一种富水盾构渣土脱水复合改良剂和脱水方法

本发明涉及地铁区间隧道建设，尤其涉及一种富水盾构渣土脱水复合改良剂和脱水方法。

背景技术：

1、地铁区间隧道多采用盾构法施工，从而导致每天有大量盾构渣土产生，目前工程中一般通过分离、晾晒、外运、堆填等流程处理盾构渣土，但是这种处理方式存在占地面积大、运输费用高、安全事故隐患、处理效率低等问题，特别是外运后的渣土一般会进入当地设定的一些渣土场进行处置，而很多城市都出现了渣土场容量饱和问题。

2、目前，国内外对于盾构渣土的处置取得了一些成果，对盾构渣土的处置多采用石灰、水泥等传统无机固化剂，虽然可以达到一定的脱水效果，但处置效率低下且渣土的ph值偏高从而造成对环境的污染，同时，由于目前渣土改良产品的多样性以及性能的不确定性，国内盾构施工现场对于渣土添加剂的使用大多根据既有项目施工经验为主，缺少理论设计依据，容易造成不必要的经济损失。

3、采用石灰、水泥等传统无机固化剂改良土壤已经在工程中得到成功应用，纳米材料改良土壤也已被展开研究，本发明采用纳米材料与传统无机固化剂联合改良富水盾构渣土，研究思想可行。

4、现有发明专利cn114349437a、<一种高含水淤泥/工程渣土制备路用材料的方法>包括：将淤泥/工程渣土与生石灰、级配碎石、过硫酸钾及表面活性剂充分混合，翻拋，至含水率降低至最佳含水率以下，得到第一混合料；将土壤固化剂使用适量的水稀释后加入第一混合料中，搅拌均匀后焖料处理备用；将原料破碎后输送至搅拌设备，将炉渣、锂渣粉、粉煤灰、硫酸钙、氢氧化钠、氧化镁、醋酸镁、普通硅酸盐水泥均匀加入搅拌设备并视情形补充水分至最佳含水率，充分搅拌可得到第二混合料。该方法可处理高含水淤泥/工程渣土，脱水过程简单，并可制备高附加值的道路基层或底基层；原料大多为固体废物，廉价易得，大大降低处理成本，环保效益高；所得路用材料稳定性高，耐水性好。但是，其对盾构渣土的处置仍存在处置效率低下且渣土的ph值偏高会造成对环境的污染等缺陷。

技术实现思路

1、本发明提供一种富水盾构渣土脱水复合改良剂和脱水方法，主旨在于短时间内有效降低富水盾构渣土的含水率，采用纳米材料与传统无机固化剂联合改良富水盾构渣土可以极大缩短富水盾构渣土的脱水时间，从而缓解当下盾构渣土运输困难和无地消纳的困境，减少了盾构渣土对城市环境的影响。

2、本发明第一方面提供一种富水盾构渣土脱水复合改良剂包括质量百分比为3％～6％的石灰、质量百分比为3％～6％的水泥、质量百分比为0.5％～3％的磷石膏、质量百分比为0.1％～1％的纳米二氧化硅和质量百分比为3％～6％的高炉矿渣，其中，所述质量百分比为相对待改良处理的50％含水率富水盾构渣土的质量百分比。

3、可选的，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3％～4％的石灰、质量百分比为3.5％～5％的水泥、质量百分比为0.5％～3％的磷石膏、质量百分比为0.1％～0.6％的纳米二氧化硅和质量百分比为3％～4％的高炉矿渣。

4、可选的，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3.5％的石灰、质量百分比为4％的水泥、质量百分比为1％的磷石膏、质量百分比为0.1％的纳米二氧化硅和质量百分比为4％的高炉矿渣。。

5、可选的，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3.11％的石灰、质量百分比为3.55％的水泥、质量百分比为0.88％的磷石膏、质量百分比为0.18％的纳米二氧化硅和质量百分比为3.55％的高炉矿渣。

6、本发明第二方面提供一种富水盾构渣土高效脱水方法包括：按照质量百分比为3％～6％：3％～6％：0.5％～3％：0.1％～1％：3％～6％向待改良处理的50％含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣，均匀混合后将改良后的富水盾构渣土静置3小时，使复合改良剂充分反应后进行脱水处理。

