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霍尼艾格
3月1日，2024(第二屆)建筑垃圾資源化利用論壇上青島理工大學固廢綜合利用研究院朱亞光院長受邀分享“工程泥漿資源化利用技術研究與應用”。朱院長針對流態回填土、核殼型余泥骨料、建筑垃圾資源化利用產業基地等方向做了詳細報告。
朱亞光 院長
青島理工大學固廢綜合利用研究院
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工程泥漿資源化利用技術研究與應用
建筑垃圾現狀
我國建筑垃圾產量逐年上升，據不完全統計，2020 年的建筑垃圾產量達到了26 億噸，且每年仍以 10%的增量增長。與發達國家相比，我國對建筑垃圾的資源化利用率較低。我國交通建設過程中，橋梁樁基施工和隧道施工產生了大量的廢棄泥漿。
工程泥漿的產生與應用
盾構泥漿：盾構過程中利用泥漿壓力平衡了開挖面土壓和水壓，達到了開挖面穩定的目的且泥漿作為輸送介質，擔負著將所有挖出土砂運送到工作井外的任務。
樁基泥漿：在鉆孔灌注樁過程中泥漿起到了冷卻潤滑鉆桿、懸浮排除鉆屑、支持鉆孔壁面、控制地層水位以及穩定鉆孔壁面的重要作用。
地連墻泥漿：地下連續墻施工,泥漿平衡地下水土壓力,形成泥皮,維持槽壁穩定且在泥漿循環時,能攜帶土渣一起排出槽外，降低成槽機械連續施工而產生的溫升和磨損,提高設備壽命。
工程泥漿存在問題
廢棄泥漿作為建筑垃圾的主要存在，由于多細顆粒、高含水率、有一定的污染性，使其處理利用異常困難。
建筑泥漿無序處置現象普遍存在。建筑泥漿的產出量巨大，非法收運處置現象仍然存在。大部分工地的建筑余泥的處理率極低，甚至未經處理，就被施工企業運往郊外露天堆放或倒入江河，很多工地趁著天黑，偷偷地把余泥排入河道。
資源化利用技術水平較低，造成環境污染。建筑工地消納空間往往不足，現場固化脫水處置難度大，工期長。當前廢棄泥漿一體化處置設施總體水平不高，難以達到低成本高產出的成品資源化利用技術低。現有的一些工藝難以做到完全控制泥漿中的污染物，環保措施不到位，處置不完善，引起環境污染。
流態回填土
1、流動性回填材料
控制性低強度材料(Controlled LowStrength Materials簡稱CLSM)，是北美國家在20世紀90年代開始將此應用于回填工程中，取得了良好的經濟與社會效益。但國內有關CLSM的理論研究和工程經驗的報道則很少。
根據美國混凝土協會(ACI)的定義，CLSM是一種具有自我充填性質、其28d無圍抗壓強度小于8.4MPa的低強度(與普通混凝土相比)水泥質材料，又稱“流動性回填材料”。
目前來講，大多數的研究者在其原材料中會選擇淤泥或土來進行制備，在固化劑處理中，會將礦渣或粉煤灰代替水泥，從而減少水泥用量。
圖5從組成上來講，CLSM 主要由水泥、輔助膠凝材料、細骨料及必要的水組成，有時候也會加入一些外加劑(減水劑、引氣劑等)，
圖6 總結了可用于制備CLSM 的原材料，其中粉煤灰、高爐礦渣等超細粉的加入，因其本身的“滾珠效應”提高了漿體的流動性，同時后期的火山灰效應保證了硬化強度。除此之外，鑄造砂、橡膠粉、廢棄玻璃、渣土淤泥等作為替代細骨料也有相應研究。
2、余泥制備流態回填土實驗研究
余泥作為工程泥漿、工程渣土“產出”的廢料。工程渣土進行泥沙分離，分離出的砂石骨料作為原材料繼續運用于工程中。剩余泥渣(余泥)主要成分為粘土，其施工性能差，一般不能滿足工程要求，若作為回填方材料進行使用，必須改善其高含水率、低強度和穩定性差的特點，因此余泥并沒有得到很好利用。
