淤泥水泥基復合固化劑配比試驗及固化土性能研究

發(fā)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(chǎn)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(huán)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(shù)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(wěn)定淤泥中的污染物質(zhì)。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(yōu)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(jié)構(gòu)進行描述;利用響應面分析,探究淤泥含水率、淤泥有機質(zhì)含量及復合固化劑摻量對固化土強度的影響效果及規(guī)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(nèi)容包括以下幾個方面:(1)考察了不同固化材料及養(yǎng)護齡期下固化土的無側(cè)限抗壓強度、含水率、電導率和pH的變化及規(guī)律,得出了復合固化劑的最優(yōu)配比。結(jié)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(yōu)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(zhì)含量、淤泥含水率對固化土的強度影響效果。結(jié)果表明,28天(d)養(yǎng)護齡期下,當有機質(zhì)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(zhì)和含水率變化對固化土無側(cè)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(zhì)含量以及淤泥含水率對固化土無側(cè)限抗壓強度的作用規(guī)律,建立了 14 d和28 d養(yǎng)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(yǎng)護齡期下固化土環(huán)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(guī)律。結(jié)果表明,固化技術(shù)在一定程度上可以穩(wěn)定淤泥中的污染物質(zhì);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(yǎng)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(wěn)定淤泥中有機質(zhì)以及氮磷污染物的作用較水泥優(yōu)越。(4)采用掃描電鏡法研究復合固化土的微觀結(jié)構(gòu),分析了復合固化土中水化物質(zhì)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(jié)構(gòu),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(wǎng)狀、粗棒體狀等凝膠物質(zhì),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(huán)境的二次污染問題，在水泥固化土的基礎上，??我們提

場發(fā)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(jīng)過噴金處理后進行電鏡掃描獲取微觀結(jié)構(gòu)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(fā)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??

試樣,真空低溫,溫度設置,固化土