一种工业固体废弃物固化红粘土路基的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种工业固体废弃物固化红粘土路基,所述红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壤固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣5~10份,电解锰渣5~10份,红粘土100份。本发明完全采用工业固体废弃物替代石灰、水泥作为固化剂固化红粘土路基,解决了红粘土路基的长期强度和稳定性问题,减少了路基隐患,提高了红粘土地区公路工程建设质量,并且有效利用了工业固体废弃物,避免了环境污染,节约了土地资源,实现了变废为宝的目的。
【专利说明】一种エ业固体废弃物固化红粘土路基
【技术领域】
[0001]本发明涉及ー种红粘土路基,特别涉及一种エ业固体废弃物固化红粘土路基。
【背景技术】
[0002]红粘土广泛分布于我国南方地区,西起云贵高原,经四川盆地南缘、鄂西、湘西、广西向延伸到粤北、湘南、皖南浙西等丘陵山地,总露出面积超过20万平方公里。随着我国高速公路及各级公路的不断延伸,在红粘土地区修建的公路也逐渐增多。红粘土与普通粘土的工程性质不同,是ー种特殊的路基填筑材料,用红粘土填筑的路基表面容易失水收缩开裂,并且在反复浸水后再失水收缩将进ー步増大裂缝宽度,不利于路基整体性和路基强度形成,降低了路基稳定性。由于南方地区雨水多,在干湿循环作用和反复的交通荷载作用下红粘土路基的长期强度和稳定性下降,路基产生多种病害,特别是变形和表面收缩开裂较严重。在今后的道路建设中,将存在大量红粘土筑路技术方面的问题,而目前国内利用红粘土修筑路基技术仍不完善,因此如何使用红粘土填筑路基是需要深入研究的课题。
[0003]在红粘土地区修筑路基,在缺少针对性的处理措施情况下,常采用弃土换填,这不仅出现大量的弃方,需征用大量土地堆放弃土,同时还得修建环保工程,影响施工进度,增加建设费用,并造成生态环境的破坏;如采用隔水封闭,外包水稳定性较好的低液限土的技术措施,则施工エ艺复杂;而如果采用掺加砂砾、石灰、水泥等外加剂降低填料含水量、改变其工程特性的方法处理,则分别存在质量可靠性、成本高等技术问题。总体而言,土壌固化处理,在红粘土路基处理中具有应用范围广泛、适应性强的特点,是稳定可靠的技术措施,但问题在于费用高。
[0004]利用地方エ业固体废弃物修筑公路是降低建设成本的一条有效的技术途径,目前国内许多地区都已经开展了大量研究。エ业固体废物是在生产活动中产生的固体废物,又称エ业废渣或エ业垃圾。从道路应用角度,许多エ业固体废弃物可以资源化利用。通过适当方式综合利用エ业固体废弃物作为道路建筑材料,能显著降低道路建设成本,具有显著的经济和社会环境效益。流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣是目前量大并且难以利用的エ业固体废弃物,大部分采用堆放,已对环境造成了严重的危害。根据流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣的物理化学组成,将其应用于土壤固化的研究还比较缺乏。
【发明内容】
[0005]有鉴于此,本发明提供了一种エ业固体废弃物固化红粘土路基,完全采用エ业固体废弃物替代石灰、水泥作为固化剂固化红粘土路基,能够充分有效利用废弃物,解决红粘土路基的长期强度和稳定性问题。
[0006]本发明的エ业固体废弃物固化红粘土路基,所述红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壌固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣5?10份,电解锰渣5?10份,红粘土 100份。
[0007]进一歩,所述流化床燃煤固硫灰渣为干排灰渣,其中CaO质量含量> 20%,粒径大于0.245mm的颗粒质量含量< 3%,无放射性。
[0008]进ー步,所述电解锰渣的含水率为16%-20%,粒径0.25-0.048mm之间的颗粒质量含量〉95%。
[0009]本发明的有益效果在于:
