环境岩土工程学之十固体废物利用

第10章

固体废物利用研究弥补资源不足

减少固体废物量固体废物综合利用的途径很多，主要有这五个方面：①生产建筑材料；②提取有用金属和制备化学品；③代替某些工业原料；④制备农用肥料；⑤利用固体废物作为能源。

粉煤灰的利用

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