、砂卵石及复合地层,建立成套完整的盾构渣土处理设备系统及工艺流程,实现盾构渣土中岩石、砂粒及泥饼的有效分离。研究表明,该工艺通过三级振动筛筛分、螺旋洗砂机分离、尾砂回收一体机回收、泥浆处理罐絮凝沉淀及压滤机压滤等过程,有效的对盾构渣土进行了无害化和减量化处理。最后对盾构渣土分离物料的资源化利用提出了途径与建议。

泥岩砂卵石复合地层盾构渣土含水特征分析

为探究成都地区泥岩砂卵石复合地层盾构渣土的含水特征,依托成都30号线一期工程对土压平衡盾构渣土开展了一系列土工试验测定。实验表明:复合地层盾构渣土含水率位于25.7%~38.2%之间;渣土液限位于21.4%~28.7%之间,渣土塑限位于14.9%~15.1%之间;渣土渗透系数范围在4.58×10^(-5)~5.34×10^(-5) cm/s之间;渣土pH值在8.8~8.9之间。

不同类型盾构渣土烧制轻质高强陶粒研究

为了开展盾构渣土的深入研究应用并结合目前绿色高强陶粒的市场需求,通过研究焙烧温度、焙烧时间及生物质燃料谷糠粉掺量对不同类型渣土烧结陶粒的堆积密度、吸水率和筒压强度的影响,确定不同类型渣土烧制轻质高强陶粒的最佳谷糠粉掺量及温度制度。研究结果表明:(1)盾构渣土A气体烧失量大于7%,无需添加谷糠粉,在1200℃下焙烧10min,可以得到轻质高强陶粒;(2)盾构渣土B气体烧失量约3.5%,添加2%谷糠粉,在1250℃下焙烧10min,可以得到轻质高强陶粒;(3)盾构渣土C气体烧失量约2%,添加4%谷糠粉,在1150℃下焙烧10min,可以得到轻质高强陶粒。

基于Cite Space知识图谱法的盾构渣土研究可视化分析

随着中国经济的高速发展,城市化建设进程加快,随之带来的“渣土围城”问题引起了国内学者的广泛关注。为探究盾构渣土的研究现状及发展趋势,本文利用Cite space 6.1.3软件对1992-2022年间发表在中国知网上的1619篇文章进行可视化分析,从发文量趋势、学科分布、关键词共现、作者合作网络等方面进行具体阐述。研究结果表明,盾构渣土研究历经起步期、平稳增长期和快速增长期3个阶段,于2016年之后,成为工程领域的一大研究热点。盾构渣土的研究方向从最初的盾构机施工技术,发展到后来的渣土固化、混凝土拌合料、烧制砖等建材的研发。目前研究最热的是盾构渣土用于水污染治理陶粒、种植土制备等环境污染治理领域,盾构渣土的资源化回收利用技术是未来的研究重点方向。

盾构渣土中化学助剂的环境影响和绿色处理技术

盾构法因具有快速、安全等优势而广泛应用于我国城市工程建设。在盾构施工和渣土改良处理中,常需要使用泡沫剂、分散剂和絮凝剂等化学助剂。这些化学助剂的添加,一方面极大地提高了盾构工程的施工效率,但另一方面也带来了潜在的环境影响和危害。总结了目前盾构法施工中常用的化学助剂种类、成分和作用,重点阐述了其对水-土环境的潜在风险,介绍了目前处理盾构渣土的常用绿色技术,并以深圳市地铁14号线绿色施工为案例进行了详细分析,以期使业界进一步关注由盾构渣土中的化学助剂所带来的潜在环境问题,并通过研发、应用环保助剂和绿色施工技术,为盾构隧道工程的可持续发展提供支撑。