环境岩土工程学之十固体废物利用研究（PPT31）

第10章章固体体废废物物利利用用研研究究弥补补资资源源不不足足减少少固固体体废废物物量量固体体废废物物综综合合利利用用的的途途径径很很多多，，主主要要有有这这五五个个方方面面：：①生生产产建建筑筑材材料料；；②提提取取有有用用金金属属和和制制备备化化学学品品；；③代代替替某某些些工工业业原原料料；；④制制备备农农用用肥肥料料；；⑤利利用用固固体体废废物物作作为为能能源源。。粉煤煤灰灰的的利利用用1.粉煤煤灰灰的的组组成成粉煤煤灰灰的的化化学学组组成成类类似似于于粘粘土土的的化化学学组组成成，，主主要要包包括括SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO和未未燃燃尽尽炭炭。。粉煤煤灰灰的的化化学学成成分分被被认认为为是是评评价价粉粉煤煤灰灰质质量量高高低低的的重重要要技技术术参参数数。。例如如，，在在研研究究工工作作和和实实际际应应用用中中常常根根据据粉粉煤煤灰灰中中CaO的含含量量高高低低，，将将其其区区分分为为高钙灰灰和低钙灰灰。CaO含量在在20％以上上的称称为高高钙灰灰，其其质量量优于于低钙钙灰。。2.粉煤灰灰的基基本性性质(1)粒度成成分：：粉煤灰灰颗粒粒尺寸寸一般般在φ0.001～0.25mm变化之之间，，小于于0.075mm的颗粒粒含量量在60％％～98％％之间间，比比表面面积一一般分分布在在2000～3500cm2／g之间。。(2)化学学成分分：一般粉粉煤灰灰的主主要化化学成成分是是SiO2、AlO3和Fe2O3，以及少少量的的CaO。(3)粉煤灰灰活性性：粉煤灰灰由于于含有有活性性SiO2和Al2O3，在石灰灰(或水泥泥)存在条条件下下，水水化生生成胶胶凝物物质--水水化硅硅酸钙钙和水水化硅硅酸铝铝，能能够硬硬化，，这一一过程程称之之为粉粉煤灰灰活性性(或火山山灰反反应性性)。一般粉粉煤灰灰中SiO2和Al2O3含量愈愈高，，粒度度成分分愈细细，活活性愈愈高。。(4)粉煤灰灰烧失失量《公路路粉煤煤灰路路堤设设计与与施工工技术术规范范》中中，规规定粉粉煤灰灰烧失失量上上限值值不超超过12％。10.2.3粉煤灰灰用作作建筑筑材料料目前，，我国国粉煤煤灰的的大宗宗利用用途径径是生生产建建筑材材料和和回填填，在在建筑筑材料料方面面的利利用，，主要要是自自制粉煤灰灰水泥泥、粉煤灰灰混凝凝土和生产产粉煤灰灰烧结结砖、粉煤煤灰蒸蒸养砖砖、粉粉煤灰灰砌块块、粉粉煤灰灰陶粒粒等。。1.粉煤灰灰水泥泥粉煤灰灰硅酸酸盐水水泥特特性为为：对硫酸盐盐侵蚀蚀和水侵侵蚀具具有抵抵抗能能力，，对碱碱-集料反反应能能起一一定抑抑制作作用，，水化化热低低，干干缩性性好。。粉煤煤灰硅硅酸盐盐水泥泥的早早期强强度不不高，，但其其后期期强度度不断断增加加。2.粉煤灰灰混凝凝土混凝土土是以以硅酸酸盐水水泥为为胶结结料，，砂、、石等等为集集料，，加水水拌和和而成的构构筑材材料。。粉煤煤灰混混凝土土是用用粉煤煤灰取取代部部分水水泥拌拌和而而成的的混凝凝土。。粉煤灰灰在路路用性性质方方面特特点：：(1)自重轻轻。粉煤灰灰最大大干密密度约约为0.9～1.2g/cm3，均小于于一般般细颗颗粒土土。由于其其质轻轻，可可以减少路路堤沉沉降和不均匀匀沉降降。此外外，在在相同同条件件下还还可以以提高高软土土地基基的路堤极极限高高度等。(2)强度较较高。。粉煤灰灰因其其颗粒粒组成成类似似于细细粒土土，所所以也也具有有液、、塑限限、最最佳含含水量量、最最大干干密度度等，，可以以采用用土工指指标对对粉煤煤灰的的强度度进行行评价价。内摩擦擦角分分别为为18o～33o和30o～42o，CBR值可达达23.5，(中液限限粉质质黏土土17.9，粉煤煤灰高高出约约30％。)(3)压缩性性小。。据试验验结果果得知知，在在采用用重型型击实实标准准压实实度为为100％时，，土与与粉煤煤灰比比较，，土的的压缩缩系数数a1-2=0.24Mpa-1，而粉煤煤灰的的压缩缩系数数a1-2=0.15Mpa-1，土的压压缩系系数高高出约约40％～50％。因因此，，在相相同密密实度度条件件下，，粉煤煤灰路路堤的的压缩缩变形形明显显低于于土质质路堤堤。(4)击实特特性良良好。。