CN115557774A - 一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法，由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2‑8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：水泥2‑10份、粉煤灰2‑10份、硫酸钙1‑5份、氧化钙1‑5份、聚丙烯酸钠1‑3份。该路基材料以高含水率盾构渣土为基材，通过掺入定量的水泥基材料和高分子聚合物进行固化，改善固化土的物理化学性质及力学性能，以实现对于高含水率盾构渣土的充分利用。
Description
技术领域
本发明属于道路工程材料技术领域，涉及一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法。
背景技术
近年来，轨道交通的发展给城市带来极大便利的同时，也带来了难题。目前国内地铁隧道大部分采用盾构法施工，盾构渣土属于淤泥质土，具有含水率高、渗透性低、以及抗压强度低等特点，无法直接应用于工程建设。据不完全统计，我国盾构渣土的年排放量在1.19亿吨以上，实际资源化利用率不足1%，处理方式仍主要处于粗放的填埋和堆放阶段，处置成本高，占用土地，且对环境有潜在危害性；同时，路面工程建设需要大量天然砂石集料，而天然集料短期内无法再生，资源短缺问题较为凸显，这极大地阻碍了道路由高耗能、高成本、高污染向绿色、循环、低碳的转型发展，在生态文明建设的大背景下，盾构渣土资源化利用是解决城市轨道交通发展所带来的废土污染问题的良方，具有很大的市场应用价值和社会环境效益。
与此同时，固化处理是对盾构渣土资源化利用重要途径之一，目前仍大多使用水泥、石灰、粉煤灰等传统胶凝材料作为固化剂主要成分，但这类材料的水稳定性较差、凝结周期长、固化后固化土的强度也相对较弱，只适用于某些特定盾构渣土且对于有机质含量高和含水率大的盾构渣土固化效果不佳；同时水泥、石灰生产占用大量的土地资源，并消耗石灰石和煤炭等不可再生资源。因此，开发出既能快速吸水、极大改善盾构渣土物理力学性质，又能减少固化后盾构渣土中有害金属离子析出造成二次污染的固化剂，是对我国实现工程盾构渣土大规模资源化利用的一个关键点，对生态环境改善也具有里程碑的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，该路基材料以高含水率盾构渣土为基材，通过掺入定量的水泥基材料和高分子聚合物进行固化，改善固化土的物理化学性质及力学性能，以实现对于高含水率盾构渣土的充分利用。
本发明的另一目的是提供上述固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2-8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：水泥2-10份、粉煤灰2-10份、硫酸钙1-5份、氧化钙1-5份、聚丙烯酸钠1-3份。
优选地，所述高含水率盾构渣土中的盾构渣土为盾构施工过程中采用土压平衡盾构施工产生的，在盾构掘进中向刀盘前、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫剂、膨润土浆和聚合物添加剂，使添加剂掺杂在盾构渣土中，导致土体为具有可压缩性、低剪切强度和渗透性弱的泥态废弃物。
优选地，所述的盾构渣土的质量为高含水率盾构渣土的实际质量，其含水率≧70%且≦90％。
优选地，所述水泥采用硅酸盐水泥。
优选地，所述复合固化剂中各组分的质量份含量为：水泥8-10份、粉煤灰8-10份、硫酸钙3.4-4.3份、氧化钙2.1-2.6份、聚丙烯酸钠1.3-1.7份。
优选地，所述复合固化剂中各组分的最佳质量份含量为：水泥8份、粉煤灰8份、硫酸钙3.43份、氧化钙2.06份、聚丙烯酸钠1.37份。
上述固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将盾构施工排放的渣浆进行渣浆分离，初步处理盾构渣土中的腐殖、大颗粒砾石和泡沫剂，除去粒径大于100mm的砂石颗粒，得到盾构泥浆；
（2）对于盾构泥浆进行含水率检测，得到高含水率盾构渣土，含水率不小于70%且不超过90%；
（3）将水泥2-10份、粉煤灰2-10份、硫酸钙1-5份、氧化钙1-5份、聚丙烯酸钠1-3份进行配置，搅拌均匀得到复合固化剂；
（4）根据高含水率盾构渣土中的含水率计算烘干土的质量，以烘干土质量4%~16%的掺量将复合固化剂掺入高含水率盾构渣土中充分溶解，搅拌均匀，时间为15-25min，得到固化高含水率盾构渣土的道路路基材料。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
（1）本发明创新性地利用有机材料和无机材料的特性，选定了水泥和高分子聚合物为新型复合固化剂的主要组分，可地对传统固化土体方法进行改良，同时减少了传统固化剂对水泥的依赖，从而可节约资源、保护环境，增加工程经济性；
（2）本发明以盾构渣土为主要原料，对高含水率盾构渣土进行资源化再利用，不仅有效提升了地铁隧道工程建设中废弃渣土的处理利用率，而且从工程经济性考虑，一方面可以为施工单位省去巨额的渣土处理费用，另一方面可以代替公路工程建设中的部分填筑材料，降低工程造价；
