本发明属于盾构废弃泥浆环保处理技术领域，涉及一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料及应用方法。
背景技术：
随着我国大规模基础设施，尤其是地下工程建设的持续展开，盾构作业施工已得到大规模的使用，现已成为许多大型跨海越江隧道工程之必需。盾构施工具有无需特殊土体改良、地质适应性强、开挖面稳定性高等优点。盾构施工过程中，通常需要采用泥浆来稳定泥水盾构开挖面，同时将土渣携带出地面。由于工程开挖土方量巨大，盾构施工产生的废弃泥浆量也非常大。盾构废弃泥浆呈强碱性，在自然状态下难以降解，若处置不当会造成周边地区土壤板结，土地盐碱化，植被大量破坏；废弃泥浆长期累积会渗透到地表下水层或随雨水外溢流入江河小溪，污染水源，直接或间接对动物、植物和人类健康产生危害。
现行的盾构废弃泥浆处理方式主要有两种，一是用槽罐车将施工现场的盾构废弃泥浆运到郊外晾晒场，让其自然干化。这种处理方需大量占用土地资源，费用高，效率低，槽罐车在运输途中也常因泥浆水漏洒在道路上而污染环境等。二是采用压滤、离心等泥水分离工艺对盾构废弃泥浆进行处理，这种处理方式也存在投资大、费用高、效率低等问题。
随着未来城市地下空间开发朝着“大规模、大空间”方向的发展，盾构施工产生的废弃泥浆量会继续增大，如果没有有效的处理方法，将对环境造成极其严重的污染。废弃泥浆的处理问题已成为制约盾构工程施工高效化、绿色化的瓶颈。因此，寻找更为绿色、环保、节能、经济的废弃泥浆处理方法成为当前盾构施工技术发展亟待解决的问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料及应用方法，解决盾构废弃泥浆的处理难题。采用本发明的复合材料可以使盾构废弃泥浆快速固化，满足土方车运输要求；泥浆固化处理的同时也进行了土壤改良，固化改良土可作为绿化工程种植土或公路路基填料使用，达到废物再利用的目的。
本发明采用如下技术方案：
本发明的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，该复合材料由质量百分比分别为42-90%的无机矿物材料、2-20%的改性高分子聚合物、3-35%的无机激发剂以及3-20%的土壤调节剂组成。
上述方案中，所述的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，所述的无机矿物材料为硅酸盐水泥、粉煤灰、矿渣粉、硅藻土、膨润土中的一种或一种以上的组合。
上述方案中，所述的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，所述的改性高分子聚合物为改性吸水性材料、改性n-乙烯基酰胺类聚合物、水溶性改性纤维素、改性木质素聚合物、改性萘磺酸盐甲醛缩合物中的一种或一种以上的组合。
上述方案中，所述的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，所述的无机激发剂为氧化钙、硫酸钙、氯化钙、碳酸钠、硫酸钠中的一种或一种以上的组合。
上述方案中，所述的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，所述的土壤调节剂为硫酸亚铁、硫酸氢钾、硫磺粉、硫酸氢钠、磷酸二氢钾、磷酸二氢钠、磷酸二氢铵、磷石膏、硫酸铵、氯化铵、五氧化二磷、磷酸铵、多聚磷酸铵、硝酸铵、过磷酸钙、碳酸氢铵、硫酸钾中的一种或一种以上的组合。
本发明所述的用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其特征在于，其组成成分均为固体粉末。
本发明所述的用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，将所述的复合材料一次或多次添加至盾构废弃泥浆中，使其均匀分散，1-5分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，所述的盾构废弃泥浆的含水质量百分数在50-90%之间。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，所述的复合材料在盾构废弃泥浆处理中的添加量占盾构废弃泥浆量的质量百分数在0.2-5%之间。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，将所述的复合材料一次或多次添加至盾构废弃泥浆中，使其均匀分散，对废弃泥浆进行固化及土壤改良处理，固化改良后的泥土符合绿化工程种植土要求。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，将所述的复合材料一次或多次添加至盾构废弃泥浆中，使其均匀分散，对废弃泥浆进行固化及土壤改良处理，固化改良后的泥土符合公路路基填料要求。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，所述的复合材料用于间歇式工艺对盾构废弃泥浆进行固化处理及改良。
上述方案中，用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料的应用方法，其特征在于，所述的复合材料用于连续式工艺对盾构废弃泥浆进行固化处理及改良。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1.用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料属于多功能性高效环保材料，固化处理的同时对土壤进行了改良，泥浆固化速度快，废弃泥浆适应性强，性能大大优于现有的泥浆固化剂。