一般情情况下下击实实试验验中，，粉煤煤灰的的含水水量与与干密密度的的关系系趋于于相对对较平平缓，，表明明适宜宜压实实所需需含水水量的的变化化范围围大，，幅度度可达达到20％，容容易压压实。。即使使是最最佳含含水量量相差差一半半，干干密度度仍可可以达达到最最佳值值的80％。粉煤灰灰施工工含水水量较较易控控制的的特性性，给给路基基施工工带来来方便便，更更有利利于雨雨季施施工。。(5)良好渗渗透性性。粉煤灰灰具有有较大大渗透透性，，在粉粉煤灰灰堆场场中，，堆高高后很很容易易沥干干。粉煤灰灰的渗渗透系系数(10-5量级)是粉质质黏土土(10-7量级)的400—500倍。黏聚力力小、、毛细细水作作用影影响较较大，，雨水水或内内部渗渗流时时易流流失，，对路路堤与与边坡坡的稳稳定性性产生生一定定影响响。2.粉煤灰灰路堤堤的填填筑10.2.5粉煤灰灰在基基础工工程中中应用用1.CFG桩的使使用水泥粉粉煤灰灰碎石石桩简称CFC桩，是是在碎碎石桩桩基础础上加加进一一些石石屑、、粉煤煤灰和和少量量水泥泥，加加水拌拌和制制成的的一种种具有有一定定黏结结强度度的桩桩，也也是近近年来来新开开发的的一种种地基基处理理技术术。CFG桩在受受力特特性方方面介介于碎碎石桩桩和钢钢筋混混凝土土桩之之间。。与碎碎石桩桩相比比，CFG桩桩身身具有有一定定的刚刚度，，不属属于散散体材材料桩桩，其其桩体体承载载力取取决于于桩侧侧摩阻阻力和和桩端端端承承力之之和或或桩体体材料料强度度。当桩间间土不不能提提供较较大侧侧限力力时，，CFG比桩复复合地地基承承载力力高于于碎石石桩复复合地地基。。2.粉煤灰灰水泥泥浆材材灌浆浆灌浆法法是指指利用用液压压、气气压或或电化化学原原理，，通过过注浆浆管把把浆液液均匀匀地注注入地地层中中，浆浆液以以填充充、渗渗透和和挤密密等方方式，，赶走走土颗颗粒间间或岩岩石裂裂隙中中的水水分和和空气气后占占据其其位置置，经经人工工控制制一定定时间间后，，浆液液将原原来松松散的的土粒粒或裂裂隙胶胶结成成一个个整体体，形形成一一个结结构新新、强强度大大、防防水性性能好好和化化学稳稳定性性良好好的““结石石体””。主要作作用在在于节节约水水泥、、降低低成本本和消消化三三废材材料，，具有有较大大的经经济效效益和和社会会意义义。10.2.6粉煤灰灰在农农业中中应用用粉煤灰灰农用用包括括改良良土壤壤和制制备化化肥。。1.粉煤灰灰的改改土与与增产产作用用孔隙度度,疏松，，抑碱碱作用用,土土层温温度的的影响响。2.粉煤灰灰肥料料10.3煤矸石的利利用煤矸石是含含碳岩石和和其他岩石石的混合物物，大致可可分三类：：页岩类：如如油页岩、、炭质页岩岩、泥质页页岩和砂质质页岩等；；泥岩类：如如泥岩、炭炭质泥岩、、粉砂质泥泥岩和泥灰灰岩等；砂岩类：如如泥质粉砂砂岩、砂岩岩。10.3.2煤矸石的基基本性质1.煤矸石的工工程特性(1)颗粒组成煤矸石的粒粒度分布范范围较大，，从几十厘厘米的块石石至0.1mm以下的细小小颗粒，普普遍含有胶胶体成分。。煤矸石的粒粒度分布的的级配一般般较差粗大大颗粒含量量普遍在60％以上，而而粒径小于于0.1mm的颗粒累积积含量大都都在5％以下。(2)膨胀性及崩崩解性水进入到矿矿物的结晶晶格子层间间而引起的的膨胀煤矸石在水水中浸泡30d，崩解量达到到30％以上，有有较强崩解解性。(3)压缩性级配一般较较差(4)渗透性煤矸石的渗渗透性与压压密程度有有关。在煤煤矸石中添添加一定比比例的细颗颗粒含量有有助于矸石石压密性的的改善与渗渗透性的降降低。(5)煤矸石的水水稳性煤矸石和一一般的碎石石类土相比比存在水稳稳性较差的的特点，主主要反映在在其强度条条件和变形形性对于含含水量的变变化有较强强的敏感性性。(6)煤矸石的剪剪切强度煤矸石的内内摩擦角φ随密实程度度的增大而而增大，而而内聚力c却基本不变变。10.3.4煤矸石在高高速公路中中应用以徐州地区区的煤矸石石为例进行行重点探讨讨。徐州地区的的煤矸石的的堆存量达达到1000万t，徐州的贾汪汪区及铜山山县煤矸石石山到处可可见，侵占占大量的农农田，煤矸矸石山附近近的农田基基本上都是是黑色的碎碎石土。徐州地区煤煤矸石(1)活性成分(SiO2+Fe2O3+Al2O3)含量均超过过70％，经粉碎碎后具有一一定塑性，，其中硫酸酸盐含量低低于0.8％。(2)不含有膨胀胀性矿物成成分(3)级配良好，，细粒成分分含量较