CN107098634A - 一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法，至少由盾构干化土、盾构固渣、熟石灰、煤灰、秸秆、水泥、土壤固化剂原料压制而成。本发明解决了地铁盾构渣土处理难题，实现资源的循环利用，使盾构渣土资源化、无害化、减少地铁施工固废的排放，其中免烧砖重量：2.92～3.15Kg，(长240mm×宽115mm×高53mm)；抗压强度：12.4～14.2MPa。

Description

一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法

技术领域

本发明涉及地铁盾构渣土处理领域，特别涉及一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法。

背景技术

在地铁建设过程中产生大量的盾构渣土，盾构机在开挖隧道施工过程中，将排出大量盾构渣土。同时为保证土压平衡，将开挖面开挖下来的土体，依据地下水及土壤含水率、塑性指数、粒度等不同，掺加一定量的矿物类膨润土(如粘土、蒙脱土制浆)、表面活性剂(钠如AES)，在压力舱内调整成一种“塑性流动状态”，以便于顺利输送至地面。盾构渣土因为添加了一定成份的活性材料形成废土。一方面未经处理的大量盾构渣土无法安全填埋与应用，另一方面各地均禁止随意开采利用粘土生产砖、陶瓷、陶粒等建筑材料。

目前，为了解决上述问题，需要对盾构渣土进行无害化处理。将盾构渣土经渣浆分离、存池搅拌(陈化)、预处理、添加专用药剂并再行压滤后，形成达排放标准的盾构干化土及可循环利用的中水，盾构干化土含水率可达40％以下，表面活性剂等高分子聚合物去除率可达98％以上。盾构干化土及固体废渣一般是输送至填埋场进行填埋处理。

由于盾构干化土不同于一般土壤，盾构干化土主要化学成份包括Sio2、Ai2o3、Fe2o3、Cao、Mgo、So3及重金属如Cu、Pb、Cr及等，盾构干化土主要化学成份矿物组成含量高低，决定了盾构干化土的应用方向、产品性能与生产工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法，以解决了地铁盾构渣土处理难题，实现资源的循环利用，使盾构渣土资源化、无害化、减少地铁施工固废的排放。

一方面，本发明提供了一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，至少由盾构干化土、盾构固渣、熟石灰、煤灰、秸杆、水泥、土壤固化剂原料压制而成。

进一步地，各原料重量配比：盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％、熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％、水泥5～8％、土壤固化剂3～5％。

进一步地，盾构干化土含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15。

进一步地，盾构固渣的粒径不超过5mm。

进一步地，秸杆的长度小于10mm。

进一步地，熟石灰的Ca(OH)2指标含量不低于70％。

另一方面，本发明提供了一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，包括以下步骤：

步骤1：将盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％，按重量配比掺加搅拌均匀；

步骤2、在步骤1的原料中投入熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％，按重量配比掺加搅拌均匀后，集中入池陈化时间不少于4小时；

步骤3、在步骤2的原料中投入水泥5～8％、土壤固化剂3～5％，按重量配比掺加搅拌均匀后进行机械碾压时间不小于10分钟；混合后的胶结材料存放时间不小于2小时待用；

步骤4、采用免烧砖机设备压制成型；压制时的压力值范围在15～20MPa。

进一步地，在步骤1中，将盾构渣土进行无害化处理得到盾构干化土和盾构固渣，盾构干化土利用自然摊铺晾晒的方式，降低含水率及塑性指数Ip，使盾构干化土含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15；盾构固渣经破碎形成机制砂，盾构固渣的粒径不超过5mm。

进一步地，胶结材料压制成型前呈现松散状态，不得结块，含水率控制在8～10％，手捻成团，落地均匀散开。

进一步地，在步骤4之后还包括：

步骤5：采用自然通风养护，避免阳光直接爆晒，免烧砖养护龄期不少于28天，即可出厂。

本发明解决了地铁盾构渣土处理难题，实现资源的循环利用，使盾构渣土资源化、无害化、减少地铁施工固废的排放，其中免烧砖重量：2.92～3.15Kg，(长240mm×宽115mm×高53mm)；抗压强度：12.4～14.2MPa。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。

将盾构渣土进行无害化处理过程如下：盾构渣土经渣浆分离、存池搅拌(陈化)、预处理、添加专用药剂并再行压滤后，形成达排放标准的盾构干化土、盾构固渣及可循环利用的中水，盾构干化土含水率可达40％以下，表面活性剂等高分子聚合物去除率可达98％以上。

为了实现对盾构干化土的循环利用，必须对其物理及化学成份进行科学分析。由于盾构渣土本身成份的不稳定性，故分析结论每批次均不完全相同，经权威部门科学检测，现提供盾构干化土成份范围值如下表：

表1干化土主要化学成份分析

表2干化土主要物理性能成份分析

为了实现盾构干化土及固体废渣资源的循环利用，减少地铁施工固废的排放，本发明提出了一种地铁盾构渣土免烧砖及生产方法。

一种地铁盾构渣土免烧砖利用盾构干化土及盾构固渣为主要原料，在原料中掺加熟石灰、煤灰、水泥、土壤固化剂等活性及化学成份，促使原料中的矿物成份发生激化反应，生成胶结材料，提高材料的密实度与强度。另外在原料中掺加秸杆，更进一步提高了免烧砖的强度。

