含盐淤泥制备的路基材料、具有渗出盐防治能力的道路的制作方法

1.本发明涉及一种含盐淤泥制备的路基材料、具有渗出盐防治能力的道路。适用于水环境治理技术领域。


背景技术：

2.河湖淤泥资源化利用能够充分挖掘底泥的潜在应用价值，可提供新型的材料。淤泥资源化利用主要包括2个方向，包括土地利用与建筑利用。土地利用是指把疏浚底泥应用于农田、林地、草地、湿地、市政绿化、育苗基质及严重扰动的土地修复与重建等方面，应用成本较低，是常用的资源化利用手段。建筑利用主要通过底泥改性，用于制砖、碳化陶粒、道路路基等，应用成本较高，尚处于研究阶段，未开展大规模应用。
3.在滨海港口兴建、码头清淤时，往往产生大量含盐淤泥。含盐淤泥为内陆河湖淤泥或海向淤泥在河口、滨岸区域受海水影响形成的产物。这类淤泥与内陆河湖淤泥不同，往往含有较高的盐度，无法像内陆河湖淤泥一样经脱水后可直接进行土地利用；若要进行土地利用，需增加淤泥脱盐环节，工艺复杂，经济性较差。
4.在建筑材料资源化利用方面，相关研究主要集中于制备烧结砖和烧结陶粒。然而，制备烧结砖与烧结陶粒需消耗大量能源，且烧制过程将产生大量二氧化碳气体，不仅无法适用于大体量海相淤泥资源化利用，也无法实现低碳目标。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种含盐淤泥制备的路基材料、具有渗出盐防治能力的道路。
6.本发明所采用的技术方案是：一种含盐淤泥制备的路基材料，其特征在于：由含盐淤泥、水泥、石灰和高分子固化剂混合制备而成，其中含盐淤泥的含水率≤30％。
7.所述含盐淤泥、水泥、石灰和高分子固化剂的按质量比94:3:3:0.03混合。
8.一种渗出盐风险评估方法，用于检验所述路基材料在淋洗试验过程中的盐渗出量，其特征在于：具有马氏瓶、淋洗器和滤液存储器，其中淋洗器具有储泥器，储泥器上端设有入流口，储泥器侧壁下端设有出流口，所述储泥器内部从上往下按照透水石ⅰ、尼龙滤膜ⅰ、路基材料、尼龙滤膜ⅱ和透水石ⅱ的顺序布置；
9.在马氏瓶内灌入超纯水，打开马氏瓶底部阀门，水流由入流口进入淋洗器，水流穿过透水石ⅰ、尼龙滤膜ⅰ、路基材料、尼龙滤膜ⅱ和透水石ⅱ后，滤液由出流口进入滤液存储器；采用电导率法测定滤液盐度。
10.一种具有渗出盐防治能力的道路，其特征在于：具有铺设于道路基础面中间区域的土工膜，土工膜上设置一定厚度的所述路基材料，路基材料上方铺设道路面层；
11.所述路基材料两侧的道路基础面上设有与所述土工膜衔接的混凝土面层，混凝土面层分别向道路两侧倾斜，形成斜坡，并与道路两侧的排水沟衔接；
12.所述混凝土面层上设有盐吸附利用模块，该盐吸附利用模块顶面与道路面层衔接
并向排水沟倾斜。
13.所述盐吸附利用模块具有设置于混凝土面层与排水沟衔接处的带孔混凝土挡块，混凝土面层上覆盖种植土，种植土顶面衔接道路面层顶面和带孔混凝土挡块顶面，该种植土顶面具有向排水沟倾斜的坡度，种植土内种植盐生植物。
14.本发明的有益效果是：本发明利用含盐淤泥结合水泥、石灰和高分子固化剂混合制备形成路基材料，工艺简单，实施方便，为沿海地区港口兴建、码头清淤等含盐淤泥的资源化利用开辟新的途径，节约了大量资源消耗，实现“低碳”。本发明通过土工膜、混凝土面层、盐吸附利用模块和排水沟，充分利用路基材料渗出盐，避免路基材料渗出盐影响周边农田等。
附图说明
15.图1为实施例中含盐淤泥资源化利用方法的流程图。
16.图2为实施例中淋洗试验装置的结构示意图。
17.图3为实施例中淋洗器的结构示意图。
18.图4为实施例中路基材料淋洗滤液盐度检测结果图。
19.图5为实施例中具有渗出盐防治能力的道路。
20.10-马氏瓶；20-淋洗器；30-滤液存储器；31-铁架台；21-入流口；22-储泥器；23-出流口；221-透水石ⅰ；222-尼龙滤膜ⅰ；223-路基材料；224-尼龙滤膜ⅱ；225-透水石ⅱ；41-道路面层；42-土工膜；43-混凝土面层；44-排水沟；45-带孔混凝土挡板；46-种植土。
具体实施方式
21.如图1所示，本实施例为一种含盐淤泥资源化利用方法，包含淤泥检测-脱水固化-资源化产品制备-盐渗出风险评估-防治措施五项工艺。
