环境岩土工程学课件-东南大学-潘华良环境岩土工程学概

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1、第10章固体废物利用研究弥补资源不足减少固体废物量固体废物综合利用的途径很多，主要有这五个方面：①生产建筑材料；②提取有用金属和制备化学品；③代替某些工业原料；④制备农用肥料；⑤利用固体废物作为能源。粉煤灰的利用1.粉煤灰的组成粉煤灰的化学组成类似于粘土的化学组成，主要包括SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO和未燃尽炭。粉煤灰的化学成分被认为是评价粉煤灰质量高低的重要技术参数。例如，在研究工作和实际应用中常根据粉煤灰中CaO的含量高低，将其区分为高钙灰和低钙灰。CaO含量在20％以上的称为高钙灰，其

2、质量优于低钙灰。2.粉煤灰的基本性质(1)粒度成分：粉煤灰颗粒尺寸一般在φ0.001～0.25mm变化之间，小于0.075mm的颗粒含量在60％～98％之间，比表面积一般分布在2000～3500cm2／g之间。(2)化学成分：一般粉煤灰的主要化学成分是SiO2、AlO3和Fe2O3，以及少量的CaO。(3)粉煤灰活性：粉煤灰由于含有活性SiO2和Al2O3，在石灰(或水泥)存在条件下，水化生成胶凝物质--水化硅酸钙和水化硅酸铝，能够硬化，这一过程称之为粉煤灰活性(或火山灰反应性)。一般粉煤灰中SiO2和

3、Al2O3含量愈高，粒度成分愈细，活性愈高。(4)粉煤灰烧失量《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》中，规定粉煤灰烧失量上限值不超过12％。10.2.3粉煤灰用作建筑材料目前，我国粉煤灰的大宗利用途径是生产建筑材料和回填，在建筑材料方面的利用，主要是自制粉煤灰水泥、粉煤灰混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。1.粉煤灰水泥粉煤灰硅酸盐水泥特性为：对硫酸盐侵蚀和水侵蚀具有抵抗能力，对碱-集料反应能起一定抑制作用，水化热低，干缩性好。粉煤灰硅酸盐水泥的早期强度不高，但其后期强度不断

4、增加。2.粉煤灰混凝土混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、石等为集料，加水拌和而成的构筑材料。粉煤灰混凝土是用粉煤灰取代部分水泥拌和而成的混凝土。粉煤灰在路用性质方面特点：(1)自重轻。粉煤灰最大干密度约为0.9～1.2g/cm3，均小于一般细颗粒土。由于其质轻，可以减少路堤沉降和不均匀沉降。此外，在相同条件下还可以提高软土地基的路堤极限高度等。(2)强度较高。粉煤灰因其颗粒组成类似于细粒土，所以也具有液、塑限、最佳含水量、最大干密度等，可以采用土工指标对粉煤灰的强度进行评价。内摩擦角分别为18o～33o

5、和30o～42o，CBR值可达23.5，(中液限粉质黏土17.9，粉煤灰高出约30％。)(3)压缩性小。据试验结果得知，在采用重型击实标准压实度为100％时，土与粉煤灰比较，土的压缩系数a1-2=0.24Mpa-1，而粉煤灰的压缩系数a1-2=0.15Mpa-1，土的压缩系数高出约40％～50％。因此，在相同密实度条件下，粉煤灰路堤的压缩变形明显低于土质路堤。(4)击实特性良好。一般情况下击实试验中，粉煤灰的含水量与干密度的关系趋于相对较平缓，表明适宜压实所需含水量的变化范围大，幅度可达到20％，容易压

6、实。即使是最佳含水量相差一半，干密度仍可以达到最佳值的80％。粉煤灰施工含水量较易控制的特性，给路基施工带来方便，更有利于雨季施工。(5)良好渗透性。粉煤灰具有较大渗透性，在粉煤灰堆场中，堆高后很容易沥干。粉煤灰的渗透系数(10-5量级)是粉质黏土(10-7量级)的400—500倍。黏聚力小、毛细水作用影响较大，雨水或内部渗流时易流失，对路堤与边坡的稳定性产生一定影响。2.粉煤灰路堤的填筑10.2.5粉煤灰在基础工程中应用1.CFG桩的使用水泥粉煤灰碎石桩简称CFC桩，是在碎石桩基础上加进一些石屑、粉煤

7、灰和少量水泥，加水拌和制成的一种具有一定黏结强度的桩，也是近年来新开发的一种地基处理技术。CFG桩在受力特性方面介于碎石桩和钢筋混凝土桩之间。与碎石桩相比，CFG桩桩身具有一定的刚度，不属于散体材料桩，其桩体承载力取决于桩侧摩阻力和桩端端承力之和或桩体材料强度。当桩间土不能提供较大侧限力时，CFG比桩复合地基承载力高于碎石桩复合地基。2.粉煤灰水泥浆材灌浆灌浆法是指利用液压、气压或电化学原理，通过注浆管把浆液均匀地注入地层中，浆液以填充、渗透和挤密等方式，赶走土颗粒间或岩石裂隙中的水分和空气后占据其位置

8、，经人工控制一定时间后，浆液将原来松散的土粒或裂隙胶结成一个整体，形成一个结构新、强度大、防水性能好和化学稳定性良好的“结石体”。主要作用在于节约水泥、降低成本和消化三废材料，具有较大的经济效益和社会意义。10.2.6粉煤灰在农业中应用粉煤灰农用包括改良土壤和制备化肥。1.粉煤灰的改土与增产作用孔隙度,疏松，抑碱作用,土层温度的影响。2.粉煤灰肥料10.3煤矸石的利用煤矸石是含碳岩石和其他岩石的混合物，大致可分三类：页岩类：如油页岩、炭质页