EPS淤泥再生混合土技術(shù)在鄭州市淤泥處理中的應(yīng)用研究

摘 要 EPS混合土技術(shù)是把用淤泥作為原料土，通過添加廢棄的發(fā)泡聚苯乙烯EPS、固化劑，混合拌制而成具有一定強(qiáng)度、輕質(zhì)的人工合成填料，是一種廢料再生資源化技術(shù)。本文結(jié)合鄭州市淤泥特征，分析該技術(shù)在鄭州市淤泥處理中的應(yīng)用可行性。

關(guān)鍵詞 EPS混合土 淤泥處理

一、前言

當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)日新月異，巖土工程技術(shù)也不例外。隨著人類工程活動的日益頻繁，化學(xué)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，土木工程新技術(shù)與新材料應(yīng)運(yùn)而生。其中，輕量土技術(shù)被譽(yù)為土木工程中一次新的技術(shù)革命。把淤泥當(dāng)作“資源”來看待，提出的淤泥再生輕量土技術(shù)就是利用淤泥作為原料土，通過添加廢棄的發(fā)泡聚苯乙烯（Expanded polystyrene sheet，簡稱EPS）、固化劑，混合拌制而成具有一定強(qiáng)度、輕質(zhì)的人工合成填料，達(dá)到變廢棄的發(fā)泡材料、淤泥為優(yōu)質(zhì)的填土建筑材料--變廢為寶之目的，既可以解決軟土工程中遇到的通病問題，又可以使廢料再生資源化，具有良好的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、社會性、環(huán)保性，具有重大的理論與現(xiàn)實(shí)意義。

EPS主要用于包裝材料、容器及一次性餐具等。它的廣泛使用，確實(shí)給人們的生產(chǎn)生活帶來了極大的方便，但是由于不易壓縮、難以自然降解及人們?nèi)狈Νh(huán)保意識等原因，EPS制品的廢棄物造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，另外，隨著經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，人類工程活動日益加劇。一方面，鄭州市環(huán)境治理工程、道路市政、建筑工程大規(guī)模的興建，產(chǎn)生了大量的淤泥。淤泥就近棄埋會占用大量耕地，就近堆放會擴(kuò)散污染物，傾倒會污染河流和海洋環(huán)境。采用脫水、燒結(jié)僅適用于處理小批量、高含水量的淤泥，但造價較高，且燒結(jié)法對于含砂量過高的淤泥不適用。大量產(chǎn)生的淤泥所帶來的環(huán)境污染，已成為我們目前必須解決的課題。所以，通過現(xiàn)代輕量土技術(shù)，將廢棄的EPS發(fā)泡材料、淤泥變廢為寶，可以減少環(huán)境污染，使廢料再生資源化。

二、淤泥特征

淤泥為有機(jī)質(zhì)和礦物質(zhì)的綜合物，沉積時代新，具有高孔隙比、高含水量、高壓縮性、強(qiáng)度低、靈敏度高、滲透系數(shù)小等特點(diǎn)。

鄭州市淤泥具有以粘性土為主，夾有或混雜粉砂，局部構(gòu)成松軟亞砂土。一般情況下，可見微層理，局部有機(jī)質(zhì)植屑富集，含水生貝殼碎片。其形成時期為全新世中早期，主要為粘土層，上覆層為粉砂，下伏層為上更新統(tǒng)風(fēng)化殼（上硬層）粘性土。該層受晚更新世末期的侵蝕溝谷控制，走向上不連續(xù)，多棱狀分布。

①上層軟土較下層厚度薄，含砂量高，不均勻性大，故含水量、孔隙比、液性指數(shù)變化較大。部分地段軟亞粘土與粉砂互層或含有粉砂團(tuán)塊，致使物理力學(xué)性質(zhì)在某種程度上偏離了軟土指標(biāo)界限（可化為軟弱土）。

②下層軟土厚度較上層增厚，塑性強(qiáng)，砂質(zhì)混雜相對較少，其軟土特征更為明顯。但某些地段巖性為亞粘土與粉砂互層，其物理性指標(biāo)（含水量、孔隙比等）降低，力學(xué)性指標(biāo)提高，其工程性質(zhì)相對較好。