[0010]流化床燃煤固硫灰渣,简称燃煤固硫灰渣或固硫灰渣,是指煤炭和脱硫剂在流化床锅炉中混合燃烧后所产生的灰渣,其中从烟道中收集到的灰状物则为固硫灰,炉底排出的块状物则为固硫渣(參见“流化床燃煤固硫灰渣活性评定方法”,煤炭学报,第31卷第4期,2006年8月)。电解锰渣是硫酸法浸取碳酸锰矿制备电解锰液后产生的ー种含水率高的固体废弃物(參见“电解锰渣资源化利用研究”,李明艳,重庆大学硕士论文,2010年)。本发明采用流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为固化剂改性固化红粘土,其机理在于:固硫灰渣和锰渣颗粒对红粘土微观结构的影响,包括物理力学过程、化学过程和物理化学过程三大过程;红粘土是由粘土粒团为基本颗粒单元,Fe2O3 ? nH20, SiO2 ? nH20等铁、娃及招氧化物以胶结方式将粘土粒团包住,通过胶结连接而成整体,如图1所示;掺加固硫灰渣、锰渣颗粒后,由于固体废弃物颗粒的物理填充作用,粘土粒团间的空隙減少,并且由于物理化学过程,如土壤颗粒与固化剂中各组分的吸附过程,包括物理吸附、化学吸附及物理化学吸附,原胶结网络被破坏,改性后的红粘土粒在粉碎、拌合和压实过程中,土体基本单元在外力作用下更易于彼此靠近,减小土体孔隙率,这种物理力学作用进ー步増加密实度;而更重要的強度形成机理则是化学作用,在土颗粒之间形成较强的粘结强度,包括火山灰作用、Ca(OH)2结晶作用、碳酸化作用、离子交換作用及灰渣本身的自硬性,这种作用使改性红粘土力学性能受饱水及干湿循环的影响显著减小。因此,本发明的优点在于:
[0011]I)解决了红粘土路基的长期强度和稳定性问题,減少了路基隐患,提高了红粘土地区公路工程建设质量;
[0012]2)有效利用エ业 固体废弃物作为建筑材料,避免了环境污染,节约了土地资源,实现了变废为宝的目的;
[0013]3)由于完全不需要水泥、石灰等胶结料,显著降低了固化剂成本,采用不同固体废弃物的协同作用,通过催化、激发生成更多胶凝物质,充填空隙或形成強度骨架;
[0014]4)施工エ艺简单,便于推广应用,并且由于固化土对最佳含水率不敏感,施工质量更各易控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为红粘土的粒团胶结结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述:
[0017]实施例1
[0018]本实施例的エ业固体废弃物固化红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壌固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣5份,电解锰渣5份,红粘土 100份。[0019]实施例2
[0020]本实施例的エ业固体废弃物固化红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壌固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣8份,电解锰渣7份,红粘土 100份。
[0021]实施例3[0022]本实施例的エ业固体废弃物固化红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壌固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣10份,电解锰渣10份,红粘土 100份。
[0023]实施例1-3中,固体废弃物原料质量控制參数为:流化床燃煤固硫灰渣为干排灰渣,其中CaO质量含量> 20%,粒径大于0.245mm的颗粒质量含量< 3%,无放射性;电解锰渣的含水率为16%-20%,粒径0.25-0.048mm之间的颗粒质量含量> 95%。
[0024]实施例1-3的红粘土路基的施工方法,包括拌合エ艺、压实施工和养护的步骤;其中拌和エ艺可分别采用场拌和路拌,如为借方填筑,以场拌为主,如为路基土方调配,则以路拌为主,在路基材料摊铺中,可选择采用红粘土与复合固化材料分层洒布的方式进行;压实施工过程中控制好填料的碾压含水率,选择合适的碾实エ艺。
[0025]分别取实施例1-3的红粘土路基土样,采用干土法制作最佳含水量附近的击实试件,按照《公路土工试验规程》中承载比(CBR)试验测试其CBR值,以评价路基的強度,并采用干湿循环3次试样CBR进ー步反映真实情况下土基强度稳定性,试验结果如下表所示:
[0026]
【权利要求】
1.一种エ业固体废弃物固化红粘土路基,其特征在于:所述红粘土路基由流化床燃煤固硫灰渣、电解锰渣和红粘土组成,其中流化床燃煤固硫灰渣和电解锰渣作为土壌固化剂,各组分质量配比为:流化床燃煤固硫灰渣5?10份,电解锰渣5?10份,红粘土 100份。
2.根据权利要求1所述的エ业固体废弃物固化红粘土路基,其特征在于:所述流化床燃煤固硫灰渣为干排灰渣,其中CaO质量含量> 20%,粒径大于0.245mm的颗粒质量含量< 3%,无放射性。
3.根据权利要求1所述的エ业固体废弃物固化红粘土路基,其特征在于:所述电解锰渣的含水率为16%?20%,粒径0.25?0.048mm之间的颗粒质量含量> 95%。
【文档编号】C09K103/00GK103452024SQ201310364374
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2013年8月20日
【发明者】黄煜镔, 周静静, 余帆, 任葳葳 申请人:重庆大学