水泥、粉煤灰和石灰復(fù)合改性淤泥物理力學(xué)特性研究畢業(yè)論文

1、編號(hào)江南大學(xué)太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：水泥、粉煤灰和石灰復(fù)合改性淤泥物理力學(xué)特性研究摘 要隨著對(duì)河道的疏浚工作往往會(huì)產(chǎn)生大量的淤泥，但是傳統(tǒng)的就近棄土的辦法會(huì)帶來(lái)一些列問(wèn)題，這就有必要對(duì)淤泥進(jìn)行新的處理方法。疏浚淤泥的資源化利用技術(shù)就是把作為污染源的廢棄疏浚淤泥, 通過(guò)化學(xué)、物理的方法進(jìn)行處理, 使其變?yōu)榭稍偕玫耐凉ぬ罘讲牧?、建筑材? 這樣既解決沿海大量廢棄疏浚淤泥的處理問(wèn)題, 又可避免疏浚淤泥對(duì)海洋和陸地環(huán)境的污染。 本文以月亮灣疏浚淤泥堆場(chǎng)的太湖疏浚淤泥為研究對(duì)象，將水泥、粉煤灰和生石灰作為改性劑，運(yùn)用試驗(yàn)的手段來(lái)尋找出各自組分的最佳摻入量，使得廢棄的淤泥能夠固化成為符合土工試驗(yàn)

2、規(guī)范的工程用土。補(bǔ)充研究的內(nèi)容、方法和結(jié)論 下面一段可以并進(jìn)來(lái)從固化淤泥的固結(jié)試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)入手，來(lái)研究?jī)?nèi)摩擦角和粘聚力與改性劑的關(guān)系，并結(jié)合理論分析出了最佳的配合比10%的粉煤灰、8%的水泥、2%的生石灰。關(guān)鍵詞：淤泥；資源化；固化；直剪試驗(yàn)；abstract with thedredgingofthe rivertend toproduce large amounts ofsilt, but the traditionalapproachwill bringclose tospoilsome ofthe following questions,thisis necessary fora n

3、ewsludgetreatment. utilization ofdredgedsludgetechnologyis towasteas thesourceof thedredgedsludge，through chemicaland physicalmethods oftreatment,so that itcan berecycledintofillgeotextilematerials,building materials, this will not only solve a large number of abandoned coastal treatment of dredged

4、sludge and avoid sludge dredging on the marine and terrestrial environmental pollution. in this paper,the taihu lakemoon baydredgingsiltdredgedsiltyardas the research object, the cement, fly ash and lime as a modifier,the use ofthe meanstestto findoutbestparametersintotheircomponentvolume,makes thew

5、astesludgetosoil testspecificationssolidifiedasthe projectcomplywith thesoil. solidifiedsludgefrom theconsolidation testand direct shear teststart, to study theinternal friction angleand cohesionandthe relationship betweenmodifier, and theoreticalanalysis ofthethe bestmixof 10%fly ash, 8% of cement,

6、 2%of thequicklime.keywords: silt;reuse of dredging;solidifieaitonect; mix;摘 要2abstract3第1章 緒論141.1研究背景141.1.1淤泥產(chǎn)生的緣由141.1.2淤泥處理的傳統(tǒng)辦法及分析151.2現(xiàn)有研究成果151.2.1國(guó)內(nèi)外淤泥處理方法簡(jiǎn)介161.2.2化學(xué)固化機(jī)理171.2.3粉煤灰、水泥具體運(yùn)用181.3研究的內(nèi)容與意義191.3.1本文研究?jī)?nèi)容191.3.2研究的意義20第2章 試驗(yàn)設(shè)備與淤泥固化機(jī)理212.1試驗(yàn)設(shè)備212.2淤泥固化機(jī)理232.2.1水泥固化機(jī)理232.2.2粉煤灰固化機(jī)理252

