新型磷基固化剂固化稳定化电镀工业污染黏土现场试验研究

针对某电镀工业重金属污染黏土固化稳定化修复工程开展了现场试验研究,分析养护1d、7d、28d后固化黏土的重金属浸出毒性、酸碱度(pH)、干密度(ρd)、贯入指数(DCPI)及回弹模量(EPFWD)等特性,并与水泥(PC)固化黏土进行比较,研究新型磷基固化剂SPC固化污染黏土的工程和环境特性。结果表明,SPC和PC能显著降低污染黏土重金属的浸出浓度,并满足地下水IV类质量标准(GB/T 14848-2017)的限制要求;相同龄期下SPC固化黏土的重金属浸出浓度低于PC固化黏土。SPC和PC能改善固化黏土的酸碱度,SPC固化黏土的pH值低于PC固化黏土;养护28d后,固化剂SPC和水泥固化黏土的pH分别为7.99和9.76。SPC和PC能显著提高污染黏土的强度和动态回弹模量,而SPC固化黏土的强度和动态回弹模量低于PC固化黏土。     

重金属污染场地原位固化稳定化修复试验研究

以甘肃省某铅锌冶炼厂高浓度铅(Pb)、锌(Zn)和镉(Cd)复合污染场地为对象,开展新型固化剂SPC原位固化稳定化(S/S)技术修复现场试验研究。进行含水率、p H值、浸出毒性和重金属形态分布和动力锥贯入试验,以考察修复前后污染土理化、浸出及强度特性变化,评价SPC原位S/S技术的修复效果,并初步探讨相关机制。试验结果表明SPC原位S/S技术能显著降低污染土含水率,提高其p H值;修复后Pb,Zn和Cd浸出浓度值显著降低,且均能满足相应限值要求;SPC修复能够有效降低土中重金属弱酸提取态含量,并将其转化为残渣态,同时显著提高土层贯入阻力值。提高SPC掺量可进一步增强其对污染土的修复效果。     

碱激发水泥固化稳定重金属污染土的强度和浸出特性试验研究

以固化重金属工业污染土为研究对象,采用两种碱激发水泥固化剂(A、B)对重金属污染土进行固化稳定处理。选用pH值、无侧限抗压强度试验、浸出和形态提取试验分别研究固化剂掺量和养护龄期对固化土强度、浸出及赋存形态的影响规律。强度和浸出试验结果表明:由火碱、偏高龄土或由消石灰、泡花碱组成的两种碱激发剂与普通硅酸盐水泥构成的固化剂(A、B)均可以改善污染土的强度特性,降低重金属Cd、Pb、As、Zn的溶出,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,固化土A和B的强度、浸出及赋存形态均明显改善。但相同掺量和养护龄期条件下,固化土A的强度、溶出均好于固化土B。赋存形态试验结果表明:固化土A中Cd、Pb、As、Zn形态稳定性明显优于固化土B中的同类重金属,固化剂A可将污染土中的Cd、Pb、As、Zn从弱酸态向可氧化态和残渣态转化,而固化剂B可将污染土中的Cd、Pb、As、Zn从弱酸态向可还原态转化。固稳机制不同是固化土A、B的强度、浸出及赋存形态差异的根本原因。     

赤泥基固化剂固化/稳定铅锌镉污染土的强度及浸出特性研究

采用赤泥–磷石膏–水泥(RPPC)、赤泥–磷石膏–生石灰(RPCA)两种赤泥基固化剂以及普通水泥(PC)对人工制备的铅、锌、镉污染土进行固化/稳定化,进一步优化赤泥基固化剂的配比。对养护7和28d后的试样开展无侧限抗压强度、毒性浸出试验和pH梯度试验。研究发现,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,赤泥基固化剂固化样的无侧限抗压强度逐渐增加,且强度间差值逐渐增加。三种固化剂的固化样浸出液pH值均分布在7～9范围内。28 d养护龄期后,15%掺量的赤泥基固化剂均有较好的强度和固化效果。相较而言,RPPC固化剂比RPCA固化剂具有更好的固化/稳定化效果,其无侧限抗压强度较高,重金属浸出浓度较低。pH梯度试验结果表明,pH=8时RPPC固化样的重金属浸出浓度最低。不同的浸提剂pH值下,浸出浓度仍满足随掺量增加而增加的趋势。     

