一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法，由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2

【技术实现步骤摘要】
一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于道路工程材料
，涉及一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，轨道交通的发展给城市带来极大便利的同时，也带来了难题。目前国内地铁隧道大部分采用盾构法施工，盾构渣土属于淤泥质土，具有含水率高、渗透性低、以及抗压强度低等特点，无法直接应用于工程建设。据不完全统计，我国盾构渣土的年排放量在1.19亿吨以上，实际资源化利用率不足1%，处理方式仍主要处于粗放的填埋和堆放阶段，处置成本高，占用土地，且对环境有潜在危害性；同时，路面工程建设需要大量天然砂石集料，而天然集料短期内无法再生，资源短缺问题较为凸显，这极大地阻碍了道路由高耗能、高成本、高污染向绿色、循环、低碳的转型发展，在生态文明建设的大背景下，盾构渣土资源化利用是解决城市轨道交通发展所带来的废土污染问题的良方，具有很大的市场应用价值和社会环境效益。
[0003]与此同时，固化处理是对盾构渣土资源化利用重要途径之一，目前仍大多使用水泥、石灰、粉煤灰等传统胶凝材料作为固化剂主要成分，但这类材料的水稳定性较差、凝结周期长、固化后固化土的强度也相对较弱，只适用于某些特定盾构渣土且对于有机质含量高和含水率大的盾构渣土固化效果不佳；同时水泥、石灰生产占用大量的土地资源，并消耗石灰石和煤炭等不可再生资源。因此，开发出既能快速吸水、极大改善盾构渣土物理力学性质，又能减少固化后盾构渣土中有害金属离子析出造成二次污染的固化剂，是对我国实现工程盾构渣土大规模资源化利用的一个关键点，对生态环境改善也具有里程碑的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，该路基材料以高含水率盾构渣土为基材，通过掺入定量的水泥基材料和高分子聚合物进行固化，改善固化土的物理化学性质及力学性能，以实现对于高含水率盾构渣土的充分利用。
[0005]本专利技术的另一目的是提供上述固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2
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8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：水泥2
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10份、粉煤灰2
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10份、硫酸钙1
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5份、氧化钙1
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5份、聚丙烯酸钠1
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3份。
[0007]优选地，所述高含水率盾构渣土中的盾构渣土为盾构施工过程中采用土压平衡盾构施工产生的，在盾构掘进中向刀盘前、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫剂、膨润土浆和聚
合物添加剂，使添加剂掺杂在盾构渣土中，导致土体为具有可压缩性、低剪切强度和渗透性弱的泥态废弃物。
[0008]优选地，所述的盾构渣土的质量为高含水率盾构渣土的实际质量，其含水率≧70%且≦90％。
[0009]优选地，所述水泥采用硅酸盐水泥。
[0010]优选地，所述复合固化剂中各组分的质量份含量为：水泥8
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10份、粉煤灰8
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10份、硫酸钙3.4
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4.3份、氧化钙2.1
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2.6份、聚丙烯酸钠1.3
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1.7份。
[0011]优选地，所述复合固化剂中各组分的最佳质量份含量为：水泥8份、粉煤灰8份、硫酸钙3.43份、氧化钙2.06份、聚丙烯酸钠1.37份。
[0012]上述固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备方法，包括如下步骤：（1）将盾构施工排放的渣浆进行渣浆分离，初步处理盾构渣土中的腐殖、大颗粒砾石和泡沫剂，除去粒径大于100mm的砂石颗粒，得到盾构泥浆；（2）对于盾构泥浆进行含水率检测，得到高含水率盾构渣土，含水率不小于70%且不超过90%；（3）将水泥2
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10份、粉煤灰2
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10份、硫酸钙1
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5份、氧化钙1
