海南红粘土废泥浆固化处理技术研究
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含 水 பைடு நூலகம் Ｗ＝８ ． ５ ５ ％， 市场价格 为 ３ ０— ３ ５ ｍ ．
硅酸钠粉末 硫酸铝粉末
主要成分 为 Ｎ ａ ， Ｓ ｉ Ｏ 粉末 ．
主要 成 分 为 Ａ ｌ ： （ Ｓ Ｏ ） ， 粉末 ．
图 １ 固化 方 案 流 程
１ ． ２ ． ３ 固化 配合 比的确 定
数称 量取 用 ， 见下 表 ２ ．
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
第３ ２ 卷第１ 期
２ ０ １ ４年 ３月
海 南 大 学 学 报 自 然 科 学 版
ＮＡＴＵＲＡＬ Ｓ ＣＩ ＥＮＣ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＩ ＮＡＮ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｖ０ Ｉ ． ３ ２ Ｎｏ ． １
Ｍｎ ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ４—１ ７ ２ ９ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １— ０ ０ ７ ４— ０ ６
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
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—１ １— ０ ５
基金项 目： 海南省 自然科学基金资助项 目（ ５ １ １ １ ０ ８ ） 作者简介 ： 陈源 （ １ ９ ８ ８ 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（ １ ９ ７ ５一） ， 男， 博士， 教授 ， 海南大学土木建筑工程学院 ， Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｘ ｉ ａ ｎ ｈ ｊ ｇ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ
中图 分 类 号 ：Ｘ ７ ０ ５ 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
第１ 期
陈
源等 ： 海南红粘土废泥浆 固化处理技术研究
７ ５
石灰 水 泥 砂
红 粘 土
建筑熟石灰 粉 ， 主要成分为 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ） ： ， 市场价格为 ４ ５ ０～５ ０ ０元／ 吨 天涯牌 ， 标号 ４ ２ ． ５ ， 市场价格 为 ４ ４ ０～５ ０ ０元／ 吨． 普通建筑用砂 ， 市场价格为 ４ ５～ ５ ５￣ ｔ ＿ ／ｍ ．
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 ３ ｄ 、 ７ ｄ 、 ２ ８ ｄ ， 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 ．
种 化学处 理剂 、 加重 材料 及钻 屑等组 成 的多相 胶体 分散悬 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
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
１ ． ２ 试验 方法
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 ． １ ｇ ） 、 圆盘称 （ 精度 １ ０ ｇ ） 、 温＼ 湿度计 、 恒温烘箱、 微机控制电子万能试验机 ．
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 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
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 ５ ７ ０ ２ ２ ８ ） 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
硅酸钠粉末 硫酸铝粉末
主要成分 为 Ｎ ａ ， Ｓ ｉ Ｏ 粉末 ．
主要 成 分 为 Ａ ｌ ： （ Ｓ Ｏ ） ， 粉末 ．
图 １ 固化 方 案 流 程
１ ． ２ ． ３ 固化 配合 比的确 定
数称 量取 用 ， 见下 表 ２ ．
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
第３ ２ 卷第１ 期
２ ０ １ ４年 ３月
海 南 大 学 学 报 自 然 科 学 版
ＮＡＴＵＲＡＬ Ｓ ＣＩ ＥＮＣ Ｅ Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＡＩ ＮＡＮ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ ＴＹ
Ｖ０ Ｉ ． ３ ２ Ｎｏ ． １
Ｍｎ ２ ０１ ４
文章编号 ： １ ０ ０ ４—１ ７ ２ ９ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １— ０ ０ ７ ４— ０ ６
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
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—１ １— ０ ５
基金项 目： 海南省 自然科学基金资助项 目（ ５ １ １ １ ０ ８ ） 作者简介 ： 陈源 （ １ ９ ８ ８ 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（ １ ９ ７ ５一） ， 男， 博士， 教授 ， 海南大学土木建筑工程学院 ， Ｅ － ｍ ａ ｉ ｌ ： ｘ ｉ ａ ｎ ｈ ｊ ｇ ＠１ ６ ３ ． ｔ ｏ ｍ
中图 分 类 号 ：Ｘ ７ ０ ５ 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
第１ 期
陈
源等 ： 海南红粘土废泥浆 固化处理技术研究
７ ５
石灰 水 泥 砂
红 粘 土
建筑熟石灰 粉 ， 主要成分为 Ｃ ａ （ Ｏ Ｈ） ： ， 市场价格为 ４ ５ ０～５ ０ ０元／ 吨 天涯牌 ， 标号 ４ ２ ． ５ ， 市场价格 为 ４ ４ ０～５ ０ ０元／ 吨． 普通建筑用砂 ， 市场价格为 ４ ５～ ５ ５￣ ｔ ＿ ／ｍ ．
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 ３ ｄ 、 ７ ｄ 、 ２ ８ ｄ ， 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 ．
种 化学处 理剂 、 加重 材料 及钻 屑等组 成 的多相 胶体 分散悬 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
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
１ ． ２ 试验 方法
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 ． １ ｇ ） 、 圆盘称 （ 精度 １ ０ ｇ ） 、 温＼ 湿度计 、 恒温烘箱、 微机控制电子万能试验机 ．
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 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
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 ５ ７ ０ ２ ２ ８ ） 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