環(huán)境巖土工程學(xué)課件東南大學(xué)潘華良環(huán)境巖土工程學(xué)概論10固體廢物利用研究_第1頁
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第10章章固體廢物物利用研研究彌補資源源不足減少固體體廢物量量固體廢物物綜合利利用的途途徑很多多,主要要有這五五個方面面:①生產(chǎn)建建筑材料料;②提取有有用金屬屬和制備備化學(xué)品品;③代替某某些工業(yè)業(yè)原料;;④制備農(nóng)農(nóng)用肥料料;⑤利用固固體廢物物作為能能源。粉煤灰的的利用1.粉煤灰的的組成粉煤灰的的化學(xué)組組成類似似于粘土土的化學(xué)學(xué)組成,,主要包包括SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO和未燃盡盡炭。粉煤灰的的化學(xué)成成分被認(rèn)認(rèn)為是評評價粉煤煤灰質(zhì)量量高低的的重要技技術(shù)參數(shù)數(shù)。例如,在在研究工工作和實實際應(yīng)用用中常根根據(jù)粉煤煤灰中CaO的含量高高低,將將其區(qū)分分為高鈣灰和低鈣灰。CaO含量在20%以上的的稱為高高鈣灰,,其質(zhì)量量優(yōu)于低低鈣灰。。2.粉煤灰的的基本性性質(zhì)(1)粒度成分分:粉煤灰顆顆粒尺寸寸一般在在φ0.001~0.25mm變化之間間,小于于0.075mm的顆粒含含量在60%~98%之之間,比比表面積積一般分分布在2000~3500cm2/g之間。(2)化化學(xué)成分分:一般粉煤煤灰的主主要化學(xué)學(xué)成分是是SiO2、AlO3和Fe2O3,以及少量量的CaO。。(3)粉煤灰活活性:粉煤灰由由于含有有活性SiO2和Al2O3,在石灰(或水泥)存在條件下,,水化生成膠膠凝物質(zhì)--水化硅酸鈣鈣和水化硅酸酸鋁,能夠硬硬化,這一過過程稱之為粉粉煤灰活性(或火山灰反應(yīng)應(yīng)性)。一般粉煤灰中中SiO2和Al2O3含量愈高,粒粒度成分愈細(xì)細(xì),活性愈高高。(4)粉煤灰燒失量量《公路粉煤灰灰路堤設(shè)計與與施工技術(shù)規(guī)規(guī)范》中,規(guī)規(guī)定粉煤灰燒燒失量上限值值不超過12%。10.2.3粉煤灰用作建建筑材料目前,我國粉粉煤灰的大宗宗利用途徑是是生產(chǎn)建筑材材料和回填,,在建筑材料料方面的利用用,主要是自自制粉煤灰水泥泥、粉煤灰混凝凝土和生產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)結(jié)磚、粉煤灰蒸蒸養(yǎng)磚、粉粉煤灰砌塊塊、粉煤灰灰陶粒等。。1.粉煤灰水泥泥粉煤灰硅酸酸鹽水泥特特性為:對硫酸鹽侵蝕蝕和水侵蝕具具有抵抗能能力,對堿堿-集料反應(yīng)能能起一定抑抑制作用,,水化熱低低,干縮性性好。粉煤煤灰硅酸鹽鹽水泥的早早期強度不不高,但其其后期強度度不斷增加加。2.粉煤灰混凝凝土混凝土是以以硅酸鹽水水泥為膠結(jié)結(jié)料,砂、、石等為集集料,加水水拌和而成的構(gòu)筑材材料。粉煤煤灰混凝土土是用粉煤煤灰取代部部分水泥拌拌和而成的的混凝土。。粉煤灰在路路用性質(zhì)方方面特點::(1)自重輕。粉煤灰最大大干密度約約為0.9~1.2g/cm3,均小于一般般細(xì)顆粒土土。由于其質(zhì)輕輕,可以減少路堤沉沉降和不均勻沉降降。此外,在在相同條件件下還可以以提高軟土土地基的路堤極限高高度等。(2)強度較高。。粉煤灰因其其顆粒組成成類似于細(xì)細(xì)粒土,所所以也具有有液、塑限限、最佳含含水量、最最大干密度度等,可以以采用土工指標(biāo)對對粉煤灰的的強度進(jìn)行行評價。內(nèi)摩擦角分分別為18o~33o和30o~42o,CBR值可達(dá)23.5,(中液限粉質(zhì)質(zhì)黏土17.9,粉煤灰高高出約30%。)(3)壓縮性小。。據(jù)試驗結(jié)果果得知,在在采用重型型擊實標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)壓實度為為100%時,土與與粉煤灰比比較,土的的壓縮系數(shù)數(shù)a1-2=0.24Mpa-1,而粉煤灰的的壓縮系數(shù)數(shù)a1-2=0.15Mpa-1,土的壓縮系系數(shù)高出約約40%~50%。因此,,在相同密密實度條件件下,粉煤煤灰路堤的的壓縮變形形明顯低于于土質(zhì)路堤堤。(4)擊實特性良良好。一般情況下下?lián)魧嵲囼烌炛?,粉煤煤灰的含水水量與干密密度的關(guān)系系趨于相對對較平緩,,表明適宜宜壓實所需需含水量的的變化范圍圍大,幅度度可達(dá)到20%,容易壓壓實。即使使是最佳含含水量相差差一半,干干密度仍可可以達(dá)到最最佳值的80%。