7、.2.3石灰的固化機(jī)理2623本章小結(jié)26第3章 水泥、粉煤灰和石灰改性淤泥物理特性的研究273.1試驗(yàn)材料273.1.1試驗(yàn)淤泥來(lái)源273.1.2固化劑來(lái)源283.2淤泥物理性質(zhì)試驗(yàn)分析283.2.1淤泥含水率的測(cè)定283.2.2淤泥密度的測(cè)定293.2.3淤泥液塑限的測(cè)定303.2.4淤泥顆粒級(jí)配的測(cè)定333.3本章小結(jié)34第4章 水泥、粉煤灰和石灰改性淤泥力學(xué)特性的研究344.1固化劑的選擇354.2固化試驗(yàn)的內(nèi)容354.2.1單一固化劑的改性淤泥試驗(yàn)354.2.2多組分固化劑對(duì)淤泥固化效果的影響454.3本章小結(jié)50第5章 結(jié)論與展望515.1結(jié)論515.2展望52參考文獻(xiàn)52致謝54

8、第1章 緒論 疏浚淤泥的資源化利用技術(shù)就是把作為污染源的廢棄疏浚淤泥, 通過(guò)化學(xué)、物理的方法進(jìn)行處理, 使其變?yōu)榭稍偕玫耐凉ぬ罘讲牧?、建筑材? 這樣既解決沿海大量廢棄疏浚淤泥的處理問(wèn)題, 又可避免疏浚淤泥對(duì)海洋和陸地環(huán)境的污染, 同時(shí), 還可產(chǎn)生工程建設(shè)所急需的土工材料加以利用, 產(chǎn)生綜合性的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在一些發(fā)達(dá)國(guó)家, 這一技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 本文采用水泥、粉煤灰和石灰作為改性劑，以太湖淤泥為研究對(duì)象，改變其物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而可以對(duì)改性的效果進(jìn)行定量、定性的評(píng)價(jià)，并能夠了解淤泥固化的機(jī)理。1.1研究背景這有內(nèi)容嗎？標(biāo)題之間以及標(biāo)題與正文之間需要空一行嗎？下同1.1.1淤泥產(chǎn)生

9、的緣由 為了保證河道正常的通行能力、改善湖泊河道的水質(zhì)問(wèn)題、拓展城市的景觀工程，政府常常對(duì)一些河道湖泊進(jìn)行疏浚與清淤工作，由此產(chǎn)生了大量的廢棄土方。例如西湖大規(guī)模底泥疏浚工程，將產(chǎn)生260萬(wàn)m的河底淤泥，南運(yùn)河蘇州段的疏浚工作預(yù)計(jì)疏浚土方量達(dá)928萬(wàn)m，錫地區(qū)對(duì)于太湖及其周邊湖泊的清淤工作也將產(chǎn)生大量的淤泥1。這些僅僅是冰山一角，隨著經(jīng)濟(jì)、海上運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，大量港口的建設(shè)與維護(hù)工作不斷的進(jìn)行，也會(huì)產(chǎn)生大量的疏浚淤泥。1.1.2淤泥處理的傳統(tǒng)辦法及分析對(duì)于如此大量的廢棄土方，我國(guó)處理的主要辦法為就近棄土，就是征用閑置土地來(lái)堆放淤泥。這往往就會(huì)造成一系列的問(wèn)題。土地的不合理利用、將會(huì)使本就貧

10、乏的土地資源更加貧乏；而在淤泥本身可能帶有的污染物質(zhì)，將會(huì)對(duì)堆放土地的周?chē)h(huán)境造成污染，甚至有的會(huì)影響到周?chē)木用竦恼Ｉ睿瑢?duì)此造成的損失不可估量。這樣的傳統(tǒng)做法顯然不適應(yīng)現(xiàn)在社會(huì)的可持續(xù)利用的要求了，所以需要提出新的處理辦法。國(guó)外在此方面有著先進(jìn)的技術(shù)，他們會(huì)對(duì)淤泥進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，將廢棄的淤泥變成可利用的土木工程施工材料。這樣不但解決了土地資源的浪費(fèi)和生活環(huán)境污染的問(wèn)題，也同時(shí)減少了對(duì)于傳統(tǒng)材料的使用。并在考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的前提下，盡可能的發(fā)掘疏浚淤泥的資源化利用率，使其經(jīng)濟(jì)價(jià)值得到進(jìn)一步提高。進(jìn)行淤泥的資源化處理，不僅能夠達(dá)到防止淤泥對(duì)周?chē)h(huán)境的破壞的發(fā)生，而且符合我過(guò)可持續(xù)發(fā)展的

