关键词:
赤泥
固化/稳定化
施工工艺
固废
入渗
路基施工
摘要:
【目的】赤泥是铝工业生产过程中的一种固体废弃物。赤泥的长期堆放不仅占用大量的土地,还造成环境污染。在赤泥被大规模用于路基填筑工程之前,应对赤泥进行固化/稳定化处理。【方法】以电石渣(calcium carbide residue,C)为碱激发剂,高炉矿渣(ground granulated blast furnace slag,G)和粉煤灰(fly ash,F)为火山灰质材料,磷石膏(phosphogypsum,P)为辅助材料,石墨烯(graphene,A)为外掺剂来制备用于固化/稳定化赤泥的全固废固化剂(CGFPA);提出了一种可降低赤泥毒性并易于操作的两次加水碾压型施工工艺,通过入渗、含水率分布、无侧限抗压强度、酸碱度和毒性浸出试验来研究固化/稳定化赤泥作为路基填筑材料的吸水性、强度特性、酸碱性及浸出毒性的变化规律,确定了该施工工艺的加水量、加水时间等参数。同时,通过扫描电镜-能量色散X射线谱试验得到固化/稳定化赤泥的反应产物和微观结构,并分析相关微观机理。【结果】利用填筑材料中的水分满足的Kostiakov入渗模型,给出了入渗速率、入渗高度与入渗时间的关系式。在4种固化剂掺入比(15%、20%、25%、30%)的施工条件下,第一次加水量分别为0.78w_(L)、0.79w_(L)、0.82w_(L)、0.85w_(L)(w_(L)为土的液限,%),第二次加水量分别为0.22w_(L)、0.41w_(L)、0.48w_(L)、0.55w_(L),下一层填筑材料的摊铺时间分别为300、720、2160、3600 min。CGFPA固化/稳定化赤泥的水化产物主要包括水化硅酸钙、水化硅铝酸钙、单硫型水化硫铝酸钙及镁铝水滑石。CGFPA通过吸附、胶结等作用固化/稳定化赤泥,使赤泥的强度增大、污染物的浓度降低。填筑材料的无侧限抗压强度、污染物的浓度均满足规范要求。【结论】对比了在两次加水碾压型施工工艺和传统施工工艺下的CGFPA固化/稳定化赤泥性质,验证了两次加水碾压型施工工艺的可行性。研究结果可为赤泥在路基工程中的应用提供理论依据。