本发明属于污染场地阻隔治理工程领域，具体涉及了一种利用建筑垃圾预筛分细料配制的土质防污墙回填料及方法。
背景技术：
随着城镇化以及旧城大规模改造，拆除建筑垃圾产生量也随之增长。在拆除建筑垃圾中，砖混类建筑垃圾由于含有大量的砖瓦类材料，使其性能远差于混凝土类建筑垃圾生产的再生集料，因此如何处理和合理利用砖混类建筑垃圾已成为社会所关心的一个重要问题。在对砖混类建筑垃圾资源化利用中，广泛使用的是附加值较高的破碎筛分再生骨料(粒径>5mm)，而对于附加值较低的建筑垃圾预筛分细料(粒径<5mm)却难以再利用，这导致了建筑垃圾预筛分细料的资源浪费。因此，必须为建筑垃圾预筛分细料的资源化利用寻求有效的解决方法。
随着城市化和产业转移进程的加快，我国城镇工业企业搬迁或遗留的污染场地数量与日俱增，在对污染场地再开发利用之前需对其污染扩散进行风险控制。而竖向防污隔离墙是污染场地风险控制最基本而有效的治理技术。土质防污墙则是一种常用的竖向防污隔离墙类型，通常要求墙体材料的均匀性、施工和易性(坍落度控制在100～150mm)以及防污性能良好(渗透系数≦1×10-7cm/s)。在工程施工中，墙体回填料主要由成墙沟槽开挖产生的弃土(又称母土)、膨润土及水拌合而成的。一般情况下，墙体材料中母土含量约占60％～70％。母土材料的选用至关重要，适用的土类包括砂性土、粉土等，要求不能含有过多粗粒料(如卵石)，也不能含有过多黏粒。若现场沟槽开挖产生的母土不符合性能要求时，则需从场地外运合适的土作为母土。在以黏性土、碎石土或岩层为主的地区，土质防污墙施工现场往往找不到符合要求的母土材料，其主要原因在于开挖的黏性土含水量过高，搅拌时易结团形成大颗粒，与膨润土泥浆拌合不均匀；碎石土则粒径过大，利用其制备的阻隔体渗透系数偏大，从而导致隔离墙防污性能达不到指标要求。建筑垃圾预筛分细料则是一种松散、均匀、粒径与砂性土相当的材料，易与膨润土泥浆拌合成和易性良好的回填料，且废物得以资源化利用，具有广阔的工程应用前景。
技术实现要素：
针对背景上述状况和技术问题，本发明提出一种利用建筑垃圾预筛分细料配制的土质防污墙回填料及方法。建筑垃圾预筛分细料(粒径小于5mm)代替土质防污墙中的现场开挖土体作为防污墙回填料的主要成分，形成了建筑垃圾预筛分细料-膨润土防污隔离墙，取得了和现场土-膨润土制备防污隔离墙相近的效果优势。
本发明的技术方案如下：
一、一种利用建筑垃圾预筛分细料配制的土质防污墙回填料：
所述回填料是由建筑垃圾预筛分细料、膨润土和水混合拌合而成的；所述建筑垃圾预筛分细料为建筑物/构筑物拆除过程中所产生的砖混类建筑垃圾经预筛分处理后得到的细料，所述膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的黏土，所述水为未受污染淡水。
膨润土和建筑垃圾预筛分细料的总和作为固体材料，膨润土干重与固体材料干重之比为5％～20％，水的重量与固体材料干重之比为35％～45％。
本发明所述回填料是具有良好防污性能的回填料，回填料的坍落度值为100～150mm，含水量为35％～45％，渗透系数小于1×10-7cm/s。
所述建筑垃圾预筛分细料以建筑材料破碎产生细粉和细粒土为主，主要矿物成分为二氧化硅、碳酸钙以及钙长石，土粒不均匀系数≥5，且粒径小于0.075mm的细粒质量含量达10％以上。
二、一种回填料的配制方法，包括如下步骤：
(1)采用建筑垃圾预筛分细料、膨润土作为回填料的主要原料，确定主要原料配合比：
