CN113402216A - 一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法 - Google Patents

一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种盾构渣土固化剂，其组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝＝8‑15：4‑10：4‑10：1‑4。本发明利用聚丙烯酸钠吸水性强的特点将盾构渣土中的水分迅速吸收，聚丙烯酸钠生成的粘性物质将土颗粒聚集成团，早强盾构渣土固化剂具有明显的效果，盾构渣土由流塑状态经过固化剂处理后转变为塑性状态，方便运输，从而解决了地铁项目因渣土池满载而停工的困境，而且养护7d后固化土力学性能满足路基填料要求，实现盾构渣土资源化利用。

Description

一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法
技术领域
本发明属于能源化工和环境工程技术领域，特别涉及一种盾构渣土固化剂及其资源化利用方法。
背景技术
盾构渣土是指地铁工程项目中隧道盾构产出的土体、土渣或泥浆。目前在建地铁隧道盾构施工掘进方式以复合型土压平衡盾构为主，在土压平衡盾构施工中，切削系统切削下来的渣土进入土仓，利用渣土形成的土压力来平衡掌子面上的土、水压力，因而渣土应当具有一定的流动塑性才能满足施工要求。
为了确保土压平衡盾构能够顺利掘进，目前主要是向掘削的渣土中注入水、泡沫、膨润土等改良剂，从而使土体具有良好的流塑性，以满足盾构掘进的要求，但是，这种方法使盾构渣土含水率高、渗透性差、压缩性高、处置难度大。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种盾构渣土固化剂，使用该固化剂可有效地改良盾构渣土力学性能，降低渣土含水率、提高渣土渗透性、降低渣土压缩性。
本发明的另一目的是提供上述盾构渣土固化剂的资源化利用方法。
如上构思，本发明的技术方案是：一种盾构渣土固化剂，其特征在于：组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝＝8-15：4-10：4-10：1-4。
进一步，所述盾构渣土固化剂的资源化利用方法包括以下步骤：
步骤1：按质量配置盾构渣土100份，固化剂3-10份，通过机械拌合均匀；
步骤:2：将拌合均匀后的土体按《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)规范，进行初压、整平、均匀碾压到密实；
步骤3：进行洒水养护7d以上，期间盾构渣土与固化剂发生水化反应、聚合反应、钙化反应、火山灰反应；
步骤4：根据《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)对压实度进行检测；
步骤:5：根据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)对压强度和CBR值进行检测。
进一步，所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：4：5：1。
进一步，所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：5：2。
进一步，所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：6：3。
本发明的成分聚丙烯酸钠吸水性极强，吸收自由水后形成无色透明黏性胶凝物，在碱性环境下，胶凝物粘性进一步增强，并吸附土壤微粒、游离钙离子、镁离子等，土颗粒间失去自由水后，黏性物质与土颗粒结合，生成较大团状和块状颗粒，同时通过离子交换，用高价离子取代低价离子，实现水化离子半径缩小化，来达到双电层变薄，使土颗粒间水膜较厚处向较薄处移动，以使黏土颗粒之间易于凝聚，土颗粒间接触变得紧密，距离变小，固化土由流塑状态转变为塑性状态。
本发明利用聚丙烯酸钠吸水性强的特点将盾构渣土中的水分迅速吸收，聚丙烯酸钠生成的粘性物质将土颗粒聚集成团，早强盾构渣土固化剂具有明显的效果，盾构渣土由流塑状态经过固化剂处理后转变为塑性状态，方便运输，从而解决了地铁项目因渣土池满载而停工的困境，而且养护7d后固化土力学性能满足路基填料要求，实现盾构渣土资源化利用。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、本发明盾构渣土固化剂处理盾构渣土含水率范围在35％-90％，经处理后的盾构渣土立刻由流塑状态转变为塑性状态，方便运输，无需翻晒，直接分层填筑、分层压实、洒水养护，简化流程。
2、经过本发明固化养护后的盾构渣土固化土力学性能良好，土壤浸出液符合标准，满足路基填土要求。经室内试验和工程应用表明其水稳性良好，无侧限抗压强度达到3-5MPa，CBR值大于一级公路路基填料要求。
3、本发明可有效减少盾构工程因处理盾构渣土的停工，从而提高工作效率，降低处置成本，实现盾构渣土资源化利用。
具体实施方式
结合具体实例对本发明对一种绿色早强盾构渣土固化剂及资源化利用方法进一步详细说明：
本发明提供一种盾构渣土固化剂，其组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝＝8-15：4-10：4-10：1-4。
实施例1：本实施案例要求盾构渣土含水率53％，本实施案例固化剂成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：4：5：1。固化剂与盾构渣土质量比例为5:100。
