淤泥常溫固化及其力學(xué)性能研究.pdf

1、淤泥具有高含水率、高流動性等缺點，很難被直接利用，且淤泥會對環(huán)境造成污染，如何將淤泥變廢為寶進行資源化利用，勢必成為當(dāng)務(wù)之急。淤泥的化學(xué)固化是目前使用最多的一種處置淤泥的方法，國外的化學(xué)固化劑雖已經(jīng)發(fā)展成熟但是造價都很高，從我國的國情出發(fā)，研究低成本高性能的淤泥固化劑具有重要的意義。
　　本文利用無側(cè)限抗壓等測試方法研究了固化劑種類與摻量對淤泥常溫固化性能的影響，并基于正交試驗優(yōu)化得到了固化劑最優(yōu)組成，同時通過三軸試驗研究了固化淤

2、泥的抗剪切破壞行為。
　　以水泥、生石灰、生石膏和水玻璃為主要固化劑，通過單摻試驗研究了固化劑的固化性能。研究結(jié)果表明，試驗摻量范圍內(nèi)，對于水泥和水玻璃，固化淤泥的無側(cè)限抗壓強度隨水泥和水玻璃摻量的增加呈線性增加，對于石灰、石膏和高錳酸鉀，在一定摻量范圍內(nèi)（石膏摻量2％以內(nèi)、石灰摻量在2％以內(nèi)、高錳酸鉀摻量在1.5％以內(nèi)），淤泥無側(cè)限抗壓強度隨固化劑摻量的增加而增加，當(dāng)石膏和石灰摻量超過2％、高錳酸鉀超過1.5％時，強度隨著摻量增

3、加呈降低趨勢。減水劑摻量在1.5％以內(nèi)時，淤泥無側(cè)限抗壓強度隨減水劑摻量的增加而增加，當(dāng)摻量超過1.5％時，強度隨著摻量的增加呈降低的趨勢。
　　以淤泥7d、28d無側(cè)限抗壓強度為評價指標，通過正交試驗分析，得到各固化劑最優(yōu)組合為:水泥18％、減水劑1.5％、水玻璃5％、石膏2％、石灰6％。取代號GX04固化劑。
　　通過無側(cè)限抗壓試驗來分析淤泥固化的強度與養(yǎng)護齡期、GX04固化劑和水泥固化劑摻量之間的關(guān)系。研究表明，隨著水

4、泥摻量的增加，淤泥固化的強度也逐漸增加，但是水泥摻量小于2％時，強度增長不明顯。隨著齡期的增長，固化淤泥的強度也隨之增長，7d養(yǎng)護齡期時，由于各種固化劑的水化反應(yīng)不充分，強度增長比較慢，齡期在7d-28d時強度增長比較快，齡期超過90d，強度還有增長的趨勢。隨著GX04固化劑摻量的增加，固化淤泥的強度也逐漸增長，當(dāng)GX04固化劑摻量為2％時，強度增長比較緩慢。說明GX04固化劑的摻入對促進固化淤泥強度的增長更有優(yōu)勢。
　　通過三軸

5、壓縮試驗分析了固化淤泥的變形破壞模式，結(jié)果表明，淤泥固化的破壞模式有應(yīng)變硬化型、理想彈塑型、應(yīng)變軟化型三種，具體破壞形式與固化劑摻量和圍壓的大小有關(guān)。且單摻水泥的試驗方案，淤泥經(jīng)過固化后，有效內(nèi)摩擦角的范圍在11°～18°之間;摻入GX04固化劑的試驗方案，有效內(nèi)摩擦角的范圍在16°～21°之間，有效粘聚力增長也比較迅速，相對于水泥固化劑的試組，內(nèi)摩擦角和粘聚力都有了較大的改善。且通過滲透試驗可知，GX04固化后的淤泥其抗?jié)B性能明顯優(yōu)于

6、水泥固化劑固化的淤泥。
　　利用水泥和GX04固化淤泥制備免燒磚，試驗表明制備免燒磚最適宜的水料比為10％，成型壓力10MPa～20MPa時，免燒磚的抗壓強度均達到燒結(jié)普通磚MU15以上的要求。水泥作為固化劑，制備免燒磚其最適宜的配比為水泥摻量42％，GX04作為固化劑，制備免燒磚其最適宜的配比為水泥摻量38％～42％。在該配比作用下制備的免燒磚凍融循環(huán)質(zhì)量損失率和強度損失率均達到了要求。GX04固化劑淤泥制備免燒磚比水泥固化劑更