用于稳定尾渣路基填料的飞灰地聚合物制备与性能研究

作者：纪小平; 刘杰^*; 董鑫泽; 朱世煜; 李晓娟

来源：中国公路学报, 2023, 36(10): 30-41.

DOI：10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.10.003

• 路基工程
• 飞灰地聚合物
• 微观测试
• 力学强度
• 重金属浸出浓度
• 生活垃圾焚烧灰渣

为大规模消纳生活垃圾焚烧灰渣，采用飞灰为原材料制备地聚合物，并论证地聚合物代替水泥用于稳定尾渣路基填料的可行性。首先，以基础材料(飞灰和偏高岭土)和碱激发剂(NaOH和Na2SiO3)为原材料，改变A(SiO2与Al2O3的质量比)、B(Na2O与SiO2的质量比)和C(水与基础材料的质量比)3个参数，采用正交试验设计了16种地聚合物配比，并基于抗压强度和重金属浸出浓度确定其最佳配比；其次，研究了陈化时间、搅拌时间和固化温度对地聚合物抗压强度的影响，并采用微观测试考察了飞灰地聚合物的化学组成、官能团以及表面微观结构；最后，测试飞灰地聚合物稳定尾渣的加州承载比(CBR)和有害重金属浸出浓度。研究结果表明：飞灰地聚合物的最佳配合比为A=7.0、B=0.82、C=0.66,最佳配合比下的飞灰地聚合物3 d和28 d抗压强度分别为14.54、15.78 MPa;制备地聚合物时，陈化时间宜为3 h、搅拌时间宜为1 min、固化温度宜为60℃;反应生成的C—S—H、N—A—S—H、钙矾石(AFt)以及CaCO3等互相搭接形成三维网状结构，是地聚合物强度形成的主要原因；有害重金属通过物理吸附和化学键合的双重作用被固封在网状结构中；地聚合物稳定尾渣的CBR满足高等级公路技术要求，当聚合物掺量为6%和12%时，地聚合物稳定尾渣的有害重金属浸出浓度分别满足Ⅳ类和Ⅲ类地下水质量标准。

• 单位
  公路学院; 新疆大学; 建筑工程学院; 长安大学; 合肥市市政设计研究总院有限公司