以膨润土为辅助添加剂固化/稳定化污泥的试验研究

针对传统以水泥固化污泥,带来的水泥用量大与固化体的浸出液pH过高等问题,提出了以膨润土为添加剂辅助水泥固化/稳定化污泥的思路.通过开展无侧限抗压强度试验、毒性浸出试验,测量掺入膨润土后污泥固化体的强度、重金属浸出率、浸出液COD及pH值,研究该固化/稳定化方法的效果.结果表明,膨润土的掺入极大地提高了固化体的抗压强度,将掺入量为0.4(相对污泥的质量比)的水泥一半用膨润土替代时,固化体的强度提高了6左右.体积安定性也能够满足要求.随膨润土掺入量增加,固化体中锌、铅的浸出率与浸出液的pH值呈现不断减小的趋势,锌与铅的浸出率分别由6.9%下降至0.25%,9.6%下降至5%,pH值由12.3下降至12.1.在强碱条件下及烘干或风干条件下,铜会随着有机物的分解而析出,从而增加铜的浸出率,而膨润土的加入能弥补水泥造成的强碱环境及风干或烘干过程对固化污泥中铜的稳定产生的不利影响.

固化淤泥重塑土力学性质及其强度来源

对不同水泥掺加量的固化淤泥及其重塑土进行了无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,并对固化土和重塑土的应力-应变关系曲线、无侧限抗压强度、黏聚力和内摩擦角进行了比较分析。结果表明:随着水泥量和龄期的增加,固化淤泥的脆性增强,塑性减弱;重塑土的应力-应变关系受水泥量和龄期的影响不大,随着应变的增加,应力增长缓慢,塑性变形非常大。固化土的无侧限抗压强度、黏聚力均随着水泥量和龄期的增加而增大,而内摩擦角则有减小的趋势。重塑土相对于原状土无侧限抗压强度和黏聚力都有较大程度的折减,并且水泥量和龄期越大,折减越多;内摩擦角随着水泥量和龄期的增加有小幅度提高。重塑土强度主要来源于破碎固化土团间的摩擦和咬合作用,因此,在固化淤泥重塑土的实际工程应用中,初始固化土的处理强度不应太高。

初始含水率对水泥固化淤泥效果的影响

通过室内调配不同初始含水率的淤泥,研究了初始含水率对水泥固化效果的影响。研究发现,固化淤泥的无侧限抗压强度随淤泥含水率的增加呈乘幂关系下降,随着初始含水率的增加,固化淤泥的塑性增加,破坏应变增加,而黏聚力降低。随着初始含水率的增加,水分过多导致水化产物在单位体积中的数量较少,难以形成整体强度。在实际工程中,应在满足固化搅拌的施工要求下,尽量降低淤泥的初始含水率以取得较好的经济效益。

干湿循环条件下固化污泥的物理稳定性研究

针对采用水泥和膨润土为固化材料处理的污水厂污泥为研究对象,采用干湿循环试验测量了在水分强烈变化下固化体的质量、体积、含水率及强度等参数的变化情况,进而评价固化污泥的干湿耐久性。结果表明,水泥的掺入是提高固化体干湿耐久性的主要因素,但要达到一定的掺入量才能发挥作用。膨润土对固化体的干湿耐久性影响呈现两面性,适当地掺入膨润土有利于干湿耐久性的形成,而过多地掺入膨润土反而不利于干湿耐久性的形成。在水泥掺入质量比小于或等于0.4时,干湿循环后固化体相对控制样强度明显提高,但体积显著减小,而水泥掺入质量比大于0.4时,干湿循环后固化体相对控制样强度有所下降而体积基本不变。

黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响

采用人工配制不同黏粒含量的淤泥研究黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响。研究发现,淤泥中黏粒含量对固化淤泥的力学性质存在显著影响,当水泥量为5.0%时,固化淤泥强度随黏粒含量的增加呈增加趋势;当水泥量高于7.5%时,对于不同水泥量都存在一个对应的适宜黏粒含量CCop,在该黏粒含量时固化淤泥的无侧限抗压强度最大,破坏应变最小。适宜黏粒含量CCop随着水泥量增加而有所增加,但龄期对其没有影响。三轴试验结果发现,当黏粒含量为CCop时固化淤泥黏聚力c达到最大,内摩擦角?则随黏粒含量的增加呈现减小趋势。对于不同黏粒含量下固化淤泥的应力–应变关系的研究发现,当水泥量不超过5.0%时,固化淤泥都表现出理想弹塑性的特性;当水泥量大于5.0%时固化淤泥都存在破坏峰值,表现出脆性破坏模式,而且随着黏粒含量的增加破坏应变先减小后增加;当黏粒含量为CCop时,固化淤泥对应的破坏应变接近最小。因此,当黏粒含量为CCop时,固化淤泥将出现最大强度和最小变形。该研究结果对淤泥固化实际应用中的材料配制具有重要意义。

湖泊疏浚泥固化筑堤现场试验研究

结合无锡五里湖疏浚泥的处理问题,第一次利用国产大型淤泥固化处理专用设备和复合型淤泥固化材料,对疏浚出的底泥进行了固化处理和筑堤试验。通过对堤体现场取样测定了填筑土样的强度、变形和渗透性性质,结果表明采用淤泥固化处理设备固化的淤泥28d强度、变形和渗透系数能够满足堤防筑堤的要求,可以作为土方材料进行使用,实现了疏浚泥的资源化利用,解决了大量疏浚泥难以处理的难题,同时也证明了国产淤泥固化设备在处理淤泥问题上具有技术可行性。

淤泥堆场人工硬壳层地基极限承载力室内模拟研究

针对淤泥堆场利用淤泥固化技术制作的人工硬壳层(MMC)地基的极限承载力问题,利用模型试验研究了人工硬壳层的无侧限抗压强度、厚度以及淤泥的不排水强度对这种人工硬壳层地基极限承载力的影响规律。结果表明,淤泥上覆人工硬壳层地基的极限承载力随人工硬壳层的无侧限抗压强度的增加呈指数增加的趋势,随硬壳层厚度的增加呈现出线性增加的趋势。

吹填泥浆自然沉降规律研究

利用沉降柱试验研究了吹填泥浆自然沉降情况下的分层规律。研究发现利用沉降速率和沉降时间的双对数坐标可以容易地把泥浆的沉降过程区分为自然沉降阶段和自重固结阶段,自然沉降阶段是一个加速沉降过程,自重固结阶段是一个减速沉降过程。泥浆颗粒分布、密度、含水率、孔隙比均呈现出分层特性;粒径总体随着深度的增加而增加,在上部粒径分布较接近;密度随着深度的增加而升高;含水率和孔隙比随着深度的增加而降低。