地铁盾构渣土处理处置技术研究进展

作为城市地下空间开发的副产物,盾构渣土由于产量大、流动性强、含各类添加剂而难以处理,是“无废城市”建设亟需解决的关键问题。为了探索更有效的盾构渣土处理处置方法,本文从渣土生产过程出发,详细阐述了不同地层下渣土的不同特性,以及对应的渣土改良技术。在此基础上,对目前常用的盾构渣土处理处置技术进行了具体分析。盾构渣土直接利用技术应用较多,但是处理量有限,效率不高;渣土资源化利用技术研究较多,但是大多处于实验室研究阶段,市场化难度较大。基于以上结论,本文提出了目前渣土处理处置领域存在的三大问题：盾构渣土分类与利用缺乏标准支撑、盾构渣土管理数字化程度不高和盾构渣土的利用效率较低,提出了相应的解决方案。本文的研究结果能够为“无废城市”建设提供理论支撑和技术支持。     

渣土对C30混凝土力学性能的影响

针对地铁盾构出来的渣土大量堆砌、利用率低、附加值低现状,本试验将渣土作为矿物掺合料,研究了渣土掺量(0、5.0%、10.0%和15.0%)对C30混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明:(1)C30混凝土初始坍落度和坍落度损失均随着渣土掺量的增加而逐渐降低;(2)掺有不同渣土掺量的C30混凝土抗压强度均低于基准组抗压强度,当渣土掺量为水泥掺量的10.0%时,发现其28 d抗压强度与基准组抗压强度相近;(3)不同渣土掺量的C30混凝土28 d微观结构表明,随着渣土掺量的增加,C30混凝土微观结构逐渐疏松,孔隙逐渐增多。     

碱渣土的击实试验

为了指导碱渣土填土施工 ,找出最优配比 ,研究了不同配比碱渣土的击实试验 .试验结果表明 ,加入钢渣的碱渣土的击实效果较好     

700～900密度等级渣土陶粒的研制及其性能

研究了粉煤灰、污泥和秸秆对渣土陶粒密度等级的影响,通过原材料配方和工艺参数优化制备出700～900密度等级的渣土陶粒,并对其进行了宏观性能和微观结构分析.结果表明:当焙烧温度为1 150℃时,渣土陶粒的堆积密度随着粉煤灰、污泥和秸秆(质量分数)的增加而逐渐降低;渣土-粉煤灰最适合制备渣土陶粒,当渣土(质量分数)为60%～83%,粉煤灰(质量分数)为17%～40%,焙烧温度为1 170～1 250℃时,可制备出700～900密度等级且粒径不同的渣土陶粒;对于同一粒径渣土陶粒,当密度等级由900降至700时,其筒压强度由12.6MPa降至4.9MPa;低密度等级渣土陶粒的内部孔径比高密度等级渣土陶粒的大,且连通孔较多;对于同一密度等级的渣土陶粒,小粒径陶粒内部封闭孔的比率较大,孔结构密实程度较高.     

哈尔滨地区富水砂层盾构施工的渣土改良技术研究

针对哈尔滨地区的富水砂层盾构施工难题,进行了实验室内的渣土改良研究。试验采用膨润土泥浆和高分子吸水树脂等添加剂,以改善渣土性状,并测试渣土的坍落度和渗透系数。其后,将实验室研究的配比结果应用于现场盾构施工,并设置试验段来测试盾构采用不同渣土改良手段后的扭矩变化。研究结果表明:采用1.05 g/ml的膨润土泥浆,配合质量百分数为0.3%的高分子吸水树脂溶液,注入量为渣土质量的5%～7%,可以满足盾构在富水砂层施工中的渣土改良要求。     

地下综合管廊盾构法施工渣土改良系统研究

盾构法施工过程中,经常会遇到复杂的地质情况,针对不同的地质情况进行不同的渣土改良则是一大难点,研究盾构法施工过程中渣土改良系统则为重中之重,结合沈阳市地下综合管廊(南运河段)工程,通过对不同地质情况渣土改良系统的详尽阐述,为同类工程提供参考。     

油页岩渣-矿渣土聚水泥技术经济性能的研究

研究了利用油页岩渣和矿渣制备土聚水泥的方法.分析了油页岩渣-矿渣土聚水泥的强度指标和经济性能,以及蒸汽养护和蒸压养护对土聚水泥强度的影响.结果表明,油页岩渣-矿渣土聚水泥具有较高的性价比;油页岩渣掺量为50%,激发剂掺量为7.5%-15.0%,其水泥强度分别相当于复合水泥的32.5级和硅酸盐水泥的62.5级:蒸汽养护90℃、恒温4h的抗压强度为28 d标养强度的95%左右:蒸压养护1.0 MPa、恒压4h的抗压强度为28 d标养强度的1.5倍左右.     