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5份、聚丙烯酸钠1
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3份进行配置，搅拌均匀得到复合固化剂；（4）根据高含水率盾构渣土中的含水率计算烘干土的质量，以烘干土质量4%~16%的掺量将复合固化剂掺入高含水率盾构渣土中充分溶解，搅拌均匀，时间为15
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25min，得到固化高含水率盾构渣土的道路路基材料。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点：（1）本专利技术创新性地利用有机材料和无机材料的特性，选定了水泥和高分子聚合物为新型复合固化剂的主要组分，可地对传统固化土体方法进行改良，同时减少了传统固化剂对水泥的依赖，从而可节约资源、保护环境，增加工程经济性；（2）本专利技术以盾构渣土为主要原料，对高含水率盾构渣土进行资源化再利用，不仅有效提升了地铁隧道工程建设中废弃渣土的处理利用率，而且从工程经济性考虑，一方面可以为施工单位省去巨额的渣土处理费用，另一方面可以代替公路工程建设中的部分填筑材料，降低工程造价；（3）本专利技术能够利用复合固化剂直接处理含水率70%~90%的盾构渣土，并且固化盾构渣土的强度和密实度均满足公路路基施工规范（JTG/T3610
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2019）中路基填料的要求。
[0014]（4）本专利技术复合固化剂配方环境友好度高、固化效果明显，其配方中组分水泥与硫酸钙掺入混合料中用以改善膨润土与聚丙烯酸钠的吸水性；粉煤灰掺入到混合料中用以提高固化土的密实度和抗压强度，改善土颗粒之间的胶结作用；氧化钙能过够有效提高粉煤灰中微米级颗粒水化反应速率，作为碱性激发剂掺入混合料中；聚丙烯酸钠为工业级以上纯度的产品，掺入到混合料中用以提高液塑限，将盾构渣土固化土状态改变为可塑状态。所用水为可饮用的自来水。
[0015]（5）本专利技术符合国家标准《土的工程分类标准》（GB/T 50145）中细粒组和粗粒组以及低液限的规定，土料中有机质的质量比不超过10%，土料中用于道路路基时，最大粒径不应大于100mm，高含水率盾构渣土以粉质黏土、粉细砂和泥质粉砂岩为主，级配良好，塑性指数为15.5。
[0016]（6）本专利技术施工步骤简单易行且成本低，有利于大规模推广以及工程应用。
附图说明
[0017]图1为固化高含水率盾构渣土的道路路基材料的制备流程图。
[0018]图2为本专利技术实施例中不同水泥（a）和复合固化剂（b）掺量下的固化土的无侧限抗压强度变化趋势。
[0019]图3为本专利技术实施例中不同含水率固化土的无侧限抗压强度随复合固化剂掺量的变化趋势，其中（a）含水率70%，（b）含水率80%，（c）含水率90%。
[0020]图4为本专利技术实施例中不同含水率固化土的无侧限抗压强度随龄期变化趋势，其中（a）含水率70%，（b）含水率80%，（c）含水率90%。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：由高含水率盾构渣土和复合固化剂配制而成，所述高含水率盾构渣土和复合固化剂的质量份含量为：高含水率盾构渣土100份、复合固化剂2
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8份；所述复合固化剂中各组分的重量配比为：水泥2
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10份、粉煤灰2
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10份、硫酸钙1
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5份、氧化钙1
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5份、聚丙烯酸钠1
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3份。2.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述高含水率盾构渣土中的盾构渣土为盾构施工过程中采用土压平衡盾构施工产生的，在盾构掘进中向刀盘前、土仓内和螺旋输送机内注入泡沫剂、膨润土浆和聚合物添加剂，使添加剂掺杂在盾构渣土中。3.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述盾构渣土的质量为高含水率盾构渣土的实际质量，其含水率大于等于百分之七十且小于等于百分之九十。4.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述水泥采用硅酸盐水泥。5.根据权利要求1所述的一种固化高含水率盾构渣土的道路路基材料，其特征在于：所述复合固化剂中各组分的质量份含量为：水泥8
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10份、粉煤灰8
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓东，薛丹璇，陈永昊，顾琳琳，肖云飞，孟维伟，徐辉，朱光远，陈玥，王振，袁国柱，张兴宇，何佳，王威，
申请(专利权)人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：