11、策略，十分的符合我過(guò)的國(guó)情。1.2現(xiàn)有研究成果 淤泥的可利用化是指運(yùn)用物理或者化學(xué)方法，改變淤泥的性質(zhì)，使得改性后的淤泥能作為土木工程的建筑材料，土地開(kāi)挖填方材料、堤岸、碼頭的填方材料進(jìn)行使用。這就必然的減少了傳統(tǒng)材料的使用，隨著技術(shù)的進(jìn)步，制度的完善可見(jiàn)改性淤泥的使用前景是美好的。 在提倡可持續(xù)使用的當(dāng)今，資源變的極其的珍貴，現(xiàn)有的資源不足以滿(mǎn)足人類(lèi)以后的使用，只有不斷的創(chuàng)新，變廢為寶，才能獲得最大的經(jīng)濟(jì)利益，也能相應(yīng)的節(jié)省資源，保護(hù)現(xiàn)有的環(huán)境。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，這個(gè)新興的行業(yè)極其的富有發(fā)展前景。1.2.1國(guó)內(nèi)外淤泥處理方法簡(jiǎn)介 淤泥原本自身的力學(xué)性質(zhì)，不能夠作為建筑材料或者填筑材料，所以可以通

12、過(guò)物理改性、化學(xué)改性的方法，改變污泥的力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而達(dá)到使用要求。目前國(guó)內(nèi)外淤泥固化處理技術(shù)主要包括物理脫水固結(jié)、高溫溶解燒結(jié)和化學(xué)固化3類(lèi)。物理脫水固結(jié)物理脫水固結(jié)是指通過(guò)采用晾曬、機(jī)械脫水、袋充脫水的辦法去掉淤泥中多余的自由水。當(dāng)產(chǎn)生的淤泥量較少而且有場(chǎng)地進(jìn)行攤鋪晾曬時(shí), 可以采用晾曬的方法, 通過(guò)晾曬蒸發(fā)去掉淤泥中多余的水分后, 即可用作填土材料進(jìn)行使用。但這種方法只適用于少量淤泥的處理, 而且要有足夠的場(chǎng)地, 同時(shí)受天氣的影響也很大2。機(jī)械脫水的方法是使用脫水機(jī)械將淤泥中多余的水分除去, 脫水后易于運(yùn)輸和使用。但是由于疏浚工程產(chǎn)生的淤泥量巨大, 普通脫水設(shè)備的價(jià)格較高, 加之脫水效率較

13、低, 難以滿(mǎn)足大型疏浚工程要求, 而且淤泥經(jīng)脫水后其含水率仍接近液限水平, 還需要進(jìn)行二次處理才能滿(mǎn)足工程用土要求。在各種筑堤、填海、堤岸加固工程中, 對(duì)于含沙量較高的淤泥, 也有很多采用高壓袋充固結(jié)排水的方法進(jìn)行資源化利用。如在永定新河建閘的圍堰工程中, 由于外運(yùn)土料距離遠(yuǎn)、成本高, 就采用土工織物袋高壓充填的方法建堰。袋充方法具有施工速度快、造價(jià)低、就地取材的特點(diǎn), 但只適用于含沙量較大的淤泥, 對(duì)于粉粒、黏粒含量較高的淤泥該法難以達(dá)到預(yù)期的效果。高溫溶解燒結(jié)高溫溶解燒結(jié)處理是通過(guò)高溫處理, 使疏浚淤泥脫水、有機(jī)成分分解、顆粒之間黏結(jié), 或無(wú)機(jī)物發(fā)生溶解, 然后再通過(guò)冷卻, 使得淤泥熔合成