北京地区典型地层土压平衡盾构渣土改良技术

北京地区地层条件复杂,土压平衡盾构施工过程中渣土改良困难,易发生刀具磨损严重、地表塌陷等风险事故。在分析北京地区典型地层工程特点的基础上,结合主要渣土改良材料的特性及作用原理,对典型地层渣土改良技术进行了研究,得出了北京地区3种典型地层在不同水文地质条件下的土压平衡盾构渣土改良技术。     

碱渣土强度和变形的室内试验研究

进行了不同配比碱渣土的室内力学性能试验,试验结果表明加入钢渣、分砂后提高了碱渣土的抗剪强度,减小了其压缩性,而加石灰的碱渣士的无侧限抗压强度大幅提高。     

不同物态配比碱渣-粉煤灰混合料强度特性

为改善传统碱渣土填筑方法工艺复杂、耗时较长的缺点,以山东海化集团的碱渣和粉煤灰为原材料,对不同物态和配比的碱渣土进行了室外填筑试验,并通过室内试验对液相填筑碱渣土的均匀性和强度进行改良.采用击实试验、轻型动力触探试验、便携式可变能量动力触探试验对现场填筑碱渣土的强度特性进行测试表征;采用自制的沉淀器模拟液相碱渣土的一维...     

高庙子膨润土热膨胀特性试验研究

采用DIL806热膨胀仪,通过室内试验系统研究了不同影响因素对高庙子压实膨润土样品热膨胀性能的影响,获得了膨润土样品热膨胀系数随干密度、升温速率、含水率和环境气氛等条件的变化规律.试验结果表明:膨润土样品的热膨胀系数随着干密度的增大而增大;样品热膨胀系数随初始含水率的升高而降低;高含水率的膨润土样品,其热膨胀系数随升温...     

磨细矿渣对水泥基材料热膨胀性能影响的研究

通过在水泥基材料中加入矿物掺合料磨细矿渣,利用差示热膨胀测试方法对其热膨胀率进行了研究,结果表明:掺人磨细矿渣的水泥石热膨胀率变化规律与纯水泥石者相似,均表现为随着温度的升高先增加后显著降低的趋势,而磨细矿渣的加入使水泥石在高温时产生比纯水泥石更大的收缩.借助于TG-DTA和XRD测试手段,对掺加磨细矿渣后水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析.     

Effects of mineral admixtures on the thermal expansion properties of hardened cement paste

Concrete is a heterogeneous composite material with multiple components that have different thermal expansion properties. Internal stresses are generated if the concrete is rapidly heated or cooled, causing cracking in the micro- or macro-scale. If the coefficient of thermal expansion (CTE) of hardened cement pastes (HCP) is adapted, the thermal stress caused by the mismatch of thermal expansion properties of the components can be mitigated. The effects of the commonly used mineral admixtures (fly ash, ground granulated blast furnace slag and silica fume) on the thermal expansion properties of HCP are investigated. The thermal dilation rates (TDR) of HCP in which Portland cement is partially replaced with mineral admixtures are tested with a dilatometer and the CTE are derived. Replacing Portland cement with mineral admixtures is found to lower the CTE of HCP, which is beneficial for mitigating the thermal mismatch between the HCP and the aggregates. The extent of this lowering effect increases with the increasing replacement proportions of mineral admixtures in the pastes. Through quantitative determination of the porosity and the amount of portlandite in the paste and microscopic observations, it is revealed that the effects of the mineral admixtures are mainly due to the change of the porosity and the amounts of hydration products in the pastes.     