通過控制膠凝材料始終為原材料的10%，分別利用粉煤灰和礦粉替代水泥，產生不同的配合比。
其中S1-S5分別代表著水灰比為7.4、7.6、7.8、8.0、8.2；F1-F5分別代表著粉煤灰占膠凝材料的含量為0%、12%、24%、36%、48%；K1-K3分別代表著礦粉占膠凝材料的含量為76%、52%、28%。
3、流態回填土優點
利用泵送(局部溜槽),回填不受場地限制,避免了傳統回填施工因夯實不到位造成的不均勻沉降等問題,從而降低了返工成本，其回填的效果可以達到素混凝土的效果,但造價遠低于采用混凝土回填。
處理了大量的工程現場渣土、工程泥漿,取得了顯著的經濟、環境和社會效益,特別適用于場地小、作業空間狹窄的工程。
流態回填土節省人工成本投入,能夠加快施工速度,間接節省項目成本,回填2∶8灰土施工需要投入較大的人工,而采用流態回填土幾乎不需要人工投入。
流態回填土具有自密實性和固化性,可達到取消防水保護層的效果,節約成本,且滿足一定的強度要求,施工質量易于保證。
核殼型余泥骨料
1、骨料現狀
工程泥漿：年產量日益增多；有效利用率低(填埋、堆放)，浪費土地資源、污染環境。
天然骨料：需求量增多，部分地區供不應求；l過度開采，對生態環境產生影響。
余泥固化骨料：吸水率大；力學強度低；應用領域受到限制。
2、核殼型余泥骨料制備流程
3、余泥骨料制備工藝
4、余泥骨料性能研究
殼核質量比對固化余泥骨料基本性能的影響
殼層結構對余泥骨料的基本性能均有改善作用，且殼核質量比越大，殼層厚度越大、對余泥骨料的基本性能改善效果更加顯著。
1)殼層對外力有分散傳遞作用，延緩劈裂破壞。
2)殼層中水泥摻量增加，水泥水化反應的程度勢必加劇。
3)當內核材料抗壓強度分別為6.02MPa，隨著殼層材料抗壓強度的提高均呈現先升高趨勢。殼層材料抗壓強度超過一定強度，骨料單粒強度提高幅度降低。
核殼型余泥骨料單粒強度模擬破壞形態和試驗破壞形態具有一致性。利用有限元模擬較好的模擬了骨料受力特性。
內核直徑一定的情況下，殼層厚度在1.5mm以下時，隨著殼層厚度的增加核殼型余泥骨料的單粒強度升高較明顯，升高幅度均超過20%；
5、現場全比例利用地鐵棄渣和廢棄泥漿工藝流程
6、地鐵施工現場泥餅造粒應用
青島地鐵6號線朝峨區間采用泥水平衡盾構的施工方法，盾構機平均每天掘進3~4環管片。每天產生盾構渣土200m3左右，廢棄泥漿60m3左右。余泥造粒生產線在施工現場進行了示范應用，生產線運行平穩，余泥顆粒初始強度高，可通過現場造粒將余泥骨料吹填于地鐵管片襯砌施工，大大減小泥餅外運壓力和費用，同時節省采購豆礫石費用。
建筑垃圾資源化利用產業基地
煙臺市福山區福新街道建筑垃圾資源化利用產業基地
項目主要處理建筑垃圾，最大處理規模為300萬噸/年，其中包括裝修垃圾20萬噸/年。項目占地面積68333.68平方米(約102.5畝)，新建生產廠房及辦公用房等各類建筑物5萬平方米，綠化面積1.8萬平方米，配套完成室外道路、綠化、管線等工程建設。項目建設各類生產線8條。
工程渣土泥沙分離余泥固化生產線
非惰性物質制備生物質能源顆粒
利用裝修垃圾分選出的木材和項目附近秸稈等農業固廢，制備生物質顆粒，利用生物質成型燃料鍋爐進行廠區的生產和供熱
海綿城市理念下的廠區建設方案
本項目在項目廠區建設過程中，擬采用海綿城市的理念，將在廠區范圍內的雨水采用各種方法進行回收，通過雨水收集池過濾凈化，用于沖洗地面、澆灌花木、噴霧降塵和洗車，最大限度地進行雨水回收，節約用水保護環境，降低了生產成本。
原標題：【精彩發言回顧】朱亞光先生—工程泥漿資源化利用技術研究與應用