粉煤灰施工工含水量較較易控制的的特性,給給路基施工工帶來方便便,更有利利于雨季施施工。(5)良好滲透性性。粉煤灰具有有較大滲透透性,在粉粉煤灰堆場場中,堆高高后很容易易瀝干。粉煤灰的滲滲透系數(shù)(10-5量級)是粉質(zhì)黏土土(10-7量級)的400—500倍。黏聚力小、、毛細(xì)水作作用影響較較大,雨水水或內(nèi)部滲滲流時易流流失,對路路堤與邊坡坡的穩(wěn)定性性產(chǎn)生一定定影響。2.粉煤灰路堤堤的填筑10.2.5粉煤灰在基基礎(chǔ)工程中中應(yīng)用1.CFG樁的使用水泥粉煤灰灰碎石樁簡稱CFC樁,是在碎碎石樁基礎(chǔ)礎(chǔ)上加進(jìn)一一些石屑、、粉煤灰和和少量水泥泥,加水拌拌和制成的的一種具有有一定黏結(jié)結(jié)強度的樁樁,也是近近年來新開開發(fā)的一種種地基處理理技術(shù)。CFG樁在受力特特性方面介介于碎石樁樁和鋼筋混混凝土樁之之間。與碎碎石樁相比比,CFG樁樁身具有有一定的剛剛度,不屬屬于散體材材料樁,其其樁體承載載力取決于于樁側(cè)摩阻阻力和樁端端端承力之之和或樁體體材料強度度。當(dāng)樁間土不不能提供較較大側(cè)限力力時,CFG比樁復(fù)合地地基承載力力高于碎石石樁復(fù)合地地基。2.粉煤灰水泥泥漿材灌漿漿灌漿法是指指利用液壓壓、氣壓或或電化學(xué)原原理,通過過注漿管把把漿液均勻勻地注入地地層中,漿漿液以填充充、滲透和和擠密等方方式,趕走走土顆粒間間或巖石裂裂隙中的水水分和空氣氣后占據(jù)其其位置,經(jīng)經(jīng)人工控制制一定時間間后,漿液液將原來松松散的土粒?;蛄严赌z膠結(jié)成一個個整體,形形成一個結(jié)結(jié)構(gòu)新、強強度大、防防水性能好好和化學(xué)穩(wěn)穩(wěn)定性良好好的“結(jié)石石體”。主要作用在在于節(jié)約水水泥、降低低成本和消消化三廢材材料,具有有較大的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益和和社會意義義。10.2.6粉煤灰在農(nóng)農(nóng)業(yè)中應(yīng)用用粉煤灰農(nóng)用用包括改良良土壤和制制備化肥。。1.粉煤灰的改改土與增產(chǎn)產(chǎn)作用孔隙度,疏松,抑堿堿作用,土土層溫度的的影響。2.粉煤灰肥料料10.3煤矸石的利利用煤矸石是含含碳巖石和和其他巖石石的混合物物,大致可可分三類::頁巖類:如如油頁巖、、炭質(zhì)頁巖巖、泥質(zhì)頁頁巖和砂質(zhì)質(zhì)頁巖等;;泥巖類:如如泥巖、炭炭質(zhì)泥巖、、粉砂質(zhì)泥泥巖和泥灰灰?guī)r等;砂巖類:如如泥質(zhì)粉砂砂巖、砂巖巖。10.3.2煤矸石的基基本性質(zhì)1.煤矸石的工工程特性(1)顆粒組成煤矸石的粒粒度分布范范圍較大,,從幾十厘厘米的塊石石至0.1mm以下的細(xì)小小顆粒,普普遍含有膠膠體成分。。煤矸石的粒粒度分布的的級配一般般較差粗大大顆粒含量量普遍在60%以上,而而粒徑小于于0.1mm的顆粒累積積含量大都都在5%以下。(2)膨脹性及崩崩解性水進(jìn)入到礦礦物的結(jié)晶晶格子層間間而引起的的膨脹煤矸石在水水中浸泡30d,崩解量達(dá)到到30%以上,有有較強崩解解性。(3)壓縮性級配一般較較差(4)滲透性煤矸石的滲滲透性與壓壓密程度有有關(guān)。在煤煤矸石中添添加一定比比例的細(xì)顆顆粒含量有有助于矸石石壓密性的的改善與滲滲透性的降降低。(5)煤矸石的水水穩(wěn)性煤矸石和一一般的碎石石類土相比比存在水穩(wěn)穩(wěn)性較差的的特點,主主要反映在在其強度條條件和變形形性對于含含水量的變變化有較強強的敏感性性。(6)煤矸石的剪剪切強度煤矸石的內(nèi)內(nèi)摩擦角φ隨密實程度度的增大而而增大,而而內(nèi)聚力c卻基本不變變。10.3.4煤矸石在高高速公路中中應(yīng)用以徐州地區(qū)區(qū)的煤矸石石為例進(jìn)行行重點探討討。徐州地區(qū)的的煤矸石的的堆存量達(dá)達(dá)到1000萬t,徐州的賈汪汪區(qū)及銅山山縣煤矸石石山到處可可見,侵占占大量的農(nóng)農(nóng)田,煤矸矸石山附近近的農(nóng)田基基本上都是是黑色的碎碎石土。徐州地區(qū)煤煤矸石(1)活性成分(SiO2+Fe2O3+Al2O3)含量均超過過70%,經(jīng)粉碎碎后具有一一定塑性,,其中硫酸酸鹽含量低低于0.8%。(2)不含有膨脹脹性礦物成成分(3)級配良好,,細(xì)粒成分分含量較高高。(4)抗剪強度較較高,并隨隨著壓實度度的增加而而增加(5)滲透系數(shù)較較小,能夠夠用作筑路材料。(6)

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