淤泥质钻渣土碳化造粒方法及强度增长机理试验

作     者：曹志刚 申昆鹏 毛天学 肖力 庄峻淇 CAO Zhi-gang;SHEN Kun-peng;MAO Tian-xue;XIAO Li;ZHUANG Jun-qi

作者机构：浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310052 

出 版 物：《中国公路学报》 (China Journal of Highway and Transport)

年 卷 期：2024年第37卷第6期

页      面：217-227页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 070901[理学-矿物学、岩石学、矿床学] 0817[工学-化学工程与技术] 081401[工学-岩土工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51978611) 浙江省自然科学基金项目(LR21E080004) 

主　　题：路基工程 淤泥质钻渣土 碳化造粒 路基填料 低碳减排 

摘      要：为实现淤泥质钻渣土低碳与多样化利用,自主研制了温湿控碳化反应釜,对淤泥质钻渣土造粒碳化方法及其强度增长机理开展了系统试验研究。首先使用熟石灰对桩基施工产生钻渣进行改性,并制成粒径12 mm的颗粒状坯料;在反应釜中充入CO_(2)气体,在恒温、恒湿(60℃,湿度80%)条件下对坯料碳化养护8 h,实现钻渣土高强度造粒。碳化结束后,对颗粒进行热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、颗粒强度试验,分析了7种不同熟石灰掺量下碳化颗粒强度增长机理。试验表明,碳化颗粒的碳化率能达到80%以上,主要生成物为方解石型碳酸钙晶体,且碳化颗粒强度随熟石灰掺量增加表现为“先缓增-后快增的两阶段特点;当熟石灰掺量在12%以下时,碳化颗粒强度随熟石灰掺量缓慢增长,当掺量超过12%以后,碳化生成的大量方解石胶黏土颗粒并形成整体骨架,晶粒尺寸也随掺量逐渐减小并膨胀填充孔隙,颗粒强度进入快增阶段;最终颗粒碳化强度可达3.0 MPa以上。此外,水稳定性试验表明,熟石灰掺量达16%以上时,碳化颗粒具备A等水稳定性能。碳排放分析表明本方法制备的碳化颗粒CO_(2)排放相对陶粒减少了42.7%~52.6%,减碳效益显著。本研究为绿色处置钻渣土,实现其在路基层填料、路基台背填料等场景中利用提供了技术方案。