(1.1)根据标准sl237-1999测定建筑垃圾预筛分细料的基本土性，筛选满足颗粒粒径合理要求(母土含量约占60％～70％，不均匀系数≥5)的建筑垃圾预筛分细料；
(1.2)在步骤(1.1)获得的建筑垃圾预筛分细料中掺入质量分数a的膨润土，达到墙体渗透系数小于等于1×10-7cm/s要求；
所述的膨润土为购自美国怀俄明州的膨润土，膨润土掺入质量分数a为5％。所述的膨润土为购自内蒙古高庙子村的膨润土，膨润土掺入质量分数a为15％。
(1.3)与水混合形成回填料，根据标准gb/t50080-2016进行坍落度测试，得到回填料坍落度为100～150mm时所对应的含水量w；
(1.4)以质量分数a、含水量w配制回填料，根据标准astmd5084-2010进行柔性壁渗透试验，开展不同固结应力下渗透系数k的测定并判断：在固结应力≥25000pa时，若渗透系数k≦1×10-7cm/s，则保留质量分数a、含水量w进行下一步骤，以现场配制回填料；
若渗透系数k>1×10-7cm/s，则回到步骤(1.2)调整改变质量分数a，重复步骤直至渗透系数k满足k≦1×10-7cm/s；
(2)回填料制备
(2.1)准备工作：建造水化池，安装泥浆泵，准备混合区域；
(2.2)膨润土泥浆制备：以步骤(1)获得的质量分数a和含水量w确定膨润土、建筑垃圾预筛分细料和水的用量，将膨润土和水混合制备泥浆；
(2.3)回填料制备：现场施工中，将膨润土泥浆与建筑垃圾预筛分细料通过搅拌机搅拌均匀，排至混合区域待回填。
所述步骤(1.2)中的质量分数a为5％～20％，质量分数a为膨润土占膨润土和建筑垃圾预筛分细料总和的质量分数。
所述步骤(2.2)中制备泥浆采用批量搅拌法或快速搅拌法。
规范要求制备的泥浆需满足比重1.1～1.3g/cm3，含砂率≤5％等质量指标。
工程中，泥浆制备可采用批量搅拌法或快速搅拌法。批量搅拌法是将定量水和膨润土用高速搅拌机进行搅拌，排至水化池内，直至24h水化完成后方可使用，每批次可产出泥浆约2～5立方米。快速搅拌法是用喷嘴将膨润土定速喷入流水中，混合物被快速剪切搅拌，之后在水化池静置24h使膨润土充分水化。
所述步骤(2.3)中搅拌制备好的回填料需通过坍落度试验测试后满足100mm～150mm方可使用，以确保回填料的流动性。
本发明提供了一种建筑垃圾预筛分细料资源化利用的途径，实现了资源有效再利用；并且还提供了一种防污隔离墙回填料制备工艺，制备获得防污性能良好的防污墙。
与现有回填料相比较，本发明具有以下有益效果：
(1)资源化利用：建筑垃圾预筛分细料作为一种再生材料，符合土质防污墙母土材料的性能要求。选用建筑垃圾预筛分细料作为母土材料，这为建筑垃圾预筛分细料的资源化利用提供了新途径；
(2)性能良好：建筑垃圾预筛分细料易与膨润土泥浆拌合成和易性良好的回填料，便于施工现场配制和使用；
(3)成本低：本发明的回填料成本低，按目前原材料市场价格计算，配制1m3回填料成本仅为130～160元，而选用符合要求的粉砂土配制1m3隔离墙回填料成本则在240元以上。
附图说明
图1是回填料配合比确定及配制方法流程图。
具体实施方式
以下通过实施例说明本发明的具体步骤，但不受实施例限制。
在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
本发明实施例如下：
