淤泥水泥基復合固化劑配比試驗及固化土性能研究

發布時間：2020-11-20 00:14

　　隨著河湖治理以及航道疏浚等清淤工程的開展,淤泥的產量與日俱增。淤泥含水率高、強度低、黏度大且污染物較多,如不能及時有效處理,不僅占用土地資源,還會對環境造成嚴重的二次污染。淤泥固化是淤泥資源化最佳利用技術之一,固化劑的選擇能有效改善淤泥的性能,提高淤泥的力學強度,穩定淤泥中的污染物質。本文選取水泥為主固化劑,粉煤灰、聚羧酸高效減水劑、鋁酸鈣及鈣基膨潤土為添加劑固化淤泥,確定其最優配比,得到水泥基復合加固材料(簡稱復合固化劑);通過掃描電鏡試驗對復合固化土(添加復合固化劑后的淤泥)的微觀結構進行描述;利用響應面分析,探究淤泥含水率、淤泥有機質含量及復合固化劑摻量對固化土強度的影響效果及規律;對比分析了水泥固化土(添加水泥后的淤泥)和復合固化土浸出液總氮(TN)、總磷(TP)、化學需氧量(COD)、電導率及pH值。主要內容包括以下幾個方面:(1)考察了不同固化材料及養護齡期下固化土的無側限抗壓強度、含水率、電導率和pH的變化及規律,得出了復合固化劑的最優配比。結果表明,水泥、粉煤灰、聚羧酸高效減水劑、鈣基膨潤土及鋁酸鈣都存在最佳摻量范圍(水泥為10%～30%,粉煤灰5%～15%,聚羧酸高效減水劑0.1%～0.2%,鋁酸鈣1%～4%,鈣基膨潤土2%～8%);復合固化劑的最優配比為水泥:粉煤灰:聚羧酸高效減水劑:鋁酸鈣:鈣基膨潤土22:5:0.2:2:6。(2)考察了淤泥有機質含量、淤泥含水率對固化土的強度影響效果。結果表明,28天(d)養護齡期下,當有機質含量增加至10%時,水泥固化土的強度損失率為39.49%,復合固化土的強度損失率為17.1%;當淤泥含水率增加至70%時,水泥固化土的強度損失率為37.17%,復合固化土的強度損失率為16.05%,說明復合固化劑較水泥更能消除有機質和含水率變化對固化土無側限抗壓強度帶來的影響;利用響應面分析方法,深入分析了復合固化劑摻量、淤泥有機質含量以及淤泥含水率對固化土無側限抗壓強度的作用規律,建立了 14 d和28 d養護齡期下三者間的強度預測模型。(3)研究了不同水泥和復合固化劑摻量及不同養護齡期下固化土環境特性,重點分析了固化土浸出液TP值、TN值、COD值、電導率值以及pH值的變化規律。結果表明,固化技術在一定程度上可以穩定淤泥中的污染物質;復合固化土浸出液的COD、TN、TP、pH及電導率值隨復合固化劑摻量和養護齡期的增加而大致呈下降的趨勢,其值小于水泥固化土,說明復合固化劑在降低堿度,穩定淤泥中有機質以及氮磷污染物的作用較水泥優越。(4)采用掃描電鏡法研究復合固化土的微觀結構,分析了復合固化土中水化物質的生成。掃描電鏡圖像顯示,復合固化劑可以改善淤泥的微觀結構,與原狀淤泥相比,復合固化土顆粒之間凝聚作用明顯,且隨著固化劑摻量的增加,生成了網狀、粗棒體狀等凝膠物質,使得固化土強度增加。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU52
【部分圖文】：

曲線,累計分布,成分,曲線

干、磨碎后過２ｍｍ篩，取篩下的淤泥，充分拌勻，在試驗的前一天，測定其風干相對??含水率，之后放入密封袋備用。用ＭＡＳＴＥＲＳＩＺＥＲ３０００型超高速智能粒度分析儀測定??淤泥粒徑組成（圖２－１），顆粒大小主要集中在１？１００?ｐｍ，淤泥顆粒由黏粒、粉粒和細??砂組成。??一—■￣■￣－—????一?８０－?／??￡?／??ｍ?ｎ??Ｓ?６０－?／??Ｉ?．?／??■?：??ｉ?：??銬?：??ｆ?２０－：??＇Ｉ??〇?＊?＇?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?＇?！?＇?Ｉ?＇??０?１００?２００?３００?４００?５００?６００??粒徑（Ｍｍ）??圖２－１?土的粒度成分累計分布曲線??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｇｒａｉｎ?ｓｉｚｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｏｉｌ??２．１．２固化材料的選擇??針對淤泥的特性，以及降低固化土對環境的二次污染問題，在水泥固化土的基礎上，??我們提

場發射掃描電鏡,試樣

小塊的固化土（長ｘ寬ｘ高大概為１０ｍｍｘ５ｍｍ＞＜５ｍｒｎ左右）放入供箱中，溫度設置為??１０５°Ｃ？１ＫＴＣ，烘千時間不得少于１２ｈ。烘干過后進行真空低溫處理，去除試樣中多余??的水分，最后經過噴金處理后進行電鏡掃描獲取微觀結構信息，試驗儀器見圖２－２，鍍??金試樣見圖２－３。??圖２－２?Ｈｉｔａｃｈｉ?ＳＵ?８２２０場發射掃描電鏡?圖２－３鍍金試樣??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｈｉｔａｃｈｉ?ＳＵ?８２２０?ｌａｕｎｃｈ?ＳＥＭ?Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｇｏｌｄ－ｐｌａｔｅｄ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ??１３??

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