水泥-水玻璃固化東湖淤泥的室內(nèi)試驗研究.pdf

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1、第44卷第24期人民長江Vo1．44．No．242013年12月YangtzeRiverDee．，2013文章編號：1001—4179(2013)24—0045—04水泥一水玻璃固化東湖淤泥的室內(nèi)試驗研究程福周，雷學(xué)文，孟慶山，李享(1．武漢科技大學(xué)城市建設(shè)學(xué)院，湖北武漢430065；2．中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點試驗室，湖北武漢430071；3．成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院建筑工程系，四川成都610100)摘要：為了探究處理武漢城中湖大量淤泥的方法，采用水泥與水玻璃(硅酸鈉的水溶液)作為固化劑，從硅酸鈉摻入比、水泥摻入比、齡期和應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)

2、系入手，對100多組具有不同水泥摻入比、硅酸鈉摻入比的淤泥固化土試樣進(jìn)行了室內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。結(jié)果表明：硅酸鈉對增強(qiáng)淤泥固化土的強(qiáng)度作用明顯，最高可以達(dá)到同等條件下未摻硅酸鈉時的3．6倍，水泥摻入比一定時，存在最佳硅酸鈉摻入比；硅酸鈉摻入比一定時，淤泥固化土強(qiáng)度隨水泥摻入比的增大而增大；淤泥固化土強(qiáng)度與齡期呈近似線性關(guān)系；固化土的應(yīng)力一應(yīng)變曲線呈應(yīng)變軟化型，具有明顯的應(yīng)力峰值點，表現(xiàn)為脆性破壞。關(guān)鍵詞：疏浚淤泥；固化土；水泥一水玻璃；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度；應(yīng)力一應(yīng)變中圖法分類號：P642文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A目前，武漢市38個城中湖淤積嚴(yán)重，疏浚湖泊底側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗

3、、三軸剪切試驗、SEM、XRD等方法泥是控制內(nèi)源污染最直接最有效的途徑，武漢市《中開展對淤泥的固化研究。心城區(qū)湖泊保護(hù)規(guī)劃》計劃到2020年，38個城中湖共另外，在將水泥作為主固化劑的基礎(chǔ)上，添加一些需完成清污約630萬m，疏浚淤泥量大。湖泊疏浚淤摻量較小的外加劑對淤泥進(jìn)行固化也取得了良好的效泥處理方法有物理處理、熱處理和化學(xué)處理3種，其中果。蒲凡等在用水泥處理海涂淤泥時加入NaOH使化學(xué)處理方法就是向淤泥中添加固化材料，通過攪拌水泥水化反應(yīng)處在堿性環(huán)境中，可以取得比只用水泥混合、養(yǎng)護(hù)，使淤泥、水、固化材料之間發(fā)生一系列水解固化更好的效果。賈尚華等在用水泥固

4、化粉質(zhì)黏和水化反應(yīng)，在淤泥顆粒表面產(chǎn)生膠凝物質(zhì)，使淤泥顆土?xí)r加入碳酸鈉，總結(jié)出隨碳酸鈉摻量的增大，水泥土粒具備一定的水穩(wěn)定性和強(qiáng)度穩(wěn)定性。另外，具有膠強(qiáng)度先增大后降低。碳酸鈉同時具有促進(jìn)水泥土中水凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物在淤泥顆粒之間形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，泥水化作用和降低水泥土中Ca(OH)，濃度，從而抑制即構(gòu)成了骨架，結(jié)晶內(nèi)的水化產(chǎn)物則填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸凝膠轉(zhuǎn)化為沉淀的雙重作用?？紫?，待硬化后淤泥便具備了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。由于淤泥的形成條件和所處環(huán)境不同，其物理化最初傳統(tǒng)固化材料的研究對象僅局限于水泥，隨學(xué)成分存在差異，因此，對于固化材料的種類要求和配著工程規(guī)模的擴(kuò)大，需

5、要進(jìn)行固化處理的淤泥量越來比也存在較大區(qū)別。武漢東湖是全國最大的城市越大，單純的添加水泥不僅造價過高，而且加固效果也淡水湖，湖底污泥平均厚度為1．06m，最深污泥厚度不理想。研究者和工程界在復(fù)合型固化材料方面進(jìn)行達(dá)4m，污泥總量達(dá)到3522萬M，疏浚費用超過10了大量的研究。孟慶山?、姚沖、邵玉芳等在億元。解決城市疏浚淤泥占用土地的還原利用和環(huán)境以水泥作為主固化劑的基礎(chǔ)上，將一些工業(yè)廢料例如保護(hù)問題，是使疏浚污泥變“廢”為“寶”的關(guān)鍵，對環(huán)粉煤灰、石灰、鋼渣、石膏等作為輔助固化材料，利用無境保護(hù)和資源再利用具有重要意義。本文在以水收稿日期：2013—07—1

6、8基金項目：湖北省自然科學(xué)基金青年杰出人才項目(2011CDA105)作者簡介：程福周，男，碩士研究生，主要從事湖泊環(huán)保疏浚、淤泥加固方面的研究。E—mail：1459024673@qq．tom46人民長江2013正泥作為主固化劑的基礎(chǔ)上，加入水玻璃外加劑進(jìn)行室結(jié)果取其平均值。內(nèi)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，從硅酸鈉摻人比、水泥摻人2試驗結(jié)果分析比、齡期、應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系等方面，對水泥一水玻璃固化東湖淤泥的效果進(jìn)行了研究。2．1固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及其影響因素1試驗材料與方法無側(cè)限抗壓強(qiáng)度是固化土最基本最重要的力學(xué)指標(biāo)。影響固化土強(qiáng)度的因素有很多，包括水泥摻人比、1．

7、1試驗材料養(yǎng)護(hù)齡期、成型密度、含水率、外加劑等，本文著重分析試驗所用淤泥取自武漢東湖，為疏浚淤泥，在試驗硅酸鈉摻人比、水泥摻入比和齡期對固化土強(qiáng)度的影前將取來的土樣自然風(fēng)干，用橡膠榔頭擊碎。東湖底響。泥是一種以含水鋁硅酸鹽為主，由礦物巖石碎屑和有(1)硅酸鈉摻人比對固化土28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)機(jī)腐化物等組成的混合物，礦物晶體中含有長石等多度的影響。不同水泥摻入比下，固化土28d無側(cè)限抗種熔劑型礦物和有機(jī)物質(zhì)。底泥含水率為85．48％～壓強(qiáng)度隨硅酸鈉摻人比變化曲線如圖1所示。硅酸鈉89．72％，有機(jī)質(zhì)含量為1．1％，相對密度為1．2，液限摻人對固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

8、是否有影響如表2所為65．34％，粉粒含量為42．9