（3）本发明能够利用复合固化剂直接处理含水率70%~90%的盾构渣土，并且固化盾构渣土的强度和密实度均满足公路路基施工规范（JTG/T3610-2019）中路基填料的要求。
（4）本发明复合固化剂配方环境友好度高、固化效果明显，其配方中组分水泥与硫酸钙掺入混合料中用以改善膨润土与聚丙烯酸钠的吸水性；粉煤灰掺入到混合料中用以提高固化土的密实度和抗压强度，改善土颗粒之间的胶结作用；氧化钙能过够有效提高粉煤灰中微米级颗粒水化反应速率，作为碱性激发剂掺入混合料中；聚丙烯酸钠为工业级以上纯度的产品，掺入到混合料中用以提高液塑限，将盾构渣土固化土状态改变为可塑状态。所用水为可饮用的自来水。
（5）本发明符合国家标准《土的工程分类标准》（GB/T 50145）中细粒组和粗粒组以及低液限的规定，土料中有机质的质量比不超过10%，土料中用于道路路基时，最大粒径不应大于100mm，高含水率盾构渣土以粉质黏土、粉细砂和泥质粉砂岩为主，级配良好，塑性指数为15.5。
（6）本发明施工步骤简单易行且成本低，有利于大规模推广以及工程应用。
附图说明
图1为固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备流程图。
图2为本发明实施例中不同水泥（a）和复合固化剂（b）掺量下的固化土的无侧限抗压强度变化趋势。
图3为本发明实施例中不同含水率固化土的无侧限抗压强度随复合固化剂掺量的变化趋势，其中（a）含水率70%，（b）含水率80%，（c）含水率90%。
图4为本发明实施例中不同含水率固化土的无侧限抗压强度随龄期变化趋势，其中（a）含水率70%，（b）含水率80%，（c）含水率90%。
图5为本发明实施例中不同复合固化剂掺量下80%含水率盾构渣土的抗剪强度与垂直压力的关系。
图6为本发明实施例中复合固化剂掺量为8%下的80%含水率盾构渣土的CBR变化趋势。
具体实施方式
下面结合具体实施案例对本发明作更为详细地说明。需要说明的是，本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1，参见附图1，本发明提供一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制拌和击实而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2-8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：硅酸盐水泥：水泥8份、粉煤灰8份、硫酸钙3.43份、氧化钙2.06份、聚丙烯酸钠1.37份。
优选地，所述高含水率盾构渣土中的盾构渣土为地铁盾构施工过程中采用土压平衡盾构施工产生的，在盾构掘进中向刀盘前、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫剂、膨润土浆和聚合物添加剂，使添加剂掺杂在盾构渣土中，导致土体为具有可压缩性、低剪切强度和渗透性弱的泥态废弃物。
所述盾构渣土的质量为高含水率盾构渣土的实际质量，其含水率不小于70%且不大于90％。计算复合固化剂掺入质量份时，应以烘干土的质量计。实际的高含水率盾构渣土在计算复合固化剂掺量时应扣除盾构渣土自身的含水量，即计算配方时，高含水率盾构渣土应进行水和土的分别计算。
上述固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将盾构施工排放的渣浆进行渣浆分离，初步处理盾构渣土中的腐殖、大颗粒砾石和泡沫剂，降低聚合物对环境的危害，除去粒径大于100mm的砂石颗粒，得到盾构泥浆；
（2）对于盾构泥浆进行含水率检测，得到高含水率盾构渣土，含水率不小于70%且不超过90%；
（3）按照硅酸盐水泥：粉煤灰：硫酸钙：氧化钙：聚丙烯酸钠=35:35:15:9:6的比例配置，搅拌均匀得到复合固化剂；
（4）根据高含水率盾构渣土中的含水率计算烘干土的质量，以烘干土质量8%的掺量将复合固化剂掺入高含水率盾构渣土中充分溶解，搅拌均匀，时间为20min，得到固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，此时的固化高含水率盾构渣土颗粒细腻，利于填充孔隙，具有较强可塑性，且具有一定的粘性，可应用于路基材料。
（5）将步骤（4）得到的道路路基材料在场地原位利用，固化后的7d无侧限抗压强度达到2.7MPa，CBR值为49.34，贯入量与轴向压力如图6所示，远大于《公路路基施工规范》（JTG/T 3610-2019）中规定的CBR值，满足公路路基填土要求。
实施例2：直接将天然含水率为82%的盾构渣土100公斤按8%的掺量加入复合固化剂3.6公斤，利用JS1000强制式搅拌机充分搅拌得到103.6固化高含水率盾构渣土再生路基填料，填筑路基，实测路基压实度、弯沉值、平整度等均满足《公路工程质量检验评定标准第一册 土建工程》（JTG F80/1-2017）的验收要求。
将本实施例制备固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，并对其性能进行测试，具体过程为：
（1）盾构渣土再生路基填料的制备：
取盾构渣土放于温度设置为80℃的REY-CC型电热鼓风干燥箱中，烘干至恒重后采用研钵进行研磨处理，按照确定的掺入量将复合固化剂和土进行混合搅拌，并加入水且密封闷料24h待水分扩散制备成指定含水率的土样，搅拌时间为120秒；
（2）复合固化剂的制备：