14、具有相當(dāng)強(qiáng)度的固體顆粒3。淤泥通過(guò)燒結(jié)處理可以制成建材, 也是一種經(jīng)濟(jì)有效的資源化方法, 其主要用途有制輕質(zhì)陶粒、熔融微晶玻璃、生產(chǎn)水泥、制磚等。輕質(zhì)陶粒一般可作路基材料、混凝土骨料或花卉的覆蓋料, 但由于成本和商品流通上的問(wèn)題, 還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。日本研制成功的淤泥微晶玻璃, 是建筑物優(yōu)良的裝飾材料, 其類(lèi)似于人造大理石, 外觀、強(qiáng)度、耐熱性都比較優(yōu)良。利用淤泥生產(chǎn)的生態(tài)水泥成本僅為普通水泥的1/ 3, 但因原料不同而其化學(xué)成分、性能等有所不同, 由于生態(tài)水泥含氯鹽較高, 會(huì)使鋼筋銹蝕, 一般主要用作地基的增強(qiáng)固化材料和素混凝土。用淤泥為主要原料制成的磚塊透氣性好、重量輕, 如將其用于鋪設(shè)

15、人行道, 雨水能夠比較容易滲過(guò)磚塊直接進(jìn)入地下, 從而可防止因下水道排水不暢而造成的積水。如蘇南運(yùn)河蘇州段疏浚工程就向當(dāng)?shù)氐母G廠提供淤泥60 多萬(wàn)m3 , 用于生產(chǎn)磚瓦2; 近年來(lái)浙江省出臺(tái)了利用河道淤泥制磚的扶持政策, 鼓勵(lì)磚瓦企業(yè)利用淤泥制磚造瓦, 一些磚瓦企業(yè)紛紛投資參與河道疏浚并利用淤泥制磚造瓦, 有效加快了河道疏浚, 一舉多贏?；瘜W(xué)固化化學(xué)固化技術(shù)是向淤泥中添加固化材料, 通過(guò)攪拌混合、養(yǎng)護(hù), 使淤泥、水、固化材料之間發(fā)生一系列的水解和水化反應(yīng), 在淤泥顆粒表面產(chǎn)生膠凝物質(zhì), 使淤泥顆粒具備一定的水穩(wěn)定性和強(qiáng)度穩(wěn)定性。另外, 具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物在淤泥顆粒之間形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu), 即構(gòu)

16、成了骨架, 結(jié)晶類(lèi)的水化產(chǎn)物則填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙, 待硬化后淤泥便具備了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。顯然, 化學(xué)固化處理不僅可以增大淤泥顆粒的粒徑, 還可以通過(guò)固化材料的水化作用有效地降低淤泥的含水率。另外, 包裹著淤泥顆粒的凝結(jié)硬化殼可有效地降低其中污染物質(zhì)的活性, 從而起到一定的/ 減污0作用。綜上所述, 采用物理晾曬方法處理淤泥, 雖然施工簡(jiǎn)單、處理成本低, 但晾曬需占用大面積場(chǎng)地, 而且易受天氣影響, 而機(jī)械脫水設(shè)備價(jià)格較高、處理效率低, 難以滿(mǎn)足大型疏浚工程的要求, 目前在國(guó)內(nèi)也未得到廣泛應(yīng)用; 采用高溫溶解燒結(jié)方法處置淤泥, 能產(chǎn)生較高附加值的產(chǎn)品, 但其對(duì)淤泥性質(zhì)有一定的要求, 而且處理費(fèi)用