一种地铁盾构渣土免烧砖的各原料重量配比如下：盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％、熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％、水泥5～8％、土壤固化剂3～5％。

1、盾构干化土：盾构渣土经过无害化处理以后的盾构干化土含水率达40％，塑性指数Ip在20以上。利用自然摊铺晾晒的方式，降低含水率及塑性，其中，含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15为宜。

2、盾构固渣：由粗粒径卵石、混凝土块、砖块组成，经破碎形成机制砂，最大粒径不超过5mm；

3、熟石灰：主要指标Ca(OH)2含量不低于70％。将Ⅱ级生石灰粉放入专用石灰池陈化，陈化时间不少于14天，形成熟石灰膏。

4、煤灰：煤灰为Ⅱ粉煤灰，其细度、烧失量均符合要求；

5、秸杆：长度小于10mm。秸秆是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油菜、棉花、甘蔗和其它农作物(通常为粗粮)在收获籽实后的剩余部分；

6、水泥：水泥可以选用P.c32.5水泥，强度、安定性合格；

7、土壤固化剂：土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于固化各类土壤的新型节能环保工程材料。它与盾构干化土混合后通过一系列物理化学反应来改变盾构干化土的工程性质，能将盾构干化土中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得盾构干化土胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充盾构干化土孔隙，经过土壤固化剂处理过的盾构干化土，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高。

本发明还提供了一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，包括以下步骤：

步骤1：盾构干化土利用自然摊铺晾晒的方式，降低含水率及塑性指数Ip，使盾构干化土含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15。盾构固渣经破碎形成机制砂，盾构固渣的粒径不超过5mm。

将盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％，按重量配比掺加搅拌均匀；

步骤2、在步骤1的原料中投入熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％，按重量配比掺加搅拌均匀后，集中入池陈化时间不少于4小时。

步骤3、在步骤2的原料中投入水泥5～8％、土壤固化剂3～5％，按重量配比掺加搅拌均匀后进行机械碾压时间不小于10分钟；促使原料中的矿物成份发生激化反应，生成胶结材料，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高。混合后的胶结材料存放时间不小于2小时待用；

步骤4、胶结材料压制成型前呈现松散状态，不得结块，含水率控制在8～10％，手捻成团，落地均匀散开。采用免烧砖机设备压制成型；压制时的压力值范围在15～20MPa。以保证砖坯压实度与最终产品强度。

步骤5：采用自然通风养护，避免阳光直接爆晒，免烧砖养护龄期不少于28天，即可出厂。

依据上述方法进行小批量生产，达要求免烧砖养护龄期后送样委托检验，相关检测数据如下：

1、送样免烧砖(长240mm×宽115mm×高53mm)重量：2.92～3.15Kg；

2、抗压强度：12.4～14.2MPa；

3、外观质量合格，无明显翘曲、开裂情况发生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，至少由盾构干化土、盾构固渣、熟石灰、煤灰、秸杆、水泥、土壤固化剂原料压制而成。

2.根据权利要求1所述的一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，各原料重量配比：盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％、熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％、水泥5～8％、土壤固化剂3～5％。

3.根据权利要求2所述的一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，盾构干化土含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15。

4.根据权利要求2所述的一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，盾构固渣的粒径不超过5mm。

5.根据权利要求2所述的一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，秸杆的长度小于10mm。

6.根据权利要求2所述的一种地铁盾构渣土免烧砖，其特征在于，熟石灰的Ca(OH)2指标含量不低于70％。

7.一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将盾构干化土60～70％、盾构固渣15～20％，按重量配比掺加搅拌均匀；

步骤2、在步骤1的原料中投入熟石灰6～10％、煤灰8～12％、秸杆0.5％，按重量配比掺加搅拌均匀后，集中入池陈化时间不少于4小时；

步骤3、在步骤2的原料中投入水泥5～8％、土壤固化剂3～5％，按重量配比掺加搅拌均匀后进行机械碾压时间不小于10分钟；混合后的胶结材料存放时间不小于2小时待用；

步骤4、采用免烧砖机设备压制成型；压制时的压力值范围在15～20MPa。

8.根据权利要求7所述的一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，其特征在于，

在步骤1中，将盾构渣土进行无害化处理得到盾构干化土和盾构固渣，盾构干化土利用自然摊铺晾晒的方式，降低含水率及塑性指数Ip，使盾构干化土含水率不超过20％，塑性指数Ip不超过15；盾构固渣经破碎形成机制砂，盾构固渣的粒径不超过5mm。

9.根据权利要求7所述的一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，其特征在于，

胶结材料压制成型前呈现松散状态，不得结块，含水率控制在8～10％，手捻成团，落地均匀散开。

10.根据权利要求7所述的一种地铁盾构渣土免烧砖生产方法，其特征在于，在步骤4之后还包括：

步骤5：采用自然通风养护，避免阳光直接爆晒，免烧砖养护龄期不少于28天，即可出厂。