一种工程渣土规模化的资源化利用方法与流程

1.本发明涉及渣土利用技术领域，尤其涉及一种工程渣土规模化的资源化利用方法。


背景技术：

2.城区开发过程中，建设工程的新建、改建、扩建过程以及建筑物、构筑物、管网等工程的修缮和拆除过程均可产生大量的建筑废弃物，其中主要成分为工程渣土。随着城市的建设与发展，产生的工程渣土将越来越多，工程渣土土样种类也越来越复杂。如果能将渣土改性处理，使其用作筑路材料，不仅可以用于片区内的市政建设节约了工程成本，而且解决了渣土运输过程中产生的各种环境问题，即对工程渣土进行资源化利用一方面可节约投资，另一方面能有效降低碳排放。
3.目前，在道路工程施工中一般使用新土，成本较高且并不环保，虽然已有研究表明，经固化的工程渣土可作为道路工程路基土方材料，但是目前工程渣土的固化拌和通常采用路拌法，即在工程现场使用挖机进行拌和，这使得拌制的固化渣土品质不均匀、不稳定，且生产过程不环保，导致工程渣土的固化利用效率较低。
4.由此，亟待提出一种工程渣土在道路工程中的资源化利用方法，建成大规模工程渣土厂拌生产场所，提高工程渣土的高质量资源化利用规模。


技术实现要素：

5.本发明的目的是为了解决现有技术中存在拌制的固化渣土品质不均匀、不稳定，且生产过程不环保，导致工程渣土的固化利用效率较低的缺点，而提出的一种工程渣土规模化的资源化利用方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
7.设计一种工程渣土规模化的资源化利用方法，包括以下步骤：
8.s1：将工程渣土进行分类和降水处理；
9.s2：将s1获得的工程渣土经分离、破碎以及筛分处理后，获得半成品渣土；
10.s3：将s2获得的半成品渣土与固化剂按质量百分比混合搅拌后，获得固化渣土混合料。
11.优选的，所述工程渣土是指建设工程的新建、改建、扩建过程中以及建筑物、构筑物、管网工程的修缮和拆除过程中产生的渣土，但不包括盾构土或受有害杂质污染的渣土；所述受有害杂质污染的渣土包括但不限于受放射性、重金属或氯盐污染的渣土。
12.优选的，在s1中，所述的工程渣土的物性分析包括工程渣土的含水率及孔隙比测试分析、液塑限测试分析以及颗粒组成测试分析，分别获得包括但不限于以下参数：含水率、孔隙比、塑限、液限和/或粒径分布。
13.优选的，在s1中，所述的工程渣土分类堆放与降水是指将上述经物性分析后的工程渣土堆放在一起，利用挖机进行翻挖晾晒，翻挖晾晒次数不小于1-3 次/天，需翻挖晾晒
3-5天，获得的预处理工程渣土含水率为13-20％。
14.优选的，在s2中，所述工程渣土的经分离、破碎、筛分后获得的半成品渣土中粒径小于20mm的颗粒质量百分比≥60％。
15.优选的，在s3中，所述固化剂占半成品渣土质量百分比的≥4.5％，且所述固化剂选自hec土壤固化剂、奇极土体固化剂、奥特赛特土壤固化剂、麦道固化剂、en-1型固化剂、申环固土16土壤固化剂或其混合物。
16.优选的，在s3中，所述固化剂占上述半成品渣土质量百分比的≥6％。
17.进一步优选的，在，所述固化剂占上述半成品渣土质量百分比的6-14％。
18.优选的，在s3中，所得固化渣土混合料的含水率为11-18％，且固化渣土混合料还具有微膨胀性。
19.优选的，在s3中，还需进行性能测试，其包括但不限于获得最佳含水率测试、最大干密度测试、击实试验、承载比试验和/或7d无侧限抗压强度试验，所得固化渣土混合料的性能测试满足以下条件，则所得固化渣土混合料为合格产品；若不满足以下条件，则在所得固化渣土混合料中继续添加固化剂进行调配：承载比试验的cbr值≥10％，7d无侧限抗压强度≥0.8mpa。
20.优选的，所述7d无侧限抗压强度≥0.9mpa。
21.优选的，所得承载比试验的cbr值≥20％。
22.本发明还提供了一种固化渣土混合料在道路工程中的使用方法，包括用在制备道路结构层填料中；所述道路结构层填料包括：路基或路面底基层填料；所述道路结构层的铺筑厚度≥15cm。