实施例中所述建筑垃圾预筛分细料(含水量13％，比重2.68g/cm3，塑限6％，液限25％，塑性指数19)取自淮南金科再生资源利用有限公司；膨润土分别购自内蒙古高庙子村(含水量8％，比重2.58g/cm3，膨胀指数8ml/2g)和美国怀俄明州(含水量16％，比重2.56g/cm3，膨胀指数29.5ml/2g)。
实施例1
原材料组分按重量份如下：
粒径小于5mm的建筑垃圾预筛分细料1900g，美国怀俄明膨润土100g。
上述土质防污隔离墙回填料的配合比确定方法，包括如下步骤：
(1)根据标准sl237-1999测定建筑垃圾预筛分细料的基本土性进行筛选；
(2)测试美国怀俄明膨润土膨胀指数，确定美国怀俄明膨润土与建筑垃圾预筛分细料的质量配比为1：20，膨润土掺入质量分数a为5％；
(3)与水混合形成回填料，根据gb/t50080-2016进行坍落度测试，确定回填料坍落度为100～150mm时的含水量为36％～38％；
(4)以膨润土掺入质量分数5％、含水量36％～38％配制回填料，根据astmd5084-2010进行柔性壁渗透试验，开展不同固结应力下渗透系数k的测定；
(5)在固结应力≥25000kpa时，若k≦1×10-7cm/s，则掺入质量分数5％，含水量36％～38％为回填料工程施工的配比；若k>1×10-7cm/s，则回到步骤(2)调整改变质量分数a，重复步骤直至渗透系数k满足要求。
经标准sl237-1999、gb/t50080-2016及astmd5084-2010检测，建筑垃圾预筛分细料不均匀系数为8.2>5，粒径小于0.075mm的细粒质量比含量为11％，属含细粒土砂；美国怀俄明膨润土掺入质量分数为5％时制得的回填料坍落度值100～150mm所对应的含水量为36％～38％，固结应力25000pa下渗透系数为8.7×10-8～9.5×10-8cm/s，小于1×10-7cm/s，满足防污墙防污性能要求。
实施例2
原材料组分按重量份如下：
粒径小于5mm的建筑垃圾预筛分细料1700g，国产高庙子膨润土300g。
上述土质防污隔离墙回填料的配合比确定方法，包括如下步骤：
(1)根据标准sl237-1999测定建筑垃圾预筛分细料的基本土性进行筛选。
(2)测试国产高庙子膨润土膨胀指数，确定国产高庙子膨润土与预筛分细料的质量配比为3：20，膨润土掺入质量分数a为15％。
(3)与水混合形成回填料，根据gb/t50080-2016进行坍落度测试，确定回填料坍落度为100～150mm时的含水量为38％～41％。
(4)以膨润土掺入质量分数15％，含水量38％～41％配制回填料，根据astmd5084-2010进行柔性壁渗透试验，开展不同固结应力下渗透系数k的测定。
(5)在固结应力≥25000pa时，若k≦1×10-7cm/s，则掺入质量分数15％，含水量38％～41％为回填料工程施工的配比；若k>1×10-7cm/s，则回到步骤(2)调整改变质量分数a，重复步骤直至渗透系数k满足要求。
经标准sl237-1999、gb/t50080-2016及astmd5084-2010检测，建筑垃圾预筛分细料不均匀系数为8.2>5，粒径小于0.075mm的细粒质量比含量为11％，属含细粒土砂；国产高庙子膨润土掺量为15％时制得的回填料坍落度值100～150mm所对应的含水量为38％～41％，固结应力25000pa下渗透系数为8.5×10-8～9.7×10-8cm/s，小于1×10-7cm/s，满足防污墙防污性能要求。
实施例2的具体工程施工过程如下：
工程概况：垃圾填埋场位于安徽省淮南市大通区，本试验段防污隔离墙长8米，深9米，宽0.6m。