7、可选的，按照质量百分比为3％～4％：3.5％～5％：0.5％～3％：0.1％～0.6％：3％～4％向待改良处理的50％含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

8、可选的，按照质量百分比为3.5％：4％：1％：0.2％：4％向待改良处理的50％含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

9、可选的，按照质量百分比为3.11％：3.55％：0.88％：0.18％：3.55％向待改良处理的50％含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

10、本发明具有如下技术效果：

11、本发明实施例的富水盾构渣土脱水复合改良剂采用石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣，通过采用纳米材料(纳米二氧化硅)与传统无机固化剂(石灰、水泥、磷石膏和高炉矿渣)联合改良富水盾构渣土，该脱水处理方法可以在短时间内有效降低富水盾构渣土的含水率和ph值，减少了盾构渣土对城市环境的影响，缓解当下盾构渣土运输困难和无地消纳的困境，助推富水盾构渣土绿色、低碳和资源化利用的实现。

技术特征：

1.一种富水盾构渣土脱水复合改良剂，其特征在于，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂包括质量百分比为3%~6%的石灰、质量百分比为3%~6%的水泥、质量百分比为0.5%~3%的磷石膏、质量百分比为0.1%~1%的纳米二氧化硅和质量百分比为3%~6%的高炉矿渣，其中，所述质量百分比为相对待改良处理的50%含水率富水盾构渣土的质量百分比。

2.根据权利要求1所述的富水盾构渣土脱水复合改良剂，其特征在于，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3%~4%的石灰、质量百分比为3.5%~5%的水泥、质量百分比为0.5%~3%的磷石膏、质量百分比为0.1%~0.6%的纳米二氧化硅和质量百分比为3%~4%的高炉矿渣。

3.根据权利要求1所述的富水盾构渣土脱水复合改良剂，其特征在于，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3.5%的石灰、质量百分比为4%的水泥、质量百分比为1%的磷石膏、质量百分比为0.1%的纳米二氧化硅和质量百分比为4%的高炉矿渣。

4.根据权利要求1所述的富水盾构渣土脱水复合改良剂，其特征在于，所述富水盾构渣土脱水复合改良剂中包括质量百分比为3.11%的石灰、质量百分比为3.55%的水泥、质量百分比为0.88%的磷石膏、质量百分比为0.18%的纳米二氧化硅和质量百分比为3.55%的高炉矿渣。

5.一种富水盾构渣土高效脱水方法，其特征在于，所述富水盾构渣土高校脱水方法包括：按照质量百分比为3%~6%：3%~6%：0.5%~3%：0.1%~1%：3%~6%向待改良处理的50%含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣，均匀混合后将改良后的富水盾构渣土静置3小时，使复合改良剂充分反应后进行脱水处理。

6.根据权利要求5所述的富水盾构渣土高效脱水方法，其特征在于，按照质量百分比为3%~4%：3.5%~5%：0.5%~3%：0.1%~0.6%：3%~4%向待改良处理的50%含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

7.根据权利要求5所述的富水盾构渣土高效脱水方法，其特征在于，按照质量百分比为3.5%：4%：1%：0.2%：4%向待改良处理的50%含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

8.根据权利要求5所述的富水盾构渣土高效脱水方法，其特征在于，按照质量百分比为3.11%：3.55%：0.88%：0.18%：3.55%向待改良处理的50%含水率富水盾构渣土中加入石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣。

技术总结本发明提供一种富水盾构渣土脱水复合改良剂和脱水方法，涉及地铁区间隧道建设技术领域，其中，富水盾构渣土脱水复合改良剂采用石灰、水泥、磷石膏、纳米二氧化硅和高炉矿渣，通过采用纳米材料（纳米二氧化硅）与传统无机固化剂（石灰、水泥、磷石膏和高炉矿渣）联合改良富水盾构渣土，该脱水处理方法可以在短时间内有效降低富水盾构渣土的含水率和PH值，减少了盾构渣土对城市环境的影响，缓解当下盾构渣土运输困难和无地消纳的困境，助推富水盾构渣土绿色、低碳和资源化利用的实现。技术研发人员：张艳美,郭挺科,徐煜杰,刘玉琪受保护的技术使用者：中国石油大学（华东）技术研发日：技术公布日：2024/5/12