固化磷石膏-疏浚淤泥混合土的工程性质研究

基于传统的固化技术,因地制宜的提出了将磷石膏和疏浚淤泥预先混合成基质土,再添加水泥进行固化的方法,以期达到经济有效地将废弃物转化为良质土资源的目的。在几种养护龄期下,通过对固化的不同混合比磷石膏-疏浚淤泥混合土进行无侧限抗压强度试验、直剪试验和渗透试验以明确合理的磷石膏/疏浚淤泥混合比例以及固化混合土的工程性质。根据试验结果,在综合分析了固化混合土的强度及渗透性的基础上,得出基质土中的磷石膏和疏浚淤泥最佳质量混合比约为1/3.5~1.2/1,此混合比例的基质土中在仅掺ac=100kg/m3的水泥的情况下无侧限抗压强度可达450~900kPa左右,渗透系数k在10-5~10-6cm/s数量级。     

人工制备有机质固化土力学特性试验研究

为了探讨有机质对水泥固化土物理力学特性的影响以及固化剂XGL2005的固化效果，在软土中添加腐植酸配制得到了不同有机质含量的人工有机质土，并进行了液塑限试验；另外，对单掺水泥固化与水泥添加固化剂XGL2005复合固化有机质土进行了无侧限抗压强度对比试验.试验结果表明,人工有机质土的液限以指数形式增长，塑限则呈线性形式增加；随着固化土中有机质质量分数的增加，固化土的强度呈对数形式下降；而随着固化剂XGL2005掺量的增加，固化土的强度呈幂函数形式增长；固化剂XGL2005可有效消除有机质的不利影响，显著增强水泥固化有机质土的效果.在分析水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度影响规律的基础上，通过回归分析建立了既可考虑有机质质量分数对强度削减的影响，又能考虑水泥质量分数、固化剂掺量(质量分数)和龄期对强度增强影响的预测模型.     

固化作用下高液限黏土的击实特性与减水效果

基于传统水泥和石灰固化处理方法,提出利用大掺量低钙粉煤灰、细砂、水泥和石灰等固化剂进行高含水率黏土固化处理的方法,以期降低黏土的含水率,达到快速降低黏土含水率以用作堤坝防护土料的目的.通过一系列室内试验,得到利用不同配比固化剂改性黏土的击实特征和减水效果.试验结果表明:黏土固化后最大干密度有所降低,最优含水率略有下降;所设计固化材料对高含水率黏土减水效果良好,且粉煤灰掺量越大,减水效果也越好.     

干湿循环作用下固化淤泥的抗剪强度变化规律

河、湖等的疏浚淤泥多采用固化方式进行处理。针对固化淤泥材料的干湿稳定性问题,系统开展了干湿循环作用下水泥固化疏浚淤泥的抗剪强度特性试验研究,揭示了固化淤泥在干湿循环作用下抗剪强度的变化机理,并对各影响因素进行了定量分析。结果表明：随着干湿循环次数的增加,固化淤泥的抗剪强度逐渐变化,且先快后慢,最后趋于稳定;干湿循环后,水泥掺量100 kg/m³固化淤泥试样的抗剪强度降低,而水泥掺量150、200 kg/m³试样干湿循环后的抗剪强度不降反增,说明干湿循环对固化淤泥的影响与水泥的掺量有关。较高的干燥温度促进了水泥水化,从而导致水化产物增加,固化淤泥的抗剪强度增大;同时,干湿循环过程中,微裂缝的发育导致固化淤泥的抗剪强度降低,干湿循环对固化淤泥抗剪强度的影响取决于二者的综合作用。     

复合固化高液限黏土的筑堤性能试验

以黑龙江省松花江干流堤防采用高液限黏土作为筑堤材料为工程背景,在高液限黏土中按一定比例综合掺加细砂、水泥、石灰和粉煤灰等材料,通过直剪试验和渗透试验研究了3种配比固化土用于堤防填筑的改良效果.结果表明:固化土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度均明显优于素土;固化土的渗透系数均随压实度的增大而减小,但不同压实度范围内的固化土表现出不同的抗渗性能;养护龄期达到7 d后,增加养护龄期对减小渗透系数没有明显作用.     

低掺量水泥固化土的力学特性及微观结构

针对某滩涂淤泥,开展不同淤泥初始水的质量分数、不同水泥掺量的固化土无侧限抗压强度试验、一维压缩试验以及扫描电镜试验,研究低掺量水泥固化土的力学特性与微观结构特征,探讨其与常规掺量固化土的差异. 结果表明：分界水泥掺量、最低水泥掺量与淤泥初始水的质量分数的线性关系明显;与常规掺量固化土相比,低掺量固化土的强度增长明显较慢,压缩性降低较少;固结屈服应力随水泥掺量增加而增大,在较低掺量区,固结屈服应力与水泥掺量具有非线性关系;低掺量固化土屈服前、后的孔隙形态特征以及孔隙排列特征差异较大,当固结压力小于固结屈服应力时,孔隙未呈现出明显的定向性且排列较为混乱,当固结压力大于固结屈服应力时,随着荷载的增加,孔隙形状变得圆滑,复杂程度降低,孔隙排列逐渐趋向于有序.     

