公路工程施工废弃泥浆的无机固化处理与资源化利用技术研究

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公路桥梁桩基施工中常使用泥浆进行护壁、清理桩孔,泥浆经过多次重复使用后,其性质会逐渐变差不能继续使用时,成为废弃泥浆。废弃泥浆是一种稠度较大的悬浊体,若直接排放会造成水土污染,工程上目前的处理方法大多是经初步脱水后,运输至指定地点集中填埋处理。但初步脱水后的泥浆基本不具有强度,运输过程中易泄漏,且填埋也不是废弃泥浆的最优方案法。本文针对初步泥水分离后的废弃泥浆采用无机固化法对其进行处理,研制一种高效的固化剂用以改善废弃泥浆的工程性能,从而实现对公路施工废弃泥浆的资源化利用。主要成果如下:
  (1)开展了初步脱水处理后废弃泥浆的物理力学性质试验,确定了其基本物理力学性质:相对稠度较大,含水率较高,难以自然沉淀分离,其粒径分布在0~2mm之间,液限为45.3%,属于含砂低液限粉土。
  (2)采用生石灰、粉煤灰和水泥等3种固化材料分别单独掺入经初步脱水处理后的废弃泥浆,进行单一材料固化试验,以固化物的无侧限抗压强度、含水率和pH值作为评价指标评价固化效果。试验结果表明:随着3种材料掺量的增加,固化物的强度和pH值呈增长趋势,含水率随掺量的增加而降低;水泥对固化物强度提升效果最明显,生石灰对pH值的提升效果最好。
  (3)研究了生石灰、粉煤灰和水泥等3种材料组成的复合固化剂的配比。以固化泥浆的7d无侧限抗压强度作为评价指标,通过三因素四水平的正交试验分析3种材料对废弃泥浆固化效果的影响规律,通过对试验结果进行极差分析得出水泥固化效果大于粉煤灰,生石灰最差,并确定了复合固化剂的最佳配比:水泥掺量14%、生石灰掺量3%、粉煤灰掺量7%。
  (4)对单一固化材料试验中7d龄期的固化泥浆进行击实试验和CBR试验表明:固化泥浆的最大干密度随固化材料的掺量增大呈减小趋势,最佳含水率呈减小趋势。固化后废弃泥浆的最大干密度为1.45g/cm3~1.66g/cm3,固化泥浆的最优含水率为23%~26%;固化泥浆的CBR值随固化材料掺量的增加而增大。
  (5)用无机复合固化剂对经初步脱水处理后的泥浆进行固化,以固化物的含水率、击实特性和CBR值作为指标评价其工程性能。试验结果表明:经复合固化剂固化后,废弃泥浆的CBR值得到了很大程度的提高,能够满足各等级公路的路基、路床填料的使用要求。经含水率试验测试,无机复合固化剂固化后废弃泥浆的含水率在养护7d时就能达到最佳含水率附近,可以进行碾压填筑。
  (6)采用大掺量水泥对废弃泥浆进行固化,制作标准试块,可作为公路附属建筑物砌块使用。
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