22.本例中淤泥检测工艺(s1)主要分析含水率、全盐量等主要指标；脱水固化工艺(s2)主要通过板框压滤降低淤泥含水率至30％以下；资源化产品制备工艺(s3)主要通过添加水泥、石灰、高分子固化剂实现含盐淤泥改性，制备路基材料；盐渗出风险评估工艺(s4)主要通过淋洗实验评估路基材料在渗透水流作用下的渗出盐含量；防治措施(s5)主要提出了路基材料应用于工程时的阻盐、防盐措施。
23.s1、淤泥检测工艺，选取2个淤泥堆场采样点，采集表层及深层(1m处)淤泥样品；另选取1个淤泥堆场周边农田取样点作为对比参照，采集表层土样。淤泥检测工艺主要分析含水率、全盐量等主要指标。含水率为质量含水率，若含水率≤30％，则直接进入所述路基材料制备工艺；若含水率＞30％，则进入s2脱水固化工艺。全盐量为可溶盐盐度，对比分析淤泥与周边农田的盐度差异。
24.本例中含水率为质量含水率，采用烘干法测量：将淤泥样品置于烘干箱，在105℃温度下烘干24h，测量烘干前淤泥样品与烘干后淤泥样品的质量差，计算所述质量差与烘干前淤泥样品质量的比值。全盐量测量方法如下：淤泥、超纯水质量比为1:5，震荡3分钟，过滤，获得清液；采用电导率法测量清液盐度，获得实用盐度(psu)。
25.本实施例中如淤泥样品含水率均小于30％，可直接进入路基材料制备工艺(s3)；淤泥堆场采样点盐度介于10.2psu～12.5psu之间，达到周边农田的17～20倍。
26.s2、脱水固化工艺，用于处理含水率大于30％的含盐淤泥，含盐淤泥添加絮凝剂后经板框压滤脱水处理，再经自然晾晒后，含水率≤30％。
27.s3、资源化产品制备工艺，将含水率≤30％的含盐淤泥与水泥、石灰、高分子固化剂按质量比94:3:3:0.03混合后制备成路基材料，7天无侧限抗压强度超过2mpa，满足二级及以下公路(中、轻交通)、城镇道路、乡村道路的路基设计规范强度要求。
28.s4、盐渗出风险评估工艺，用于检验路基材料在淋洗实验过程中的盐渗出量，从而模拟所述路基材料在雨水作用的盐渗出量，据此判定所述路基材料对周边农田是否存在危害性。
29.如图2、3所示，本实施例中淋洗实验的试验装置包括马氏瓶、淋洗器、滤液存储器及铁架台，其中淋洗器主要由亚克力板制成，具有储泥器，储泥器上端设有入流口，储泥器侧壁下端设有出流口，马氏瓶经出水管延伸至淋洗器的入流口，入流口的出流口经出水管延伸至滤液存储器。储泥器内部从上往下按照透水石
ⅰ‑
尼龙滤膜
ⅰ‑
路基材料-尼龙滤膜
ⅱ‑
透水石ⅱ的顺序布置。
30.本例中淋洗实验的实验步骤主要如下：在马氏瓶内灌入超纯水，打开马氏瓶底部阀门，水流由入流口进入淋洗器，水流穿过透水石
ⅰ‑
尼龙滤膜
ⅰ‑
路基材料-尼龙滤膜
ⅱ‑
透水石ⅱ后，滤液由出流口进入滤液存储器；采用电导率法测定滤液盐度。
31.如图4所示，经过300h的淋洗实验，盐度最终稳定在2.6psu左右，相比于原土含盐量(10.2psu～12.5psu)，盐度已大大减小；但相比于周边农田含盐量(0.66psu)，路基材料仍存在风险，因此，需采取防治措施。
32.s5、防治措施，用于预防路基材料的盐渗出影响周边的农田等。本例为预防路基材料的盐渗出影响周边的农田等，提供一种具有渗出盐防治能力的道路，该道路具有铺设于道路基础面中间区域的土工膜，土工膜上设置一定厚度路基材料，路基材料上方铺设道路面层；路基材料两侧的道路基础面上设有与土工膜衔接的混凝土面层，混凝土面层分别向道路两侧倾斜，形成斜坡，并与道路两侧的排水沟衔接；混凝土面层上设有用于吸附和利用路基材料渗出盐的盐吸附利用模块，该盐吸附利用模块顶面与道路面层衔接并向排水沟倾斜。
33.本实施例中盐吸附利用模块具有设置于混凝土面层与排水沟衔接处的带孔混凝土挡块，混凝土面层上覆盖种植土，种植土顶面衔接道路面层顶面和带孔混凝土挡块顶面，该种植土顶面具有向排水沟倾斜的坡度，种植土内种植盐生植物。
34.本实施例中路基材料的渗出盐进入种植土，种植土上种植的盐生植物充分利用土壤中残留盐；路基材料的渗滤液经种植土和带孔混凝土挡块进入排水沟，随后统一输送至市政管网处理。