固化/稳定化和软土加固污染土的强度和浸出特性研究

研究了固化/稳定化和软土加固两种土壤搅拌技术修复英国Yorkshire郡的重金属及有机物复合污染土的强度和浸出特性。使用的固化剂为氧化镁和高炉矿渣。选取现场固化/稳定化和软土加固处理后取回实验室分别养护1.5 a和1a的试样,开展了无侧限抗压强度和浸出试验,研究了场地深度对两种技术处理复合污染土的强度和浸出特性的影响。研究结果表明,氧化镁–高炉矿渣可以显著提升污染土强度,固化土无侧限抗压强度均值均超过英国的设计值350 kPa;浸出结果表明修复后除部分样中Ni不达标,Cu和Pb的浸出浓度均达到英国饮用水标准。氧化镁和高炉矿渣联合使用可以有效固化Ni。相较于软土加固技术,固化/稳定化技术修复污染土pH值更高、Ni浸出浓度和有机物浸出浓度更低,在固化重金属和有机物复合污染土方面效果更加显著。场地深度对修复后污染土的性质影响微弱。     

活化钢渣在固化稳定化工业重金属污染土中的应用

针对钢渣基可持续型固化剂在工业重金属污染土固化稳定化的应用效果进行了试验研究,以重金属固定效率为评价标准,得到了磷酸盐活化钢渣的工艺参数。结果表明,磷酸二氢钾活化可以明显改善钢渣对重金属铅锌镉的固定效果。磷酸二氢钾和钢渣质量比为2%~4%时,通过湿法拌合、20℃风干制得的活化钢渣对重金属铅锌镉的固定效果最佳。并进一步以非活化钢渣作为对比,分析了活化钢渣固化铅锌镉污染土的环境安全及强度特性。结果表明,活化钢渣添加可以显著降低重金属铅锌镉的浸出浓度,提高污染土的pH值。活化钢渣的添加可以提高污染土的无侧限抗压强度,并随着固化剂的掺量的增加而增长;与未活化钢渣相比,钢渣的活化过程会削弱固化土的强度增加,而且固化剂掺加量越大削弱程度越大。     

水泥固化重金属污染土的淋滤特性试验研究

固化稳定法是目前处理重金属污染土场地的常用方法之一。经过处理后的污染土,不仅在强度上有所提高,而且重金属污染离子亦能被有效固化稳定下来。目前,这方面的研究成果主要集中在固化污染土的工程性质变化方面,而对固化土中的重金属离子的滤出特性研究较少。通过系统的室内试验,以经水泥固化后的铅和锌污染土为研究对象,着重研究固化污染土中重金属离子的淋滤特性。试验结果表明:水泥固化重金属污染土后,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,重金属的滤出率显著降低,并最终趋于稳定。在污染物掺量较低时,水泥对Pb2+的固化效果好于对Zn2+的固化效果;随着污染物掺量的增加,滤出液中Pb2+浓度的增幅要大于Zn2+浓度增幅。在污染物掺量较高时,水泥对Zn2+的固化效果好于对Pb2+的固化效果。     

水泥固化重金属污染土的淋滤特性试验研究

固化稳定法是目前处理重金属污染土场地的常用方法之一。经过处理后的污染土,不仅在强度上有所提高,而且重金属污染离子亦能被有效固化稳定下来。目前,这方面的研究成果主要集中在固化污染土的工程性质变化方面,而对固化土中的重金属离子的滤出特性研究较少。通过系统的室内试验,以经水泥固化后的铅和锌污染土为研究对象,着重研究固化污染土中重金属离子的淋滤特性。试验结果表明:水泥固化重金属污染土后,随着固化剂掺量和养护龄期的增加,重金属的滤出率显著降低,并最终趋于稳定。在污染物掺量较低时,水泥对Pb2+的固化效果好于对Zn2+的固化效果;随着污染物掺量的增加,滤出液中Pb2+浓度的增幅要大于Zn2+浓度增幅。在污染物掺量较高时,水泥对Zn2+的固化效果好于对Pb2+的固化效果。     

