石灰-工业废渣复合固化废弃泥浆的路用性能与微观机理

日期:2026-08-16 00:52 来源:润丰矿业 作者:赵明 浏览量:8

日期:2026-08-16 00:52 作者:赵明 浏览量:8

一、引言
随着城市轨道交通和地下空间开发的大规模推进,盾构隧道、钻孔灌注桩等工程施工中产生了大量废弃泥浆。这类泥浆具有含水率高(可达80%以上)、细颗粒含量大、脱水困难的特点,传统的自然干化或外运堆存方式不仅占用大量土地,还存在环境污染风险。

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将废弃泥浆固化处理后用作路基填料,是实现其资源化利用的有效途径。生石灰是处理高含水率泥浆的传统材料,其消化反应可消耗大量水分并释放热量。然而,单一石灰固化泥浆的强度发展有限。将矿渣、粉煤灰等工业废渣与石灰复合使用,可利用石灰提供的强碱环境激发这些材料的火山灰活性,生成更多的胶凝产物,从而显著提升固化效果。

二、材料与试验方案
废弃泥浆取自杭州某盾构隧道工程,天然含水率约85%,细颗粒含量(<0.075mm)超过60%。固化剂采用生石灰、矿渣和粉煤灰的复合体系。通过X射线衍射分析固化产物的矿物组成;通过无侧限抗压强度试验评价力学性能;通过压汞试验分析孔隙结构演化。

三、试验结果与分析
3.1 强度特性
无侧限抗压强度试验结果表明,当生石灰含量一定时,固化泥浆的强度随矿渣掺量的增大而增大。矿渣中富含的活性SiO₂和Al₂O₃在石灰提供的碱性环境中发生火山灰反应,生成C-S-H凝胶,显著增强了固化体的胶结强度。粉煤灰的掺入则进一步优化了颗粒级配,提高了固化体的密实度。

3.2 孔隙结构演化
压汞试验揭示了固化前后泥浆孔隙结构的显著变化。固化前,试样呈现双峰孔隙结构特征——存在较大尺寸的团聚体间孔隙和较小尺寸的团聚体内孔隙。固化后,孔径分布转变为单峰结构,颗粒间孔隙基本消失。这一转变意味着固化产物的胶凝作用有效填充了泥浆中的大孔隙,使微观结构趋于致密,这是固化泥浆强度提升的微观本质。

3.3 固化机理
石灰-矿渣-粉煤灰复合固化废弃泥浆的强度形成可分为三个阶段:生石灰消化消耗大量水分,降低泥浆含水率并释放热量;石灰水化生成的Ca(OH)₂提供强碱环境(pH>12);在碱性激发下,矿渣和粉煤灰中的活性SiO₂和Al₂O₃与Ca²⁺反应生成C-S-H和C-A-H凝胶,填充孔隙、胶结颗粒。

四、工程应用前景
石灰-工业废渣复合固化技术适用于各类高含水率废弃泥浆的处理,尤其适合城市地下工程泥浆的就地资源化利用。该技术利用矿渣、粉煤灰等工业废渣替代部分石灰,降低了固化材料成本,同时实现了“以废治废”——用工业废渣处理工程废弃泥浆。固化后的泥浆可用作城市道路路基基层材料,具有显著的环境效益和经济效益。

五、结语
石灰-矿渣-粉煤灰复合固化体系通过石灰脱水、碱性激发和火山灰反应的三重作用,有效实现了废弃泥浆的固化处置。固化后泥浆的孔隙结构从双峰分布转变为单峰分布,颗粒间孔隙基本消失,强度显著提升。该技术为城市地下工程废弃泥浆的资源化利用提供了可行方案。

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