[發明專利]超重力條件下特性可定量控制的人工城市固廢制備方法

有效

• 申請號: 202110591063.9
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113149537B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 李俊超;孟嘉;陳云敏;朱斌;閆子樁;李金龍;王劍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種超重力條件下特性可定量控制的人工城市固廢制備方法。以草炭、高嶺土和石英砂為原料，保持高嶺土和石英砂的質量比為高嶺土：石英砂＝1:4；通過計算確定各原材料比例并稱取，使人工城市固廢的有機質筋相含量、孔隙比、含水量與真實固廢一致；將高嶺土均勻鋪灑在石英砂上，充分拌和獲得混合物，研磨草炭中結塊，將石英砂和高嶺土的混合物均勻鋪灑在草炭上充分混合，加水調整含水量。本方法制備的人工城市固廢能夠實現對材料各項特性的定量控制和真實固廢相關特性的優良模擬，對研究超重力條件下垃圾填埋場相關問題有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種人工城市固廢配制、調配方法，特別是可應用于超重力條件下各項特性可定量控制和調整的人工城市固廢制備方法。

背景技術

幾十年來我國一直以填埋作為最主要的固廢處置手段，衍生出眾多容量接近飽和的大型填埋場。我國固廢廚余垃圾含量高、導排系統易淤堵等特點導致填埋場普遍水位壅高，在外部極端作用下極易發生失穩滑移災害，從而產生大量滲瀝液及固廢的外泄，進一步可能演化為大規模、長距離、高速的流滑災害。因此，填埋場穩定性研究關系到周邊居民生命及財產安全與地表環境保護，具有重要意義。固廢的應力應變特性研究是其中的關鍵之一，雖然國內外學者對此已有大量研究，但固廢成分復雜、有機質含量高等特點阻礙了人們對其力學特性及強度發揮機理的深入認識，其研究結果常具有較大的離散性，進而導致垃圾填埋場的穩定性尤其是動態穩定性難以準確確定。

超重力模型試驗作為研究填埋場穩定性的有效手段，在探究極端條件下填埋場穩定性方面有著獨特優勢，由于真實固廢成分復雜、顆粒粒徑大且非均質性強，不適宜直接用于超重力模型試驗，因而人們常選用具有與真實固廢相近特性的模型固廢作為試驗材料。試驗材料與真實固廢各項特性的匹配程度直接關系到填埋場穩定性超重力模型試驗研究的準確性，因而如何選擇或制備合適的試驗材料顯得尤為重要。

草炭等腐植土由于具備良好的應變硬化特征，常常被作為制備模型固廢的重要材料，Thusyanthan等、Chen等、高登等、鄧學晶等、楊春寶等將草炭與不同比例的石英砂及高嶺土等材料混合制備模型固廢，成功模擬了固廢容重、滲透性、壓縮性及應力應變曲線等特性。然而，由于忽略了草炭的可降解性且不同草炭間有機質筋相含量存在差異，人們對于模型固廢的制備缺乏定量標準，不同批次試驗的可重復性較差。

因此，現有的材料制備方法難以滿足相關的試驗要求。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種超重力條件下各項特性可定量控制的人工城市固廢制備方法，也是一種人工城市固廢的調整調配方法，能夠通過控制有機質筋相含量來控制材料的各項特性尤其應變硬化特性。

本發明所采用的技術方案是：

一、一種超重力條件下特性可定量控制的人工城市固廢：

以草炭、高嶺土和石英砂為原料，保持高嶺土和石英砂的質量比為高嶺土：石英砂＝1:4。

草炭含量根據有機質筋相含量調配，保持高嶺土：石英砂：草炭＝1:4:N。通過控制草炭加入量來控制人工城市固廢的有機質筋相含量。

本發明中的配比單位為干基質量。

二、所述人工城市固廢的制備方法，方法包括如下步驟：

1)確定各原材料比例并稱取：

1.1)測量確定真實固廢的有機質筋相含量、孔隙比和含水量；

1.2)烘干高嶺土、石英砂和草炭；測得草炭的有機質筋相含量；

1.4)根據草炭的孔隙比和有機質筋相含量配重計算人工城市固廢材料制備比例，使人工城市固廢的有機質筋相含量、孔隙比、含水量的參數與真實固廢的一致，計算方程如下，按照計算結果進行稱?。?/p>