2.盾构废弃泥浆处理工艺设备投资小，占地面积小，处理效率高，单位体积泥浆处理成本低，优于槽罐车运输自然干化及压滤、离心等处理工艺。
3.盾构废弃泥浆固化改良处理工艺绿色环保，无三废产生，符合我国可持续发展战略。
具体实施方式
为了进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。本发明以武汉市某泥水平衡盾构隧道工程的废弃泥浆固化改良为例，给出了详细的实施方式，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
实施例1
本实施例的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其组成成分为：矿碴粉质量百分比为20%，粉煤灰质量百分比为50%，改性淀粉质量百分比为5%，改性木质素磺酸钙质量百分比为6%，改性羧甲基纤维素质量百分比为2%，硫酸钠质量百分比为8%，氧化钙质量百分比为2%，硫酸亚铁2%，硫酸钾2%，硝酸铵2%，硫磺粉1%。以上各组分均为固体粉末，混合均匀后得到复合材料a。
将本实施例所述的复合材料a用于盾构废弃泥浆的环保处理，称取含水质量百分数为70%的盾构废弃泥浆20kg置于30l搅拌反应器中，添加400g复合材料a，开启搅拌并计时，搅拌速度100转/分钟，搅拌1.5分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。对经复合材料a固化改良后的泥土进行土力学测试分析和绿化种植试验，结果显示均符合公路路基填料和绿化工程种植土要求。
实施例2
本实施例的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其组成成分为：硅酸盐水泥质量百分比为20%，矿渣粉质量百分比为22%，改性聚乙烯吡咯烷酮质量百分比为8%，改性木质素磺酸钙质量百分比为3%，改性聚萘甲醛磺酸钠质量百分比为9%，硫酸钙质量百分比为16%，碳酸钙质量百分比为19%，硫酸氢钠1%，磷酸二氢钠1%，五氧化二磷1%。以上各组分均为固体粉末，混合均匀后得到复合材料b。
将本实施例所述的复合材料b用于盾构废弃泥浆的环保处理，称取含水质量百分数为50%的盾构废弃泥浆20kg置于30l搅拌反应器中，添加40g复合材料b，开启搅拌并计时，搅拌速度100转/分钟，搅拌1分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。对经复合材料b固化改良后的泥土进行土力学测试分析和绿化种植试验，结果显示均符合公路路基填料和绿化工程种植土要求。
实施例3
本实施例的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其组成成分为：硅酸盐水泥质量百分比为20%，硅藻土质量百分比为70%，改性聚丙烯酸钠质量百分比为1%，改性聚乙烯吡咯烷酮质量百分比为1%，氯化钙质量百分比为2%，碳酸钠质量百分比为1%，硫酸氢钾2%，磷酸铵1%，硫酸铵2%。以上各组分均为固体粉末，混合均匀后得到复合材料c。
将本实施例所述的复合材料c用于盾构废弃泥浆的环保处理，称取含水质量百分数为60%的盾构废弃泥浆20kg置于30l搅拌反应器中，添加500g复合材料c，开启搅拌并计时，搅拌速度100转/分钟，搅拌2分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。对经复合材料c固化改良后的泥土进行土力学测试分析和绿化种植试验，结果显示均符合公路路基填料和绿化工程种植土要求。
实施例4
本实施例的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其组成成分为：矿渣粉质量百分比为40%，硅酸盐水泥质量百分比为10%，膨润土质量百分比为10%，改性羟甲基纤维素质量百分比为5%，改性聚酰胺质量百分比为2%，改性聚氨酯质量百分比为4%，氧化钙质量百分比为10%，硫酸钠质量百分比为12%，磷酸二氢铵3%，磷酸二氢钾2%，碳酸氢铵2%。以上各组分均为固体粉末，混合均匀后得到复合材料d。
将本实施例所述的复合材料d用于盾构废弃泥浆的环保处理，称取含水质量百分数为90%的盾构废弃泥浆20kg置于30l搅拌反应器中，添加1kg复合材料d，开启搅拌并计时，搅拌速度100转/分钟，搅拌3分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。对经复合材料d固化改良后的泥土进行土力学测试分析和绿化种植试验，结果显示均符合公路路基填料和绿化工程种植土要求。
实施例5
本实施例的一种用于盾构废弃泥浆环保处理的复合材料，其组成成分为：矿渣粉质量百分比为30%，膨润土质量百分比为10%，粉煤灰质量百分比为17%，改性聚乙二醇质量百分比为4%，改性聚丙烯酸钠质量百分比为1%，碳酸钙质量百分比为8%，硫酸钠质量百分比为10%，多聚磷酸铵7%，氯化铵5%，过磷酸钙6%，磷石膏2%。以上各组分均为固体粉末，混合均匀后得到复合材料e。
将本实施例所述的复合材料e用于盾构废弃泥浆的环保处理，称取含水质量百分数为85%的盾构废弃泥浆20kg置于30l搅拌反应器中，添加100g复合材料e，开启搅拌并计时，搅拌速度100转/分钟，搅拌5分钟后泥浆固化，失去流动性，满足土方车运输要求。对经复合材料e固化改良后的泥土进行土力学测试分析和绿化种植试验，结果显示均符合公路路基填料和绿化工程种植土要求。