23.优选的，在s3中，混合搅拌所使用的具体为站式拌和设备，其包括：
24.储料装置，用于存储半成品工程渣土；
25.第一送料装置，设于所述半成品渣土储料装置下方，将所述储料装置内的成品工程渣土送出；所述第一送料装置包括传送带和多个挡料件，多个所述挡料件沿垂直于所述传送带的传动方向，在所述传送带的表面间隔设置；
26.固化剂储料装置，被配置为存储至少两种组分的固化剂；
27.拌和装置，将所述第一送料装置所送出的所述成品工程渣土和所述固化剂储料装置内储存的固化剂进行拌和；
28.第二送料装置，设于所述拌和装置一侧，将所述拌和装置所拌和之后的混合物料送出；
29.固化渣土混合料储料装置，设于所述第二送料装置一侧，接收并存储所述第二送料装置所送出的所述混合物料；所述送料装置的传输速度为 0.06～0.088m/s，以与所述固化渣土混合料的参数相匹配。
30.优选地，站式拌和设备还包括称料装置，设置在所述传送带上，用于称重送出半成品工程渣土的重量。
31.本发明提出的一种工程渣土规模化的资源化利用方法，有益效果在于：
32.1.本发明首次提出采用如上制备工艺用于对渣土的资源化利用，经过性能评价后对渣土进行筛分除杂，然后翻挖晾晒、加入固化剂等一系列步骤处理后，获得了稳定性好、强度高的厂拌固化渣土混合料，用于道路路基或路面底基层的铺筑，可形成一层增强保护
层，可为其下方的路基提供保护，为其上方的道路路面结构层提供坚实的基础，表现为道路结构整体强度的增大，继而可显著提升道路结构物的耐久性和使用品质，在不引入水泥等其他原材料的基础上，有效提高了建筑垃圾的再生利用率，促进并推动了建筑垃圾资源化全面高效利用。绿色环保、工艺精确，有效地节约了资源。
33.2.根据工程渣土的物性不同将其分类堆放，有利于保障预处理后的半成品渣土物性均匀性，继而提升成品固化渣土混合料品质稳定性；而进行充分的翻挖晾晒以降低工程渣土含水率，可避免工程渣土在预处理过程中由于含水率较高而粘结成团，影响预处理的效率，以及提升拌和的均匀性；
34.3.所述分离、破碎、筛分步骤能够将粒径不一、存在结团、并含有砖渣等建筑废弃物、金属杂质分离剔除，破碎后获得大小均一的半成品渣土，有利于后续拌和固化，并提高拌和的均匀性和拌和效率；
35.4.本发明使用的站式拌和设备与常用设备拌和相比，具有拌和效率高、生产质量稳定且生产过程无污染的特点；并且获得了质量性能优良、均质、强度高的固化渣土混合料。
附图说明
36.图1为本发明提出的一种站式拌和设备的各组成部分运行的示意图。
37.图2为实验例中的梁式试件和手持式应变仪；
38.图3为实验例中干缩应变测试实验的实施过程；
39.图4为实验例中干缩应变随失水率的变化图。
40.元件标号：
41.半成品工程渣土储料装置1，送料装置2，称料装置3，传送带4，固化剂组分a储料装置5，固化剂组分b储料装置6，拌和装置7，传送带8，固化渣土混合料储料装置9。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
43.实施例1
44.本实施例提供一种工程渣土规模化的资源化利用方法，包括以下步骤：
45.s1：对多堆工程渣土进行物性分析，根据物性分析结果，将物性相近的工程渣土分为一类，堆放在一起，再对分类后的工程渣土进行降水处理，获得预处理工程渣土。其中，工程渣土的物性分析包括工程渣土的含水率、孔隙比测试分析、液塑限测试分析以及颗粒组成测试分析，分别获得工程渣土的含水率、孔隙比、液限、塑限以及颗粒分布(颗粒分布参见表1)；降水处理包括利用挖机对工程渣土进行翻挖晾晒，翻挖晾晒次数不小于2次/天，需翻挖晾晒4天，降水后获得的预处理工程渣土含水率为15％；
46.s2：将s1获得的工程渣土采用申请人另一项发明专利cn112934336a中的工程渣土预处理生产设备经分离、破碎、筛分处理后，获得半成品渣土，其中，半成品渣土中粒径小于20mm的颗粒质量百分比为96.9％；
47.s3：将s2获得的半成品渣土与占其质量百分比4.5％的hec土壤固化剂混合，然后
