環(huán)境巖土工程學(xué)之十固體廢物利用

第10章

固體廢物利用研究彌補資源不足

減少固體廢物量固體廢物綜合利用的途徑很多，主要有這五個方面：①生產(chǎn)建筑材料；②提取有用金屬和制備化學(xué)品；③代替某些工業(yè)原料；④制備農(nóng)用肥料；⑤利用固體廢物作為能源。

粉煤灰的利用

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