低碳固化剂修复重金属污染黏土的水动力参数测评

低碳修复剂研发与修复污染土的安全利用是推行污染场地绿色可持续修复的有效途径。以新型低碳钢渣基固化剂修复重金属镍（Ni）、锌（Zn）污染土为研究对象,通过柱状柔性壁渗透试验,采用溶质浸出质量比法测评了污染土修复前后的土水动力弥散系数。结果表明：固化土样渗透液重金属浓度显著低于污染土样,满足IV类地下水环境质量要求;与污染土相比,固化土的水动力弥散系数降低约2个数量级。研究成果为新型低碳钢渣基固化剂的固化稳定化效果评价及固化土作为土工材料安全性评估提供指导。     

有机物污染场地浅层异位固化稳定化试验研究

以某化工企业有机物污染浅层土为对象,应用4种固化药剂进行固化稳定化修复对比研究。通过现场异位固化稳定化结合室内无侧限抗压强度、毒性浸出等试验,讨论了固化剂组份、龄期对其物理力学性质和浸出特性影响,并对比分析了其固化稳定化效果及机理。结果表明:随着养护时间增长,修复土p H值、毒性浸出溶液的有机物浓度降低,其中pH值由0 d的12.76~13.11降至28 d时的12.11~12.69,而有机物浸出浓度14d降幅在65%~100%间;干密度及无侧限抗压强度qu则稳步提高,其中干密度28 d增幅达14.4%~23.2%,而强度最大增加到122 k Pa。固化剂3和4修复污染土干密度较大,28 d密度超过1.37 g/cm~3,密实作用明显;添加固化剂会立即显著增大污染土pH值,其中固化剂4(电石渣+凹凸棒土)各龄期pH值明显大于其他剂型;各固化剂对不同有机污染物的稳定效果有所差别,但均能有效固化稳定化苯胺、2-氯酚、萘、苯、甲苯、邻-二甲苯;就污染物总体固化稳定化效果而言,含活性炭组分的固化剂1效果最为突出,其总稳定率接近100%;含水泥组分的固化剂2,3对土体的增强作用较好,其28 d强度可达109 k Pa以上。相较其他药剂,固化剂4在成本、能耗及污染物排放方面表现最优,且能较好满足场地修复对有机物稳定率及强度的要求,综合效果最佳,为优选的最佳剂型。     

固化粉土小应变剪切模量与强度增长相关性研究

小应变剪切模量和无侧限抗压强度是表征固化土刚度和强度特性的两个重要参数。简要介绍了弯曲元测试技术的原理及其在试验中存在的问题,采用压电陶瓷弯曲元测试技术对水泥和木质素固化剂固化粉土试样在不同养护龄期下的小应变剪切模量进行了测试,同时对相应龄期下试样进行了常规无侧限抗压强度试验,通过引入归一化参数G28和UCS28对不同固化土的小应变剪切模量和无侧限抗压强度之间的相关关系进行分析,提出了固化土刚度与强度的相关性模型,可为地基处理中固化土的无损测试与加固效果评价提供新的方法。结果表明,水泥、木质素固化粉土的小应变剪切模量随养护龄期增加而增加,养护龄期28 d内增长显著,28 d后增长趋于平稳;相同类型固化土不论固化剂掺量多少,其小应变剪切模量随养护时间的发展在本质上是相同的;固化土归一化无侧限抗压强度表现出与小应变剪切模量相似的发展趋势;提出的固化土归一化模型可作为一种土体强度无损检测的新方法。     

氧化镁活性对碳化固化效果影响研究

碳化固化技术是近年来提出的一种低碳搅拌处理软弱土创新技术。该技术先采用Mg O水泥与土进行搅拌,再利用CO2对之进行碳化,以达到快速提高强度的目的。针对Mg O活性对碳化固化的影响规律进行了室内试验研究,并分析了其微观机理。结果表明:试样能在3~6 h内完成大部分碳化,碳化24 h后达到稳定,氧化镁活性对碳化固化效果有显著影响,具体表现为氧化镁活性越高,试样碳化后碳化度越高、碳化产物越多、孔隙体积越小、微观结构越密实;试样碳化后体积明显增长,但氧化镁活性对体积变化影响不大,3种氧化镁试样体积膨胀均为16%左右;氧化镁活性越高试样强度越大,高活性氧化镁试样碳化6 h的强度可达标准养护28 d水泥土强度,稳定强度达到2.5 MPa,而低活性氧化镁试样强度仅为0.5 MPa;试样碳化稳定后高活性试样p H值为9.6,低活性试样p H值为9.0,均低于水泥土p H值。     