17、高、處理淤泥量有限, 對(duì)處理含沙量過(guò)高的疏浚淤泥不適用4, 對(duì)處理大量的淤泥也不太合適; 采用化學(xué)固化方法對(duì)淤泥進(jìn)行處置, 處理效率高、施工方便, 且易于推廣應(yīng)用, 如目前采用該技術(shù)對(duì)無(wú)錫長(zhǎng)廣溪堆場(chǎng)淤泥進(jìn)行固化資源化利用已經(jīng)獲得了成功5, 但化學(xué)固化方法處理淤泥的投資較大, 因此開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的淤泥固化處理設(shè)備和固化劑勢(shì)在必行。1.2.2化學(xué)固化機(jī)理 化學(xué)固化技術(shù)1是向淤泥中添加固化材料,通過(guò)攪拌混合、養(yǎng)護(hù),使淤泥、水、固化材料之間發(fā)生一系列的水解和水化反應(yīng),使得松軟無(wú)強(qiáng)度的淤泥變成具備一定力學(xué)性能的固化土。 化學(xué)固化技術(shù)的原理是:固化材料通過(guò)一系列的吸水、水解、水化反應(yīng),在淤泥顆粒表面產(chǎn)生

18、膠凝物質(zhì)(水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣等),形成不可逆轉(zhuǎn)的凝結(jié)硬化殼,使淤泥顆粒具備一定的水穩(wěn)定性和強(qiáng)度穩(wěn)定性。另外,具有膠凝性質(zhì)的水化產(chǎn)物在淤泥顆粒之間形成了網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),即構(gòu)成了淤泥的骨架,結(jié)晶類(lèi)的水化產(chǎn)物則填充網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙,使得淤泥內(nèi)部變得致密,待硬化后淤泥便具備了一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。顯然,化學(xué)固化處理通過(guò)固化材料的吸水作用可有效降低淤泥的含水率,另外,包裹著淤泥顆粒的凝結(jié)硬化殼可有效降低其中污染物質(zhì)的活性,從而起到一定的“減污”作用?；瘜W(xué)固化處理后的淤泥具有強(qiáng)度可控、施工簡(jiǎn)便迅速等優(yōu)點(diǎn),適合大批量淤泥的固化處理。用固化技術(shù)處理廢棄淤泥使其變?yōu)樵偕Y源在國(guó)外已得到廣泛的應(yīng)用,技術(shù)已比較成熟。這一方法

19、已在日本、荷蘭、新加坡有較為廣泛的使用。正在建設(shè)的名古屋機(jī)場(chǎng)的填海工程就大量采用了固化處理后的名古屋港淤泥。日本東京設(shè)有多處廢棄土處理中心,將廢棄淤泥通過(guò)固化處理后代替砂料等土石方材料進(jìn)行出售。我過(guò)也正在對(duì)固化技術(shù)進(jìn)行研究，來(lái)解決我國(guó)疏浚淤泥的處理問(wèn)題。 目前固化材料中,水泥、石灰、石膏、粉煤灰等為主要組成材料。由于淤泥的孔隙比大,含水率高,所需添加的固化材料的量比較大。所以，有必要進(jìn)行研究來(lái)找到最合適的固化劑配合比，發(fā)揮各自材料的最大作用。1.2.3粉煤灰、水泥具體運(yùn)用 我國(guó)以煤炭為主要能源，每年用煤量高達(dá)幾十億噸，目前電力大部分是由煤炭產(chǎn)生的。以煤為主的電力工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展導(dǎo)致粉煤灰的排放

20、急劇增加，直接排放到空氣中會(huì)造成污染，若采用濕排，則消耗大量的水資源；若采用堆放處理，則會(huì)廢棄大量的土地資源。隨著我國(guó)對(duì)除塵、干燥技術(shù)的發(fā)展，電廠積極采用高效除塵裝置，對(duì)粉煤灰進(jìn)行脫水處理，使水分降低至30%以下，為粉煤灰利用創(chuàng)造了條件。 脫水處理后的粉煤灰，可以生產(chǎn)燒結(jié)磚、加氣混凝土、生產(chǎn)陶粒等，運(yùn)用廣泛，并有著非常好的效果。例如，通往秦皇島某造船基地的馬路上，大量的重型大卡車(chē)來(lái)來(lái)往往，之前原本是一條爛泥塘，現(xiàn)在承載力能打到15t/的馬路是主要利用粉煤灰來(lái)修筑的。（見(jiàn)圖1-1、圖1-2） 圖1-1河邊的爛泥塘，石頭一砸一個(gè)坑 圖1-2用粉煤灰填泥塘后的土地從上面的具體實(shí)例上看出粉煤灰的改性作