通过使用站式拌和设备搅拌获得固化渣土混合料，其含水率为16.5％、最佳含水率15.2％、最大干密度1.69g/cm3、7d无侧限抗压强度为1.46mpa；
48.如图1所示，混合搅拌所使用的具体为站式拌和设备，其包括：
49.储料装置1，送料装置2，第一传送装置4，固化剂组分储料装置(具体包括固化剂组分a储料装置5，固化剂组分b储料装置6)，拌和装置7，第二传送装置8，固化渣土混合料储料装置9。
50.送料装置2设于该半成品渣土储料装置1下方，被配置为将该成品工程渣土储料装置1内的成品工程渣土送出。该送料装置包括传送带和多个挡料件，该多个挡料件沿垂直于该传送带的传动方向，在该传送带的表面间隔设置。
51.第一传送装置4被配置为接收并传送该送料装置2所送出的该成品工程渣土。
52.固化剂组分储料装置被配置为存储至少两种组分的固化剂。
53.拌和装置7被配置为将该第一传送装置4所送出的该成品工程渣土和该固化剂组分储料装置内储存的该至少两种组分的固化剂进行拌和，在本实施例中，固化剂储料装置通过管道与拌和装置连通，固化剂通过管道进入拌和装置。
54.第二传送装置8被配置为将该拌和装置7所拌和之后的混合物料送出。
55.固化渣土混合料储料装置9被配置为接收并存储该第二传送装置8所送出的该混合物料。其中，该第一传送装置4和该第二传送装置8均为传送带。
56.本实施例还可以包括称料装置3，称料装置3被配置为称取该送料装置2上送出成品工程渣土的重量。第一送料装置与第二送料装置的传输速度为0.07m/s；基于该传输速度和固化渣土混合料的运输容量，所述站式拌和设备的产量300 吨/h。
57.表1工程渣土筛分试验各筛孔通过百分率
[0058][0059]
实施例2
[0060]
本实施例提供一种工程渣土规模化的资源化利用方法，包括以下步骤：
[0061]
s1：对多堆工程渣土进行物性分析，根据物性分析结果，将物性相近的工程渣土分为一类，堆放在一起，再对分类后的工程渣土进行降水处理，获得预处理工程渣土。其中，所述的工程渣土的物性分析包括工程渣土的含水率及孔隙比测试分析、液塑限测试分析以及颗粒组成测试分析，分别获得工程渣土的含水率、孔隙比、液限、塑限以及颗粒分布(颗粒分布参见表2)；所述的工程渣土分类堆放与降水是指将上述经物性分析后物性相近的工程渣土堆放在一起，利用挖机进行翻挖晾晒，翻挖晾晒次数不小于3次/天，需翻挖晾晒3天，降水后获得的预处理工程渣土含水率为15％；
[0062]
s2：将s1获得的工程渣土采用申请人另一项发明专利cn112934336a中的工程渣土预处理生产设备经分离、破碎、筛分处理后，获得半成品渣土，其中，所述半成品渣土中粒径小于20mm的颗粒质量百分比为95.6％；
[0063]
s3：将s2获得半成品渣土与占渣土质量6％的n-1型固化剂混合，，然后混合搅拌获得固化渣土混合料，其含水率17.5％、最佳含水率15.8％、最大干密度 1.73g/cm3、7d无侧
限抗压强度1.93mpa。
[0064]
如图1所示，混合搅拌所使用的具体为站式拌和设备，其包括：
[0065]
储料装置1，送料装置2，第一传送装置4，固化剂组分储料装置(具体包括固化剂组分a储料装置5，固化剂组分b储料装置6)，拌和装置7，第二传送装置8，固化渣土混合料储料装置9。
[0066]
送料装置2设于该半成品渣土储料装置1下方，被配置为将该成品工程渣土储料装置1内的成品工程渣土送出。该送料装置包括传送带和多个挡料件，该多个挡料件沿垂直于该传送带的传动方向，在该传送带的表面间隔设置。
[0067]
第一传送装置4被配置为接收并传送该送料装置2所送出的该成品工程渣土。
[0068]
固化剂组分储料装置被配置为存储至少两种组分的固化剂。
[0069]
拌和装置7被配置为将该第一传送装置4所送出的该成品工程渣土和该固化剂组分储料装置内储存的该至少两种组分的固化剂进行拌和，在本实施例中，固化剂储料装置通过管道与拌和装置连通，固化剂通过管道进入拌和装置。
