环境岩土工程学课件东南大学潘华良环境岩土工程学概论10固体废物利用研究

第10章章固体废物物利用研研究弥补资源源不足减少固体体废物量量固体废物物综合利利用的途途径很多多，主要要有这五五个方面面：①生产建建筑材料料；②提取有有用金属属和制备备化学品品；③代替某某些工业业原料；；④制备农农用肥料料；⑤利用固固体废物物作为能能源。粉煤灰的的利用1.粉煤灰的的组成粉煤灰的的化学组组成类似似于粘土土的化学学组成，，主要包包括SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO和未燃尽尽炭。粉煤灰的的化学成成分被认认为是评评价粉煤煤灰质量量高低的的重要技技术参数数。例如，在在研究工工作和实实际应用用中常根根据粉煤煤灰中CaO的含量高高低，将将其区分分为高钙灰和低钙灰。CaO含量在20％以上的的称为高高钙灰，，其质量量优于低低钙灰。。2.粉煤灰的的基本性性质(1)粒度成分分：粉煤灰颗颗粒尺寸寸一般在在φ0.001～0.25mm变化之间间，小于于0.075mm的颗粒含含量在60％～98％之之间，比比表面积积一般分分布在2000～3500cm2／g之间。(2)化化学成分分：一般粉煤煤灰的主主要化学学成分是是SiO2、AlO3和Fe2O3，以及少量量的CaO。。(3)粉煤灰活活性：粉煤灰由由于含有有活性SiO2和Al2O3，在石灰(或水泥)存在条件下，，水化生成胶胶凝物质--水化硅酸钙钙和水化硅酸酸铝，能够硬硬化，这一过过程称之为粉粉煤灰活性(或火山灰反应应性)。一般粉煤灰中中SiO2和Al2O3含量愈高，粒粒度成分愈细细，活性愈高高。(4)粉煤灰烧失量量《公路粉煤灰灰路堤设计与与施工技术规规范》中，规规定粉煤灰烧烧失量上限值值不超过12％。10.2.3粉煤灰用作建建筑材料目前，我国粉粉煤灰的大宗宗利用途径是是生产建筑材材料和回填，，在建筑材料料方面的利用用，主要是自自制粉煤灰水泥泥、粉煤灰混凝凝土和生产粉煤灰烧结结砖、粉煤灰蒸蒸养砖、粉粉煤灰砌块块、粉煤灰灰陶粒等。。1.粉煤灰水泥泥粉煤灰硅酸酸盐水泥特特性为：对硫酸盐侵蚀蚀和水侵蚀具具有抵抗能能力，对碱碱-集料反应能能起一定抑抑制作用，，水化热低低，干缩性性好。粉煤煤灰硅酸盐盐水泥的早早期强度不不高，但其其后期强度度不断增加加。2.粉煤灰混凝凝土混凝土是以以硅酸盐水水泥为胶结结料，砂、、石等为集集料，加水水拌和而成的构筑材材料。粉煤煤灰混凝土土是用粉煤煤灰取代部部分水泥拌拌和而成的的混凝土。。粉煤灰在路路用性质方方面特点：：(1)自重轻。粉煤灰最大大干密度约约为0.9～1.2g/cm3，均小于一般般细颗粒土土。由于其质轻轻，可以减少路堤沉沉降和不均匀沉降降。此外，在在相同条件件下还可以以提高软土土地基的路堤极限高高度等。(2)强度较高。。粉煤灰因其其颗粒组成成类似于细细粒土，所所以也具有有液、塑限限、最佳含含水量、最最大干密度度等，可以以采用土工指标对对粉煤灰的的强度进行行评价。内摩擦角分分别为18o～33o和30o～42o，CBR值可达23.5，(中液限粉质质黏土17.9，粉煤灰高高出约30％。)(3)压缩性小。。据试验结果果得知，在在采用重型型击实标准准压实度为为100％时，土与与粉煤灰比比较，土的的压缩系数数a1-2=0.24Mpa-1，而粉煤灰的的压缩系数数a1-2=0.15Mpa-1，土的压缩系系数高出约约40％～50％。因此，，在相同密密实度条件件下，粉煤煤灰路堤的的压缩变形形明显低于于土质路堤堤。(4)击实特性良良好。一般情况下下击实试验验中，粉煤煤灰的含水水量与干密密度的关系系趋于相对对较平缓，，表明适宜宜压实所需需含水量的的变化范围围大，幅度度可达到20％，容易压压实。即使使是最佳含含水量相差差一半，干干密度仍可可以达到最最佳值的80％。粉煤灰施工工含水量较较易控制的的特性，给给路基施工工带来方便便，更有利利于雨季施施工。(5)良好渗透性性。粉煤灰具有有较大渗透透性，在粉粉煤灰堆场场中，堆高高后很容易易沥干。粉煤灰的渗渗透系数(10-5量级)是粉质黏土土(10-7量级)的400—500倍。黏聚力小、、毛细水作作用影响较较大，雨水水或内部渗渗流时易流流失，对路路堤与边坡坡的稳定性性产生一定定影响。2.粉煤灰路堤堤的填筑10.2.5粉煤灰在基基础工程中中应用1.CFG桩的使用水泥粉煤灰灰碎石桩简称CFC桩，是在碎碎石桩基础础上加进一一些石屑、、粉煤灰和和少量水泥泥，加水拌拌和制成的的一种具有有一定黏结结强度的桩桩，也是近近年来新开开发的一种种地基处理理技术。CFG桩在受力特特性方面介介于碎石桩桩和钢筋混混凝土桩之之间。与碎碎石桩相比比，CFG桩桩身具有有一定的刚刚度，不属属于散体材材料桩，其其桩体承载载力取决于于桩侧摩阻阻力和桩端端端承力之之和或桩体体材料强度度。当桩间土不不能提供较较大侧限力力时，CFG比桩复合地地基承载力力高于碎石石桩复合地地基。2.粉煤灰水泥泥浆材灌浆浆灌浆法是指指利用液压压、气压或或电化学原原理，通过过注浆管把把浆液均匀匀地注入地地层中，浆浆液以填充充、渗透和和挤密等方方式，赶走走土颗粒间间或岩石裂裂隙中的水水分和空气气后占据其其位置，经经人工控制制一定时间间后，浆液液将原来松松散的土粒粒或裂隙胶胶结成一个个整体，形形成一个结结构新、强强度大、防防水性能好好和化学稳稳定性良好好的“结石石体”。主要作用在在于节约水水泥、降低低成本和消消化三废材材料，具有有较大的经经济效益和和社会意义义。10.2.6粉煤灰在农农业中应用用粉煤灰农用用包括改良良土壤和制制备化肥。。1.粉煤灰的改改土与增产产作用孔隙度,疏松，抑碱碱作用,土土层温度的的影响。2.粉煤灰肥料料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，，细粒成分分含量较高高。(4)抗剪强度较较高，并随随着压实度度的增加而而增加(5)渗透系数较较小，能够够用作筑路材料。(6)