盾构渣土来源南京地铁五号线新亭路站。
根据上述配方设计，本盾构渣土固化剂的资源化利用方法，包括以下步骤：
步骤1：按质量比例固化剂：盾构渣土＝5:100加入物料，通过机械拌合均匀；转运至路基填筑施工现场；
步骤2：将拌合均匀后的土体按《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)，进行分层填筑、压实；
步骤3：进行洒水养护7d以上，期间盾构渣土与固化剂发生水化反应、聚合反应、钙化反应、火山灰反应；
步骤4：根据《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)对压实度进行检测，检测结果为96％，满足规范要求；
步骤5：根据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)对压强度和CBR值进行检测，检测结果为无侧限抗压强度为4.35MPa，CBR值为36％，满足规范要求。
实施例2：
本实施案例要求盾构渣土含水率65％，本实施案例固化剂成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：5：2。固化剂与盾构渣土质量比例为6:100。
盾构渣土来源南京地铁五号线南京地铁五号线朝天宫站。
根据上述配方设计，本盾构渣土固化剂的资源化利用方法，包括以下步骤：
步骤1：按质量比例固化剂：盾构渣土＝6:100加入物料，通过机械拌合均匀；转运至路基填筑施工现场；
步骤2：将拌合均匀后的土体按《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)，进行分层填筑、压实；
步骤3：进行洒水养护7d以上，期间盾构渣土与固化剂发生水化反应、聚合反应、钙化反应、火山灰反应；
步骤4：根据《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)对压实度进行检测，检测结果为95％，满足规范要求；
步骤5：根据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)对压强度和CBR值进行检测，检测结果为无侧限抗压强度为3.75MPa，CBR值为28％；满足规范要求。
实施例3：
本实施案例要求盾构渣土含水率85％，本实施案例固化剂成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：6：3。固化剂与盾构渣土质量比例为8:100。
盾构渣土来源南京地铁五号线上元大街站。
根据上述配方设计，本盾构渣土固化剂的资源化利用方法，包括以下步骤：
步骤1：按质量比例固化剂：盾构渣土＝8:100加入物料，通过机械拌合均匀；转运至路基填筑施工现场。
步骤2：将拌合均匀后的土体按《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)，进行分层填筑、压实；
步骤3：进行洒水养护7d以上，期间盾构渣土与固化剂发生水化反应、聚合反应、钙化反应、火山灰反应；
步骤4：根据《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)对压实度进行检测，检测结果为95％，满足规范要求；
步骤5：根据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)对压强度和CBR值进行检测，检测结果为无侧限抗压强度为3.52MPa，CBR值为22％；满足规范要求。
上述实施案例和说明书中描述的是本发明的固化原理和具体案例，在不脱离发明精神和范围的前提下，本发明还有改进和变化，对于此变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种盾构渣土固化剂，其特征在于：组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝＝8-15：4-10：4-10：1-4。
2.一种根据权利要求1所述的盾构渣土固化剂的资源化利用方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：按质量配置盾构渣土100份，固化剂3-10份，通过机械拌合均匀；
步骤:2：将拌合均匀后的土体按《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)规范，进行初压、整平、均匀碾压到密实；
步骤3：进行洒水养护7d以上，期间盾构渣土与固化剂发生水化反应、聚合反应、钙化反应、火山灰反应；
步骤4：根据《公路路基施工技术规范》(JTG F10—2019)对压实度进行检测；
步骤:5：根据《公路土工试验规程》(JTG 3430—2020)对压强度和CBR值进行检测。
3.根据权利要求1所述的盾构渣土固化剂，其特征在于：所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：4：5：1。
4.根据权利要求1所述的盾构渣土固化剂，其特征在于：所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：5：2。
5.根据权利要求1所述的盾构渣土固化剂，其特征在于：所述组成成分及质量比例为：水泥：氧化钙：硫酸钙：聚丙烯酸钠＝10：3：6：3。
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