[0070]
第二传送装置8被配置为将该拌和装置7所拌和之后的混合物料送出。
[0071]
固化渣土混合料储料装置9被配置为接收并存储该第二传送装置8所送出的该混合物料。其中，该第一传送装置4和该第二传送装置8均为传送带。
[0072]
本实施例还可以包括称料装置3，称料装置3被配置为称取该送料装置2上送出成品工程渣土的重量。第一送料装置与第二送料装置的传输速度为0.07m/s；基于该传输速度和固化渣土混合料的运输容量，所述站式拌和设备的产量300 吨/h。
[0073]
表2工程渣土筛分试验各筛孔通过百分率
[0074][0075]
实施例3：
[0076]
一种固化渣土混合料在道路工程中的应用，具体步骤如下：
[0077]
将上述实施例3制备的固化渣土混合料用作道路工程路基填筑，填筑厚度为20cm，铺筑后进行现场弯沉试验，弯沉值仅为普通路基的十分之一，即同等荷载作用条件下，铺筑固化土混合料的道路结构产生的变形很小。这表明固化渣土混合料用于道路结构层铺筑后，显著提升了道路结构整体强度。
[0078]
对比例1：
[0079]
参见cn106746998a公开的实施例1的制备方法。
[0080]
实验例
[0081]
1.无侧限抗压强度试验
[0082]
根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》无侧限抗压强度试验方法，分别在最佳含水量下成型试件(采用实施例1和对比例1制备的后的工程用渣土)，尺寸为ф150
×
150mm，养生7d后测试无侧限抗压强度。选取了水泥和 hec土壤固化剂进行对比试验，添加剂量分别为4.5％、6％和8％，试验结果见表 3。
[0083]
表3掺入水泥、hec土壤固化剂的无侧限抗压强度对比试验结果
[0084][0085]
由此可见，采用掺入固化剂、以及特定的工艺步骤和参数对渣土进行资源化利用，其7d后无侧限抗压强度显著优于掺入水泥。
[0086]
2.干缩应变实验
[0087]
按上述实施例1和对比例1公开的方法，以最佳含水量和最大干密度分别再次制备混合料，闷料4小时后，按所需混合料质量制作100
×
100
×
400mm的梁式试件。脱模后放入养护室，保温、保湿养护到规定时间后，进行干缩试验。根据实施例1的制备方法，固化剂分别为4.5％hec、4.5％水泥、6％hec和6％水泥，添加后进行干缩性能试验。
[0088]
本次试验利用手持应变仪(精度0.001mm，参见附图2、附图3)测量中梁试件在一定失水率下的收缩变形。试件经过7d保湿养护后取出，把试件编号，标距为25cm，在试件表面安装测头，放在天然湿度下风干，本次试验室内温度基本保持在20～25℃左右，观测不同试件随着风干时间其重量变化和收缩变形，直至试件含水率不再减小，体积基本保持不变为止。具体测试过程见附图4。
[0089]
利用所测得的试件干缩量和相应的失水量，按(1)式和(2)式计算出试件的干缩应变εd和平均干缩系数αd。
[0090][0091][0092]
式中，εd为干缩应变，指由水分损失引起的试件单位长度的收缩量，
×
10-6； l表示两测定应变片中点间的距离，取25cm；δl为干缩量，指水分损失时试件的收缩量，
×
10-3；αd为平均干缩系数，指某失水量下，试件的干缩应变和失水率之比，
×
10-6；δw为试件的失水率，％，指失水量与试件所用干料重之比。
[0093]
混合料最大干缩应变越小越好。如果干缩应变过大，则在水分散发的过程中混合料产生过大的干缩，在沥青面层、底基层以及基层板体本身的联合约束下，基层本身不能自由收缩，形成混合料内部的拉应力，应力一旦超过混合料所能承受的拉应力，便产生微裂缝。在车辆荷载的疲劳作用下，微裂缝扩展，产生裂缝并反射到沥青面层形成反射裂缝。与固化剂渣土相比，水泥稳定渣土强度低、干缩应变大，不满足道路耐久性需求。
[0094]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。