21、用，能夠充分的改變淤泥原本的力學(xué)性質(zhì)。1.3研究的內(nèi)容與意義1.3.1本文研究?jī)?nèi)容（1）了解太湖疏浚淤泥處理現(xiàn)狀（2）了解并分析太湖疏浚淤泥改性機(jī)理（3）了解疏浚淤泥改性指標(biāo)（4）通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定影響疏浚淤泥物理力學(xué)特性的主要因素（5）通過(guò)試驗(yàn)來(lái)了解改性后的淤泥力學(xué)性質(zhì)1.3.2研究的意義我國(guó)在淤泥可利用化方面前行的不是很順利，正是技術(shù)的不系統(tǒng)性、制度的不完善性才導(dǎo)致了目前的狀況。但是隨著認(rèn)識(shí)的深入，淤泥的可利用性的價(jià)值漸漸被人們認(rèn)識(shí)。于是逐漸的在堤岸、碼頭的建設(shè)上，將改性淤泥作為填筑材料來(lái)使用，也確實(shí)收到了不錯(cuò)的效果。這樣不僅節(jié)省了現(xiàn)有資源的使用，而且在強(qiáng)度上也與傳統(tǒng)材料沒(méi)有較大的差別，這就使

22、得淤泥的可利用化的意義顯現(xiàn)了出來(lái)。本次研究所選取的淤泥試樣來(lái)自太湖，也就是在太湖清淤工作中產(chǎn)生的淤泥。通過(guò)一些列的研究能夠?qū)μ倌嗟母男詸C(jī)理、淤泥改性指標(biāo)、淤泥改性后的力學(xué)性質(zhì)有所了解。通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行對(duì)假設(shè)的驗(yàn)證；讓理論上的猜想在現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)中反映出來(lái)。讓粉煤灰以、水泥和石灰的改性作用得以顯現(xiàn)。第2章 試驗(yàn)設(shè)備與淤泥固化機(jī)理2.1試驗(yàn)設(shè)備試驗(yàn)中使用的主要設(shè)備與裝置有：（1） wg-2型雙聯(lián)固結(jié)儀由南京土壤儀器廠生產(chǎn)（見(jiàn)下圖2-1）；圖2-1 雙聯(lián)固結(jié)儀（2）stys-1型數(shù)顯液塑限聯(lián)合測(cè)定儀由浙江土工儀器制造有限公司生產(chǎn)（見(jiàn)下圖2-2）；圖2-2液、塑限聯(lián)合測(cè)定儀（3）pb 602-n m

23、ettler toledo電子天平 max=610g d=0.01g e=0.1g；（4）101-2a型電熱鼓風(fēng)干燥箱由上海申通實(shí)驗(yàn)電器聯(lián)營(yíng)廠制造；（5）直剪儀由南京土壤儀器廠生產(chǎn)（見(jiàn)下圖2-3）；圖2-3 直剪儀（6）bt-9300h 激光粒度分布儀由丹東市百特儀器有限公司生產(chǎn)(見(jiàn)下圖2-4)；圖2-4激光粒度分布儀 其他的工具還有：環(huán)刀（2cm，30cm）、秒表、百分表、電子天平、鋼絲鋸、土工刀、調(diào)土刀、鋁盒、盛土杯等。2.2淤泥固化機(jī)理淤泥固化土的強(qiáng)度，就是通過(guò)固化反應(yīng)在含有大量空隙的松散土體中形成固化土的骨架節(jié)后，從而使其強(qiáng)度提高。因此，固化材料不僅具有膠結(jié)土粒的作用以形成骨架，還應(yīng)具