本实施例根据固化路线和固化机理，选择硅酸盐水泥、粉煤灰、硫酸钙、氧化钙、聚丙烯酸钠固化剂的组成成分，选择水泥和粉煤灰掺量为2%-10%，硫酸钙、氧化钙掺量为1%-5%，聚丙烯酸钠掺量为1%-3%进行正交试验，通过综合以上试验的7d无侧限抗压强度分析，最后选择的复合固化剂配方组合为硅酸盐水泥：粉煤灰：硫酸钙：氧化钙：聚丙烯酸钠=35：35：15：9：6。
（3）抗压强度测试：
根据击实试验结果，参照《土工试验方法标准》（GBT 50123-2019）规程中“T0148-1993无侧限抗压强度试验”进行试件制作及养生，采用Y-II型应变控制式无侧限压缩仪测定7d、14d、28d、90d和d180的无侧限抗压强度，测得的固化土强度随固化剂掺量变化结果如图3所示，随龄期变化结果如图4所示。
（4）抗剪强度测试：
选取含水率为80%的高含水率盾构渣土，参考《土工试验方法标准》（GBT 50123-2019）规程中“T0142-2019快剪试验”制作试件，采用压样机控制试验的干密度和含水率，选用南京土壤仪器厂生产的应变控制式直剪仪测定试件在100kPa、200kPa、300kPa和400kPa下的抗剪强度，根据不同垂直压力下的抗剪强度曲线进行线性回归方程计算摩擦角
和粘聚力
，其计算公式如下所示：
测得的固化土盾构渣土及固化土对应的摩擦角
和粘聚力C如图5和表1所示；
表1 各试样粘聚力和摩擦角
本实施例测得的路基材料使用性能指标结果如下：该路基材料符合道路路基材料的基本技术要求，试件7d强度范围为1.33Mpa～2.74Mpa，90d保证强度范围为1.74～4.13Mpa，满足规范《公路路基施工技术规范》（JTG/T 3610-2016）中规定的高速公路和一级公路、极重、特重交通道路路基填料的要求，可作为道路路基填料，根据路基填料相关参数要求和经济原则，可选取8%固化剂掺量作为盾构渣土改良的最优固化剂掺量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2-8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：水泥2-10份、粉煤灰2-10份、硫酸钙1-5份、氧化钙1-5份、聚丙烯酸钠1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述高含水率盾构渣土中的盾构渣土为盾构施工过程中采用土压平衡盾构施工产生的，在盾构掘进中向刀盘前、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫剂、膨润土浆和聚合物添加剂，使添加剂掺杂在盾构渣土中。
3.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述盾构渣土的质量为高含水率盾构渣土的实际质量，其含水率大于等于百分之七十且小于等于百分之九十。
4.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述水泥采用硅酸盐水泥。
5.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述复合固化剂中各组分的质量份含量为：水泥8-10份、粉煤灰8-10份、硫酸钙3.4-4.3份、氧化钙2.1-2.6份、聚丙烯酸钠1.3-1.7份。
6.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述复合固化剂中各组分的最佳质量份含量为：水泥8份、粉煤灰8份、硫酸钙3.43份、氧化钙2.06份、聚丙烯酸钠1.37份。
7.一种根据权利要求1所述的固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）将盾构施工排放的渣浆进行渣浆分离，初步处理盾构渣土中的腐殖、大颗粒砾石和泡沫剂，除去粒径大于100mm的砂石颗粒，得到盾构泥浆；
（2）对于盾构泥浆进行含水率检测，得到高含水率盾构渣土，含水率不小于70%且不超过90%；
（3）将水泥2-10份、粉煤灰2-10份、硫酸钙1-5份、氧化钙1-5份、聚丙烯酸钠1-3份进行配置，搅拌均匀得到复合固化剂；
（4）根据高含水率盾构渣土中的含水率计算烘干土的质量，以烘干土质量4%~16%的掺量将复合固化剂掺入高含水率盾构渣土中充分溶解，搅拌均匀，时间为15-25min，得到固化高含水率盾构渣土的道路路基材料。
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109133839A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种盾构渣土回收再利用的方法 |
| CN110092567A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-08-06 | 湖南锦佳环保科技有限公司 | 一种盾构土处理方法 |
| CN111305855A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-19 | 河海大学 | 一种使用土压平衡盾构渣土制造流动化回填土的方法 |
| CN111607405A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-01 | 中国建筑股份有限公司 | 一种新型环境友好型复合固化剂及其应用 |
