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(dòng)性等缺點(diǎn)，很難被直接利用，且淤泥會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，如何將淤泥變廢為寶進(jìn)行資源化利用，勢(shì)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(jià)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(cè)試方法研究了固化劑種類與摻量對(duì)淤泥常溫固化性能的影響，并基于正交試驗(yàn)優(yōu)化得到了固化劑最優(yōu)組成，同時(shí)通過三軸試驗(yàn)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(yàn)研究了固化劑的固化性能。研究結(jié)果表明，試驗(yàn)摻量范圍內(nèi)，對(duì)于水泥和水玻璃，固化淤泥的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨水泥和水玻璃摻量的增加呈線性增加，對(duì)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(qiáng)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(shí)，強(qiáng)度隨著摻量增

3、加呈降低趨勢(shì)。減水劑摻量在1.5％以內(nèi)時(shí)，淤泥無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨減水劑摻量的增加而增加，當(dāng)摻量超過1.5％時(shí)，強(qiáng)度隨著摻量的增加呈降低的趨勢(shì)。
　　以淤泥7d、28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，通過正交試驗(yàn)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(hào)GX04固化劑。
　　通過無側(cè)限抗壓試驗(yàn)來分析淤泥固化的強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)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(qiáng)度也逐漸增加，但是水泥摻量小于2％時(shí)，強(qiáng)度增長不明顯。隨著齡期的增長，固化淤泥的強(qiáng)度也隨之增長，7d養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，由于各種固化劑的水化反應(yīng)不充分，強(qiáng)度增長比較慢，齡期在7d-28d時(shí)強(qiáng)度增長比較快，齡期超過90d，強(qiáng)度還有增長的趨勢(shì)。隨著GX04固化劑摻量的增加，固化淤泥的強(qiáng)度也逐漸增長，當(dāng)GX04固化劑摻量為2％時(shí)，強(qiáng)度增長比較緩慢。說明GX04固化劑的摻入對(duì)促進(jìn)固化淤泥強(qiáng)度的增長更有優(yōu)勢(shì)。
　　通過三軸

5、壓縮試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(duì)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(yàn)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(yàn)表明制備免燒磚最適宜的水料比為10％，成型壓力10MPa～20MPa時(shí)，免燒磚的抗壓強(qiáng)度均達(dá)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(qiáng)度損失率均達(dá)到了要求。GX04固化劑淤泥制備免燒磚比水泥固化劑更