不同类型盐渍土固化体的干缩与湿胀特性

采用三种固化剂对高含盐量的氯盐盐渍土和硫酸盐盐渍土进行固化,研究了它们的干缩和湿胀特性。结果表明,用矿渣和粉煤灰取代部分水泥,随后又增加粉煤灰的比例,可以连续降低固化土的干缩应变和干缩系数。矿渣和粉煤灰取代水泥后,水化活性减弱,产物减少,同时,体系内Ca2+的浓度降低,盐渍土中所含NaCl和Na2SO4对化学反应的促进作用减弱,化学反应程度以及由此引起的自由水到结合水的转化、孔隙特征的变化的差别缩小,因此,盐分引起的固化土的干缩应变和干缩系数的差别缩小。Na2SO4对固化土干缩应变和干缩系数的提高作用比NaCl明显。在低钙体系中,NaCl的物理作用比化学作用更突出。含NaCl的固化土试件在吸湿阶段具有明显的吸潮特性,但并不引起较大的膨胀。残存在土体中的Na2SO4在吸湿阶段可能发生剧烈膨胀而导致土体发生严重开裂。     

淤泥质黏土火灾高温下导热系数的试验研究

对火灾高温下隧道衬砌结构周围饱和软黏土的热传导特性进行了试验研究,旨在进一步探讨作用于隧道结构上的荷载变化,以便准确评价其安全状态.采用热探针程序法(美国材料与试验协会(ASTM)确定土体和软岩导热系数的标准方法),应用自行研制的高温土体导热系数测定仪测定了上海淤泥质黏土在高温下的导热系数.试验分别测定了不同温度及不同含水率条件下土样的导热系数,并以KD2导热系数测定仪作为校准仪器对试验结果进行了校正.试验结果表明导热系数随着温度的升高而增大,且其增大的速率随温度的增加而减小,特别是对含有机质的淤泥质黏土因有机质的高温分解而使得这种降低更加明显;此外,在不同高温下土体导热系数随含水率的增加而增大.     

高炉矿渣粉改良上海软土的击实试验研究

通过对掺入不同比例高炉矿渣微粉、石灰的软土进行击实试验,探讨了不同掺矿渣粉率和掺灰率对软土最大干密度以及最优含水率的影响,对控制施工质量、降低施工成本、实现高炉矿渣废物利用与环境保护的有效结合均具有十分重要的现实和经济意义。     

饱和多孔介质中热弹性波传播特性研究

在饱和多孔介质热流固耦合动力响应模型基础上,建立了饱和多孔介质热流固耦合热弹性波动理论,研究了热物性参数对波的传播特性的影响。通过引入势函数,推导了饱和多孔介质体中热弹性波的弥散方程,重点分析了热膨胀系数对p_{1、p2、T和S波的波速的影响,结果表明:热膨胀系数对p1和p2的影响较大,热流固耦合效应不可忽视。与饱和多孔介质中弹性波的传播特性对比分析验证了本文结果的正确性。}     

人工冻融黏土导热系数试验研究

基于TC3000型热线法导热系数测试原理,研制了人工冻土导热系数测试系统,该系统具有温度精度高、测试速度快、测试灵活等优点。对冻结地下工程岩土进行了导热系数试验研究,获得人工冻结黏土随干密度、含水率、外界环境温度变化对冻土导热系数的影响规律。试验结果表明:冻融土导热系数随干密度呈线性增加,平均增长速率为0.20~0.25 W/m·K之间;冻融土导热系数随含水率变化平均增长速率相差不超过0.03 W/m·K;温度每降低1℃,冻融土导热系数增加0.01~0.014 W/m·K。研究成果可为类似冻结工程中测试土体导热系数提出一种新的有效方法,对人工冻结温度场计算具有重要指导意义。     

生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效应

径流热污染是水污染的重要方面,也是城市水体生态环境破坏的重要原因,生物滞留是缓解城市雨水径流热污染最有效的措施之一。通过不同填料的生物滞留实验,在人工模拟均匀降雨的条件下,探究了在不同降雨特征下不同填料生物滞留设施对城市雨水径流热污染的削减效果。结果表明,不同填料生物滞留设施热负荷削减效果从大到小依次为:炉渣、石英砂、陶粒、沸石;径流温度越高,所携带的热量越大,生物滞留设施的径流热污染负荷削减率也越高;体积削减对生物滞留设施削减雨水径流热污染的贡献大于热交换。     

天然硬石膏的活性激发和膨胀控制

使用煅烧明矾、矿渣、水泥3种典型激发剂对天然硬石膏进行活性激发,研究了激发后天然硬石膏的凝结时间、强度、吸水率、软化系数、膨胀率等性能,并通过激发剂复掺控制了硬石膏的体积过度膨胀.