| CN112723809A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 中铁十局集团有限公司 | 一种硬岩盾构渣土固化制备道路基层材料的方法 |
| CN112807816A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 中铁十局集团有限公司 | 一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成*** |
| CN113402216A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-09-17 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法 |
| CN113912334A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-11 | 中铁隧道局集团有限公司 | 盾构渣土固化剂、制备方法及其使用方法 |
| CN114477926A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-13 | 中交隧道工程局有限公司 | 一种基于泥水盾构废弃泥浆和渣土的流动性固化土及其制备方法 |
| CN115196939A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-10-18 | 徐州中矿岩土技术股份有限公司 | 盾构渣土淤积区表层软土固化剂、改性土材料及其制备方法 |
| CN115215597A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-21 | 同济大学 | 一种盾构渣浆碱激发再生砂浆及其制备方法和应用 |
| CN115488132A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种高含水富有机质淤泥质工程渣土的固化改良方法及应用 |
-
2022
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109133839A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-01-04 | 北京市政建设集团有限责任公司 | 一种盾构渣土回收再利用的方法 |
| CN110092567A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-08-06 | 湖南锦佳环保科技有限公司 | 一种盾构土处理方法 |
| CN111305855A (zh) * | 2020-02-21 | 2020-06-19 | 河海大学 | 一种使用土压平衡盾构渣土制造流动化回填土的方法 |
| CN111607405A (zh) * | 2020-05-19 | 2020-09-01 | 中国建筑股份有限公司 | 一种新型环境友好型复合固化剂及其应用 |
| CN112723809A (zh) * | 2020-12-28 | 2021-04-30 | 中铁十局集团有限公司 | 一种硬岩盾构渣土固化制备道路基层材料的方法 |
| CN112807816A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 中铁十局集团有限公司 | 一种盾构渣土渣浆筛分及固化搅拌集成*** |
| CN113402216A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-09-17 | 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 | 一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法 |
| CN113912334A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-01-11 | 中铁隧道局集团有限公司 | 盾构渣土固化剂、制备方法及其使用方法 |
| CN114477926A (zh) * | 2022-01-20 | 2022-05-13 | 中交隧道工程局有限公司 | 一种基于泥水盾构废弃泥浆和渣土的流动性固化土及其制备方法 |
| CN115196939A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-10-18 | 徐州中矿岩土技术股份有限公司 | 盾构渣土淤积区表层软土固化剂、改性土材料及其制备方法 |
| CN115215597A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-10-21 | 同济大学 | 一种盾构渣浆碱激发再生砂浆及其制备方法和应用 |
| CN115488132A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种高含水富有机质淤泥质工程渣土的固化改良方法及应用 |
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