水泥-水玻璃固化东湖淤泥的室内试验研究.pdf

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1、第44卷第24期人民长江Vo1．44．No．242013年12月YangtzeRiverDee．，2013文章编号：1001—4179(2013)24—0045—04水泥一水玻璃固化东湖淤泥的室内试验研究程福周，雷学文，孟庆山，李享(1．武汉科技大学城市建设学院，湖北武汉430065；2．中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点试验室，湖北武汉430071；3．成都航空职业技术学院建筑工程系，四川成都610100)摘要：为了探究处理武汉城中湖大量淤泥的方法，采用水泥与水玻璃(硅酸钠的水溶液)作为固化剂，从硅酸钠掺入比、水泥掺入比、龄期和应力一应变关

2、系入手，对100多组具有不同水泥掺入比、硅酸钠掺入比的淤泥固化土试样进行了室内无侧限抗压强度试验。结果表明：硅酸钠对增强淤泥固化土的强度作用明显，最高可以达到同等条件下未掺硅酸钠时的3．6倍，水泥掺入比一定时，存在最佳硅酸钠掺入比；硅酸钠掺入比一定时，淤泥固化土强度随水泥掺入比的增大而增大；淤泥固化土强度与龄期呈近似线性关系；固化土的应力一应变曲线呈应变软化型，具有明显的应力峰值点，表现为脆性破坏。关键词：疏浚淤泥；固化土；水泥一水玻璃；无侧限抗压强度；应力一应变中图法分类号：P642文献标志码：A目前，武汉市38个城中湖淤积严重，疏浚湖泊底侧限抗压强度试验

3、、三轴剪切试验、SEM、XRD等方法泥是控制内源污染最直接最有效的途径，武汉市《中开展对淤泥的固化研究。心城区湖泊保护规划》计划到2020年，38个城中湖共另外，在将水泥作为主固化剂的基础上，添加一些需完成清污约630万m，疏浚淤泥量大。湖泊疏浚淤掺量较小的外加剂对淤泥进行固化也取得了良好的效泥处理方法有物理处理、热处理和化学处理3种，其中果。蒲凡等在用水泥处理海涂淤泥时加入NaOH使化学处理方法就是向淤泥中添加固化材料，通过搅拌水泥水化反应处在碱性环境中，可以取得比只用水泥混合、养护，使淤泥、水、固化材料之间发生一系列水解固化更好的效果。贾尚华等在用水泥固

4、化粉质黏和水化反应，在淤泥颗粒表面产生胶凝物质，使淤泥颗土时加入碳酸钠，总结出随碳酸钠掺量的增大，水泥土粒具备一定的水稳定性和强度稳定性。另外，具有胶强度先增大后降低。碳酸钠同时具有促进水泥土中水凝性质的水化产物在淤泥颗粒之间形成了网状结构，泥水化作用和降低水泥土中Ca(OH)，浓度，从而抑制即构成了骨架，结晶内的水化产物则填充网状结构的硅酸凝胶转化为沉淀的双重作用。孔隙，待硬化后淤泥便具备了一定的结构强度。由于淤泥的形成条件和所处环境不同，其物理化最初传统固化材料的研究对象仅局限于水泥，随学成分存在差异，因此，对于固化材料的种类要求和配着工程规模的扩大，需

5、要进行固化处理的淤泥量越来比也存在较大区别。武汉东湖是全国最大的城市越大，单纯的添加水泥不仅造价过高，而且加固效果也淡水湖，湖底污泥平均厚度为1．06m，最深污泥厚度不理想。研究者和工程界在复合型固化材料方面进行达4m，污泥总量达到3522万M，疏浚费用超过10了大量的研究。孟庆山⋯、姚冲、邵玉芳等在亿元。解决城市疏浚淤泥占用土地的还原利用和环境以水泥作为主固化剂的基础上，将一些工业废料例如保护问题，是使疏浚污泥变“废”为“宝”的关键，对环粉煤灰、石灰、钢渣、石膏等作为辅助固化材料，利用无境保护和资源再利用具有重要意义。本文在以水收稿日期：2013—07—1

6、8基金项目：湖北省自然科学基金青年杰出人才项目(2011CDA105)作者简介：程福周，男，硕士研究生，主要从事湖泊环保疏浚、淤泥加固方面的研究。E—mail：1459024673@qq．tom46人民长江2013正泥作为主固化剂的基础上，加入水玻璃外加剂进行室结果取其平均值。内无侧限抗压强度试验，从硅酸钠掺人比、水泥掺人2试验结果分析比、龄期、应力一应变关系等方面，对水泥一水玻璃固化东湖淤泥的效果进行了研究。2．1固化土的无侧限抗压强度及其影响因素1试验材料与方法无侧限抗压强度是固化土最基本最重要的力学指标。影响固化土强度的因素有很多，包括水泥掺人比、1．

7、1试验材料养护龄期、成型密度、含水率、外加剂等，本文着重分析试验所用淤泥取自武汉东湖，为疏浚淤泥，在试验硅酸钠掺人比、水泥掺入比和龄期对固化土强度的影前将取来的土样自然风干，用橡胶榔头击碎。东湖底响。泥是一种以含水铝硅酸盐为主，由矿物岩石碎屑和有(1)硅酸钠掺人比对固化土28d无侧限抗压强机腐化物等组成的混合物，矿物晶体中含有长石等多度的影响。不同水泥掺入比下，固化土28d无侧限抗种熔剂型矿物和有机物质。底泥含水率为85．48％～压强度随硅酸钠掺人比变化曲线如图1所示。硅酸钠89．72％，有机质含量为1．1％，相对密度为1．2，液限掺人对固化土无侧限抗压强度

8、是否有影响如表2所为65．34％，粉粒含量为42．9