海南红粘土废泥浆固化处理技术研究.pdf

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1、第32卷第1期海南大学学报自然科学版V0I．32No．12014年3月NATURALSCIENCEJOURNALOFHAINANUNIVERSITYMn2014文章编号：1004—1729(2014)O1—0074—06海南红粘土废泥浆固化处理技术研究陈源，王加灿，韩建刚(海南大学土木建筑工程学院，海南海口570228)摘要：阐述了泥浆的作用和成分，并结合海南红粘土的性质进行了固化处理试验，对比分析了不同固化剂的固化强度和固化效果．根据试验研究，建议采用W=2％的水泥+=0．5％的硅酸钠+W=0．1％的硫酸铝的配比对海南红粘土废泥浆进行

2、固化处理，采用该方法可以适当减少水泥的用量，可用耗能少的石灰、红粘土等替代部分水泥，该法从根本上真正做到了环保，达到了固化再利用的目的．关键词：红粘土废泥浆；固化处理；固化试验；环境保护中图分类号：X705文献标志码：A在钻井和钻孔灌注桩施工及石油天然气的开采过程中，泥浆是钻井作业的血液，是保证钻井工作正常开展的不可缺少的物质，它能起到平衡地层压力、保护井壁、冷却、携带悬浮钻屑、润滑钻具等作用；但在钻井作业完成后，作业现场会留下大量废泥浆，这些废泥浆的有害成分复杂，是由粘土、污水、污油、各种化学处理剂、加重材料及钻屑等组成的多相胶体分散

3、悬浮体系．海南地区红粘土分布广泛，它是一种富含铁、铝氧化物和较多粘粒，几乎不含盐基成分的红色粘土．在海南红粘土土层进行钻井或钻孔的过程中，破碎下来的红粘土钻屑混入泥浆，改变了原泥浆的密度和黏度．最后排出的废泥浆中含有部分的红粘土微粒，再加上原泥浆中各种添加剂和化学成分，使得废泥浆长时间处于流体和半固体之间，且不变性，在自然条件下难于降解．所以必须对其进行处理，以防止其对环境造成污染．本文以海南三亚某铁路施工段的红粘土废弃泥浆为研究对象，针对红粘土的成分和性质，以处理后的泥浆能有一定的强度、具有类似普通粘土的填筑性能、能指导现场施工、能为

4、废弃泥浆的再利用提供技术支持为研究目的，通过固化试验筛选出适合处理此废泥浆的固化剂，并确定了固化剂的最佳配合比，达到了较佳的环境效益、经济效益和工程效益．1室内试验1．1试验材料与仪器试验采用就地或者就近取材，经济指标依据当时的市场价格，详见表1．主要仪器：电子天平(精度0．1g)、圆盘称(精度10g)、温＼湿度计、恒温烘箱、微机控制电子万能试验机．1．2试验方法1．2．1试验方案设计取适量废弃泥浆，加入适当的固化剂，搅拌均匀后，制作成模，静置养护3d、7d、28d，脱模后测试其抗压强度，分析并确定最终的固化剂种类和最佳配合比，固化过程

5、的具体试验方案见图1．1。2．2固化剂的筛选从经济的角度考虑，首先选用无机固化剂作为固化剂，也可以适当采用复合固化剂；再者，考虑到地域性的因素，宜采用当地的红粘土作为固化土，除粉煤灰在当地不易获得外，其他材料都可以获得．经综合考虑，初步选用水泥、石灰、砂子、红粘土4种材料作为固化主凝剂，助凝剂则选用水玻璃，催化剂则选用工业硫酸铝．收稿日期：2013—11—05基金项目：海南省自然科学基金资助项目(511108)作者简介：陈源(1988一)，男，陕西汉中人，海南大学土木建筑工程学院硕士研究生．通信作者：韩建刚(1975一)，男，博士，教授

6、，海南大学土木建筑工程学院，E-mail：xianhjg@163．tom第1期陈源等：海南红粘土废泥浆固化处理技术研究75石灰建筑熟石灰粉，主要成分为Ca(OH)：，市场价格为450～500元／吨水泥天涯牌，标号42．5，市场价格为440～500元／吨．砂普通建筑用砂，市场价格为45～55~t_／m．红粘土含水率W=8．55％，市场价格为30—35m．硅酸钠粉末主要成分为Na，SiO粉末．硫酸铝粉末主要成分为Al：(SO)，粉末．图1固化方案流程1．2．3固化配合比的确定固化剂种类确定后，考虑到固化成本、试验的可操作性和固化所需要的时间

7、，初步确定了10组配合比，每次试验都称取2000g从现场取回的废泥浆土样，其他固化剂按质量百分数称量取用，见下表2．表2室内固化配合比注：表1中9号和10号土样，不考虑原泥浆中红粘土的含量；考虑到10号土样加入的红粘土较多，故适当减少了泥浆的用量．76海南大学学报自然科学版2014钲1．2．4固化试验每次试验操作均称取等量废泥浆，固化剂按质量百分比称量，将称量好的固化剂匀速加入废泥浆中，用切土刀搅拌均匀后装入模具．其中，复合固化试验是先向废泥浆中加人催化剂硫酸铝粉末，待其完全溶解后，再加入助凝剂硅酸钠粉末，搅拌均匀，最后加入主凝剂水泥或

8、砂．将做好的土样静置存放于实验室内，观察测定前三天的稠度状态变化，并记录每天的室内温度和湿度．此外，还需要测定原废泥浆和所加红粘土的含水率，以此作为指导施工和选材的依据．2结果与分析2．1试验第3d固化土样