纤维材料对流动化处理土力学特性影响的试验研究

为了使工程渣土成为可再次利用的新型建筑材料,首先探究了水泥固化材料对渣土的强度影响,然后将废旧报纸棉状化处理后制成再生纤维,将水、水泥和再生纤维混合在一起,通过流动化处理土工法得到新型改良固化土,利用三轴压缩试验探究再生纤维材料对固化渣土强度与变形特性的影响。结果表明:水泥主要通过改善固化土的黏聚力,提高初期杨氏模量和强度;纤维主要通过其增韧阻裂作用,提高土的内摩阻力,从而提高固化土的力学性能。最后,试验选用两段式拟合方程对不同掺量再生纤维固化土应力-应变曲线拟合,得到了较高的拟合度,较好地反映了其变形特性。     

水泥-膨润土复合固化市政污泥强度试验研究

针对固化污泥的强度问题,以水泥作为复合剂的固化基质材料,采用材料比选强度试验,优选复合剂的外掺剂;开展了不同水泥添加量和不同膨润土添加量条件下固化污泥的强度试验,研究固化污泥的强度特性。结果表明:膨润土可作为优选的外掺剂,其特殊的离子交换和团粒化作用,使得膨润土复合水泥固化市政污泥相比于黏土、页岩效果更好;固化污泥土的无侧限抗压强度总体上随着水泥、膨润土添加量的增加而增大,试验表明水泥和膨润土复合可有效固化市政污泥,提高污泥的强度特性;基于试验数据建立的固化污泥土强度预测模型,可以对固化污泥土的无侧限抗压强度进行准确预测。     

水泥-生石灰固化吹填土无侧限抗压强度试验研究

为了改善滨海吹填淤泥的物理力学性能,同时考虑工程经济性和大面积推广,通过添加低配比的水泥和生石灰来提高吹填土的强度,为实际工程的应用提供依据。本文采用单一水泥或生石灰以及双掺固化的方式,通过大量的室内试验,得到了7天、14天和28天的无侧限抗压强度值,分别分析了水泥、生石灰以及双掺的掺量和养护龄期对固化土的无侧限抗压强度的影响,揭示了固化土的无侧限抗压强度与掺量之间的线性关系,明确了低配比下固化土的无侧限抗压强度与龄期的关系。此外,还探讨了水泥土和石灰土的强度增长差异。     

淤泥质土的固化机理研究

为了消除腐植酸对水泥固化处理淤泥质土的不利影响,阐述了淤泥质土中腐植酸的特性,探讨了腐植酸对水泥水化过程的影响机理,提出了从减薄黏土双电层厚度、添加膨胀组分、提高固化土早期强度、提高土壤pH值、裂解有机质大分子结构以及调节水泥离子和黏土颗粒的活性的角度固化淤泥质土的对策.抗压强度试验表明,三乙醇胺和氢氧化钠双掺效果优于单掺效果,不仅可以加速早期强度的增长,而且对后期强度发展有利;随着生石灰、高效减水剂、水玻璃和生石膏掺量的增加水泥固化土的强度均呈现先提高后降低的规律.正交试验得到了复合固化剂中各添加剂间的最优配比.强度对比试验表明,复合固化剂的固化强度优于单掺水泥和水泥复掺固化剂SN201的固化效果,充分验证了其在强度提高方面的优越性.     

化学固化对淤泥颗粒粒径及含水率影响的试验研究

以水泥、石灰和粉煤灰为固化材料,按照正交方法设计配合比,进行了淤泥的固化试验,通过测试固化淤泥的颗粒级配及含水率,研究了淤泥固化后其颗粒粒径分布及含水率的变化,探讨了固化材料中的各组分对淤泥固化效果的影响。结果发现,粉煤灰最有利于淤泥内部自由水和吸附水的减少,而石灰对于增大粒径效果最明显。淤泥经化学固化后,粘粒含量从34%降低到1%以下,强度稳定性和耐水性大大提高。     

