近年来,城市工业废弃物日益增多造成环境的严重污染问题,天然砂石短缺造成建筑材料价格持续上涨问题成为社会和学术界热议的话题。随着城市化进程的不断加快,地铁建设如雨后春笋在各大城市涌现,随之产生的盾构渣土与其他固体废弃物相比不仅体量巨大而且具有流塑性,与传统的粗放式处理方法不相适应。同时,来源广泛、区域性强、成分复杂以及不易自然排水固结的特点导致其利用途径单一,利用量小,能耗高,制备工艺复杂。另外,调研发现关于地铁盾构渣土资源化利用的相关研究相对较少。为响应节能减排的政策号召,本文以郑州市地铁建设为依托,借鉴国外可控低强度材料的定义,以直接利用的方式将地铁盾构渣土应用到可控低强度材料当中制备出低强度、自密实、自流平的新型填充材料,主要针对市政工程管沟开挖回填、检查井、公路三背等狭小空间的回填。为盾构渣土资源化利用开辟一条新的道路,实现节约资源、保护环境、提高经济效益的多赢局面。本文主要从可控低强度材料的工作性能、力学性能、耐久性能及性能优化四个方面进行探讨分析。主要研究内容如下:(1)以方便施工利用为原则,分别分析水灰比、粉煤灰掺量以及盾构渣土掺量对可控低强度材料的流动性、泌水率、经时流动度损失的影响规律,确定试验配合比。(2)通过测试各配合比下可控低强度材料的无侧限抗压强度、抗折强度、CBR值,分析不同水灰比、粉煤灰掺量以及盾构渣土掺量对各力学性能的影响规律并进行机理分析,结合流动性的变化规律给出建议配合比。(3)进行耐久性试验研究,主要包括干湿循环和冻融循环。主要研究不同配合比下的28天无侧限抗压强度、抗压强度损失率及相对强度变化量与循环次数的关系。试验结果表明可控低强度材料的抗干湿循环能力较强,可达16个循环以上;但是具有较弱的抗冻融循环能力,最多可进行12个循环。可控低强度材料的抗压强度越高,抗破坏能力越强。(4)以减水剂和膨润土复合对高掺量可控低强度材料的性能进行优化。试验结果表明适量添加减水剂和膨润土在显著提高拌合物流动性的同时,其泌水率可控制在5%以下,经时流动度损失减小;抗压、抗折强度均有提高,28天抗压强度可达3.5 MPa左右、抗折强度达到1MPa以上;耐久性能也略有提升。通过试验分析,以直接利用的方式将地铁盾构渣土作为制备可控低强度材料的原料是可行的。通过调整水灰比、粉煤掺量和外加剂,可得到流动度在180mm~260mm、泌水率在5%左右,28天无侧限抗压强度在1.5MPa~3.5MPa,CBR值满足规范要求的新型充填材料。