三、固化材料

許多學(xué)者用室內(nèi)土工試驗(yàn)的方法較為系統(tǒng)地研究了水泥加固土的強(qiáng)度和變形特性及其影響因素，并采用宏觀和微觀研究相結(jié)合的方法探討了土體中的礦物成分對水泥土強(qiáng)度的影響。水泥土的性質(zhì)與土體本身的情況、水泥摻入量、外加劑有關(guān)。工程中一般采用425普通硅酸鹽水泥和礦渣水泥。摻入比一般為7%～l5%。水泥土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥摻人量的增加而增加，隨齡期的增長而增長。其變形特征隨強(qiáng)度不同而介于脆性體與彈塑性體之間。水泥土加固機(jī)理為水泥漿（或水泥粉）通過機(jī)械攪拌與軟粘土混合而提高土體強(qiáng)度的基本原理是基于水泥土中的一系列物理、化學(xué)反應(yīng)。并隨著水泥水化反應(yīng)不斷地進(jìn)行，析出的Ca2離子超過交換需要量，與土料中SiO2 、Al2O3 進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的穩(wěn)定結(jié)晶礦物，并構(gòu)成結(jié)晶網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了土體強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。

四、該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

由于淤泥具有高孔隙比、高含水量、高壓縮性、強(qiáng)度低、靈敏度高等特點(diǎn)，在軟基上修建的道路橋梁、支擋結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)工法無法從根本上解決整體沉降大、不均勻沉降及沉降時間長等問題，而且地基處理費(fèi)用昂貴，有的甚至超過上部結(jié)構(gòu)的建設(shè)投資。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在深厚軟基上的路基、橋梁病害相當(dāng)突出，普遍存在路面早期破損、路基沉降過大和不均勻沉降、橋頭跳車等通病。路齡、橋齡在20年以內(nèi)，就有相當(dāng)部分的路堤失效、橋梁破損，數(shù)量逐年增多；與路況有關(guān)的交通事故約占總交通事故的35%。

輕量土即單位體積重量減輕的土，是人工制作的一種新型土工材料，具有輕量性、自立性、耐壓性、耐久性、緩沖性、施工性、隔熱性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境性等優(yōu)點(diǎn)。湖泊淤泥再生發(fā)泡顆粒混合輕量土是基于材料本身的輕量性、易施工性及可以大規(guī)模的利用淤泥等廢棄物而研制的一種新型建筑材料。利用輕量土作為填土材料使用時，可以通過減小自身重度的方法，大大減小自重應(yīng)力與附加應(yīng)力，有效地減小整體沉降與差異沉降，提高地基承載力，抑制軟土地基側(cè)向流動，保證路堤、支擋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，延長運(yùn)營周期，降低造價，減少交通事故，解決傳統(tǒng)土木工程中用難以解決的軟土地基的通病問題。

鄭州市可供人均使用的土地資源極其有限，填料資源稀缺。因此，將淤泥變廢為寶，減少環(huán)境污染，使廢料再生資源化的湖泊淤泥再生發(fā)泡顆粒混合輕量土新技術(shù)具有良好的應(yīng)用示范效應(yīng)，社會效益與經(jīng)濟(jì)效益顯著，轉(zhuǎn)化應(yīng)用前景十分廣闊。系統(tǒng)地開展EPS淤泥再生混合輕量土技術(shù)與應(yīng)用研究，是國家提出的“加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口、資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)”，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的重要舉措。

感謝2013年鄭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目“EPS淤泥再生混合輕量土技術(shù)與應(yīng)用研究” 及鄭州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（院士工作站建設(shè)計(jì)劃）（項(xiàng)目編號：131PYSGZ205）資助。

參考文獻(xiàn)：

[1]姬鳳玲.淤泥泡沫塑料顆粒輕質(zhì)混合土力學(xué)特性研究[D]，河海大學(xué)博士學(xué)位論文，南京，2005.

[2]李永鴻.發(fā)泡顆粒混合輕量土物理力學(xué)性質(zhì)初探[M]，中國地質(zhì)大學(xué)碩士學(xué)位論文，武漢，2006.