约束固化土承载特性和机理初探

将液性指数为0.26~1.19的土样与含不同比例膨胀组分的固化剂拌合制备固化土,并填充于约束刚度不同、外径11 cm、高20 cm的PVC筒中养护成型。测定固化土养护期间约束体的环向应变。分别对去除约束体的无约束固化土和带约束体的约束固化土进行轴压试验,测定试件的环向应变、竖向位移与荷载的关系。得出以下结论：①在固化剂掺量相等的条件下,约束固化土的极限承载力约为常规无约束固化土的5倍;根据约束固化土极限承载力和核芯固化土面积计算的视强度可达30 MPa以上。②将约束体和膨胀性固化剂结合,可提高膨胀组分的比例以提高AFt 的生成量、提高孔隙填充率,从而提高核芯固化土强度;AFt 的膨胀给核芯固化土施加预压应力,进一步提高约束体对核芯固化土的约束能力;这些效应的综合作用使约束固化土获得更高的承载力。③约束固化土荷载-位移曲线呈现斜率较大的线性阶段,近似线性、斜率较小的阶段2,斜率几乎为零的阶段3。④约束固化土在线性阶段,主要由结构保持整体性的核芯固化土承受荷载;阶段2,固化土结构逐步解体,约束体承受的荷载逐步增加;约束固化土破坏均因约束体失效。     

水泥加固酸污染土无侧限强度特征

污染土是利用水泥固化处理后,土体的强度得到提高。针对该项技术,采用水泥固化法处理酸污染土,通过两种试验方案,对水泥加固酸污染土的无侧限抗压强度特性进行研究。试验所用酸污染土用浓硫酸配置人工制备而成,并考虑了不同水泥掺量、不同硫酸浓度和不同龄期对水泥加固酸污染土强度的影响。试验表明:水泥固化酸污染土的强度与水泥掺量和硫酸含量有密切关系,二者共同作用决定其强度的变化。在一定硫酸浓度(2~16g/kg)条件下,伴随硫酸含量的升高,水泥掺量较低时,无侧限抗压强度整体呈明显下降的趋势;水泥掺量较高时,无侧限抗压强度呈缓慢上升的趋势。随着水泥掺量提高,土样的无侧限抗压强度达到峰值时所对应的硫酸含量也逐渐变大。     

电石渣改良路基过湿土的微观机制研究

 为揭示电石渣改良路基过湿土的强度增长机制,通过无侧限抗压强度、酸碱度、压汞和热重分析试验,从微观角度出发,探讨改良土强度与pH值、孔径分布、火山灰反应产物含量的内在联系,并与石灰改良土进行比较。结果表明,电石渣改良路基过湿土早期强度与生石灰改良土接近,而后期强度为生石灰改良土的1.05～1.16倍;电石渣细粒含量约为生石灰的1.72倍,比表面积大5倍,可保障电石渣与土颗粒接触更充分;电石渣活性Al,Si成分含量约为生石灰的1.71倍,且电石渣改良土pH值可维持在12.4～12.6(而生石灰改良土pH值低于12.4),为火山灰反应提供较好的碱性环境,水化反应更持久;28和120 d龄期时,电石渣改良土的火山灰反应产物含量约为生石灰改良土的1.06和1.10倍,且微孔隙(＜0.007 μm)和小孔隙(0.007～0.900 μm)的体积百分比之和分别约为生石灰改良土的1.05和1.23倍,结构更致密。     

滨海盐渍土作公路路基填料试验研究

滨海盐渍土是一种特殊土,具有溶陷、腐蚀等不良工程特性,如何将其作为资源用于公路路基填料已成为滨海地区交通建设发展中的重要岩土工程问题之一。从滨海盐渍土的工程应用角度出发,利用石灰、水泥和新型高分子固化材料SH对其进行固化试验研究,并分析探讨了龄期、制样用水、浸泡用水和土中含盐量对固化盐渍土强度的影响及其水稳性。试验结果表明:滨海盐渍土经石灰、水泥和SH综合固化处理后,其强度和水稳性能达到规范要求,可以用作公路路基填料。