固化疏浚淤泥作路基材料工程特性试验研究

为了探讨粉煤灰和工业矿粉固化疏浚淤泥作路基材料的可行性,通过一系列室内实验研究了不同固化剂配比对固化淤泥击实特性、水稳定性、承载力和抗剪强度的影响。实验结果表明,不同固化剂配比下固化淤泥的最大干密度均超过1.50 g/cm³,最优含水率约为20~21%;淤泥固化处理后浸水4 d的膨胀率均不超过1.1%,水稳性大幅提升;矿粉含量越高,粉煤灰含量越低,CBR（California Bearing Ratio）值越高,土样的承载力越高,抗剪强度也越高。不同工况浸水4 d的CBR值均达到了较高的水平,工况SD10FA20MP（淤泥：粉煤灰：矿粉=7：1：2）CBR值最高,达到了34.8%,是规范中高速、一级公路路基填料要求最低CBR值的4.35倍,作路基填料使用可行。     

利用垃圾焚烧飞灰固化污染底泥的实验研究

为探讨利用垃圾焚烧飞灰代替水泥进行污染底泥固化的可行性,研究了不同配比的底泥、水泥、垃圾焚烧飞灰的固化体抗压强度及浸出毒性.结果表明：固化剂中用20%的垃圾焚烧飞灰替代10%的水泥配置的固化体7.d,其抗压强度可达0.24.MPa,重金属浸出浓度低于毒性标准,固化体可进入固废填埋场填埋处置.     

水泥固化温州污染土的力学性质和微观结构特性

在不同水泥掺量和龄期条件下对NaCl、油脂、Pb（NO₃）₂污染的温州软土进行水泥固化处理后,土体的强度得到改善。为进一步得出水泥固化处理对于不同污染土的处理效果,对水泥固化稳定不同的污染土进行了无侧限抗压强度试验和微观结构研究。分析了不同污染物类型、污染物掺入量、水泥掺入量以及养护龄期对水泥固化污染土强度特性的影响以及不同污染物浓度下水泥固化土微观结构的差异。试验结果表明：NaCl在一定范围内促进了水泥固化土早期强度的提高;油脂使水泥固化土的强度明显降低,压缩性增大;Pb（NO₃）₂掺入到土体中后,水泥固化土的强度总体上略有降低,掺入量与强度之间大致呈线性关系。随着水泥掺入量及龄期的增加,水泥固化污染土的强度会有显著提高。扫描电镜（SEM）结果分析得出：由于污染物的作用,污染物浓度的增加使固化土中孔隙增多,结构变得疏松。     

疏浚淤泥生石灰-磷石膏材料化处理效果

利用生石灰和工业废料磷石膏组成复合材料化剂,对不同初始含水率的疏浚淤泥进行材料化处理,使其成为工程填土材料,研究磷石膏作为材料化剂辅助添加剂的效果及磷石膏部分替代生石灰的可行性.试验结果表明:磷石膏的加入,短期内相当于增加干料,可以提高材料化土的早期强度;随着龄期的增加,添加磷石膏的材料化土无侧限抗压强度增加率较单掺生石灰的材料化土有大幅提高;短期之内,生石灰-磷石膏材料化土的渗透性与单掺生石灰的淤泥材料化土的渗透性相比变化不大,随着龄期增大,生石灰-磷石膏复合材料化土的渗透性较单掺生石灰材料化土有所下降.     

污水处理厂污泥固化及影响因素的试验研究

通过对2种含水率的污水处理厂污泥采用石灰与粘土或水泥与粘土进行固化,测试不同龄期和掺量下固化污泥的无侧限抗压强度。研究发现：固化强度随龄期和掺量增大均增大,且相同条件下,水泥的固化效果要好于石灰,前者固化强度约是后者的2~5倍;龄期较短时,粘土对固化强度影响明显,龄期较长时,石灰或水泥的影响明显。短龄期内提高固化材料的掺量,对于强度提高不明显;污泥含水率由92.1%减小到53.1%时,强度增大2~10倍。最后,建立固化强度预测模型,预测含水率相近污泥的固化强度。     

Leaching behavior and mechanism of cement solidified heavy metal Pb in acid medium

The relationship between Pb leaching concentration and the solution’s pH with time was analyzed when cement in its solidified form was leached in an acid medium. The effects of the particle size of the solidified form, the cement adding method, and the hydration degree on Pb solidification were also investigated. The experimental results indicate that cement is quickly dissolved and hydrated in the acid medium, forming a C-S-H gel or silicic acid sol with good adsorption. When cement-Pb solidified form is leached in an acetate solution, the hydrated product erodes with time, so the Pb concentration increases slightly in the beginning. Then, some of the Pb ions are absorbed by the newly generated silicic acid sol, C-S-H. Others produce Pb(OH)₂ precipitation for secondary solidification, leading to a gradual decrease in the Pb concentration in a leaching time of more than two hours. Moreover, the particle size of the solidified form has important effects on the Pb dissolution. When the amount of added cement is low, with a pH of less than 9.5, the solidification affects the sequence of the original cement powder, the cement hydrated powder, and the cement-Pb solidified form. When the added amount of cement increases with a pH of more than 11, the effect of adding methods on solidification decreases, and the solidified form is a little better than others.