化学固化对淤泥颗粒粒径及含水率影响的试验研究.pdfVIP

浙江理工大学学报，第25卷，第1期，2008年1月 Journal of Zhejiang Sci～Tech University V01．25，NO．1，Jan．2008 文章编号：1673—3851(2008)01—0038—03 化学固化对淤泥颗粒粒径及含水率影响的试验研究 杨云芳。陈 萍。施萍萍 (浙江理工大学建筑工程学院，杭州 310018) 摘 要：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。 关键词：颗分试验；含水率；黏粒；固化材料 中图分类号：TU528，1 文献标识码：A 0 引 言 淤泥的疏浚绝大多数采用机械开挖和水力吹填方法施工，所形成的疏浚泥的工程特性很差，主要表现为 含水率高，压缩性大，强度低，渗透性能差，排水固结缓慢，造成其工程特性差的根本原因在于疏浚泥的粘粒 含量太高。粘粒大多呈薄片状，其比表面积很大，且表面往往带有负电荷，会吸附带极性的水分子和水合阳 离子，以致在其表面形成一定厚度的吸附水层。吸附水的粘滞性较大，能动性较小，比较难以脱出(在1Oo～ 150℃下才能脱出)。 目前国内外淤泥固化处理技术主要包括3类：物理脱水固结、高温熔解粘结和化学固化[1]。化学固化技 术是向淤泥中添加固化材料，通过搅拌混合、养护，使淤泥、水、固化材料之间发生一系列的水解和水化反应， 在淤泥颗粒表面产生胶凝物质，使淤泥颗粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。另外，具有胶凝性质的水化 产物在淤泥颗粒之间形成了网状结构，即构成了骨架，结晶类的水化产物则填充网状结构的孔隙，待硬化后 淤泥便具备了一定的结构强度。显然，化学固化处理不仅可以增大淤泥颗粒的粒径，还通过固化材料的水化 作用有效降低淤泥的含水率，另外，包裹着淤泥颗粒的凝结硬化壳可有效降低其中污染物质的活性，从而起 到一定的“减污”作用。 从已开展的淤泥固化研究来看，一般从力学性能方面研究其固化效果 2 ]，固化的目的一般是达到较高 的固化强度，导致的结果一般是水泥用量较大，固化成本较高，不适合经济可行的原则。本文考虑从改善固 化土的颗粒级配角度探讨固化效果，以及固化土作为填土材料使用的可能性。 1 试验方案 试验所用淤泥取自宁波某人海口的疏浚淤泥，该淤泥的天然含水率为80 ，土颗粒的密度为2．687 g／cm3。 根据颗分试验及液塑限试验结果，该淤泥为粉质粘土，其中粒径小于0．005 mm的粘粒为34 。 1．1 固化材料的选择及试验配合比的确定 供选的固化材料包括水泥、粉煤灰、石灰及石膏，考虑到经济性及环保性，配方组成中以粉煤灰为主，水 收稿日期：2007～09—07 基金项目：浙江省自然科学基金资助项目(Y104625)，浙江省教育厅资助项目(0614122--F) 作者简介：杨云芳(1957～ )，女，浙江义乌人，副教授，主要从事土木工程的研究。 第1期 杨云芳等：化学固化对淤泥颗粒粒径及含水率影响的试验研究 泥掺量尽量少。粉煤灰的活性要尽量发挥，必须考虑使用粉煤灰激发剂。首选石膏和石灰两种材料作为粉 煤灰的激发剂，通过比对试验发现，以石灰为激发剂，淤泥的固化效果更好，并且石灰对淤泥颗粒粒径的增大 有好处，故决定采用石灰。因为生石灰遇水发生反应生成熟石灰，反应过程中将吸收水并放出热量，对淤泥 的固化更加有利。故决定采用磨细的生石灰粉作为固化材料的组成之一。 试验所用粉煤灰为杭州半山火电厂生产的统灰，水泥为钱潮水泥厂生产的普硅42．5。 1．2 试样的制备及试验方法 本试验采用3因素3水平的正交试验方案，具体见表 1。 往淤泥中按比例加入固化剂各组分，通过自制的搅拌机充 表 1 试验方案 分搅拌均匀，分别装入可密封的塑料容器中。置于试验室内自