施工材料：按配制1m3回填料计算，材料配合比按照上述试验结果(国产高庙子膨润土掺入质量分数15％，含水量40％)：直径小于5mm的建筑垃圾预筛分细料1.23t，国产高庙子膨润土0.21t，未受污染淡水0.36t。
现场施工中，土质防污墙回填料配制过程如下：
(1)准备工作：按照上述试验配合比确定国产高庙子膨润土、建筑垃圾预筛分细料以及水的用量。建造水化池，安装泥浆泵，准备混合区域等。
(2)膨润土泥浆制备：泥浆制备采用批量搅拌方法。将定量水和膨润土用高速搅拌机进行搅拌，排至水化池内，直至24h水化完成后方可使用，检测泥浆比重、含砂率等质量指标。经标准dg/tj08-2073-2010检测，制得的膨润土泥浆比重为1.24g/cm3，含砂率4.8％，符合标准要求。
(3)回填料制备：回填料制备采用搅拌机进行。将定量的膨润土泥浆与建筑垃圾预筛分细料通过搅拌机搅拌均匀，排至混合区域。制备好的回填料需通过坍落度测试后方能使用。经标准gb/t50080-2016检测，制得的回填料坍落度为140mm，流动性良好。
采用本发明制得的土质防污墙回填料，在上述2个实例中，建筑垃圾预筛分细料不均匀系数为8.2>5，粒径小于0.075mm的细粒质量比含量为11％，属含细粒土砂，回填料坍落度值均为100～150mm，25000pa下其渗透系数均小于1×10-7cm/s；
在上述实施例2实际工程中膨润土泥浆比重为1.24g/cm3，含砂率为4.8％，回填料坍落度为140mm，流动性良好。
对比例1：
工程概况：垃圾填埋场位于江苏省靖江市孤山镇，本试验段防污隔离墙分两段，分别为15.0m×0.6m×10.0m和10.0m×0.6m×6.0m，其中采用现场开挖的黏土(比重2.69g/cm3，塑限23.4％，液限36.0％，塑性指数12.6)作为土质防污墙的母土材料。
施工材料：按配制1m3回填料计算，材料配合比为(美国怀俄明膨润土掺入质量分数5％，含水量51％)：现场黏土1.04t，美国怀俄明膨润土0.055t，未受污染淡水0.56t。
现场施工中，土质防污墙回填料配制过程如下：
(1)准备工作：按照上述配合比确定美国怀俄明膨润土、现场黏土以及水的用量。建造水化池，安装泥浆泵，准备混合区域等。
(2)膨润土泥浆制备：泥浆制备采用搅拌方法。将定量水和膨润土用高速搅拌机进行搅拌，静置直至24h水化完成后方可使用，检测泥浆比重、含砂率等质量指标。
(3)回填料制备：回填料制备采用搅拌机进行。将定量的膨润土泥浆与现场黏土通过搅拌机搅拌均匀，排至混合区域。制备好的回填料需通过坍落度测试后方能使用。经标准gb/t50080-2016检测，制得的回填料坍落度为100～150mm，流动性良好。
由上述实施可见，在上述2个实例中采用本发明制得的土质防污墙回填料，均满足以下效果：建筑垃圾预筛分细料不均匀系数为8.2>5，粒径小于0.075mm的细粒质量比含量为11％，属含细粒土砂，回填料坍落度值均为100～150mm，25000pa下其渗透系数均小于1×10-7cm/s；在上述实施例2实际工程中膨润土泥浆比重为1.24g/cm3，含砂率为4.8％，回填料坍落度为140mm，流动性良好。与对比例1相比，本发明制得的土质防污墙回填料与现场开挖土-膨润土制备防污墙回填料具有相近的效果优势。
可见，本发明不仅回收利用了附加值低的建筑垃圾预筛分细料，而且制备的回填料具有和易性良好的特点，能使建筑垃圾预筛分细料得以资源化利用，工程造价低，在污染场地阻隔治理工程应用中具有良好的工程性能，并具有广阔的工程应用前景。