24、備填充骨架內(nèi)部空隙的功能。2.2.1水泥固化機(jī)理 采用水泥固化淤泥的基本原理就是由于水泥的水解水化反應(yīng)以及水化產(chǎn)物以及淤泥顆粒與水化產(chǎn)物之間的膠結(jié)形成水泥-土骨架結(jié)構(gòu)，其具體反應(yīng)如下：（1）水泥的水解水化反應(yīng)7普通的硅酸鹽水泥中的硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鋁酸四鈣等與水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，在淤泥中形成水泥石骨架； 水泥的水解反應(yīng)： 2(3cao.si02)+6h2o一3cao2si023h2o+3ca(oh)2;2(2cao.si02)+4h2o一3cao2si023h2o+ca(oh)2;3caoa12o3+6h2o一3caoa12o36h20;水泥的水化反應(yīng)：4caoa12o3fe2o

25、3+2ca(oh)2+10h2o一3cao.a12o36h2o +3caofe2o3+6h2o；3caso4+3caoa12o3+32h20一cao.a12o3caso432h20;水泥的水化反應(yīng)主要產(chǎn)物是氫氧化鈉、水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣，水化鐵酸鈣等其他化合物。所以生成的氫氧化鈉、水化硅酸鈣能迅速溶解與水中，便于接下來(lái)的一系列反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。水泥水化反應(yīng)的生成物主要為氫氧化鈣，水化硅酸鈣，水化鋁酸鈣，水化鐵酸鈣和鈣礬石(caoa12o3caso432h20)等化合物。所生成的氫氧化鈣，水化硅酸鈣能迅速溶于水中，使水泥顆粒表面重新暴露出來(lái)，再與水發(fā)生反應(yīng)，這樣周?chē)乃芤壕椭饾u達(dá)到飽和。當(dāng)溶液

26、達(dá)到飽和后，水分子雖繼續(xù)滲入顆粒內(nèi)部，但新生成物不能再繼續(xù)溶解，只能以膠體析出，懸浮在溶液中。 （2）淤泥顆粒與水泥水化物的作用當(dāng)水泥的各種水化物生成后，有的自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架，有的則與周?chē)哂幸欢ɑ钚缘恼惩令w粒發(fā)生反應(yīng)。 1）離子交換和團(tuán)粒化作用淤泥和水結(jié)合時(shí)就表現(xiàn)一定的膠體特性，如土中二氧化碳遇水后，形成膠體微粒，其表面帶有鈉離子或鉀離子，它們能和水泥水化生成的氫氧化鈣中鈣離子c擴(kuò)十進(jìn)行當(dāng)量吸附交換，使較小的土顆粒形成較大的土團(tuán)粒，從而使土體的強(qiáng)度提高。水泥水化生成的凝膠粒子的比表面積約比原水泥顆粒大1000倍，因而產(chǎn)生很大的表面能，有強(qiáng)烈的吸附活性，能使較大的土團(tuán)粒進(jìn)一步結(jié)合，

27、形成固化土的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并封閉各團(tuán)粒的孔隙形成堅(jiān)固的聯(lián)結(jié)。2）硬凝反應(yīng)隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子，當(dāng)其數(shù)量超過(guò)離子交換需要量后，在堿性環(huán)境中，能使組成粘土礦物的二氧化硅及三氧化二鋁的一部分或大部分與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐漸生成不溶于水的結(jié)晶化合物，增大固化土強(qiáng)度。反應(yīng)式為:sio2+ca(oh)2+nh2o一3caosio2(nh)h2oa12o3+ca(oh)2+nh2o一caoa12o3(n+1)h2o3）碳酸化作用水泥水化物中游離的氫氧化鈣能吸收水中和空氣中的二氧化碳，發(fā)生碳酸化作用，生成不溶于水的碳酸鈣，這種反應(yīng)也能使固化土增加強(qiáng)度，但增長(zhǎng)強(qiáng)度較慢，幅度較小。2.2.

28、2粉煤灰固化機(jī)理 粉煤灰是一種具有潛在活性的火山灰質(zhì)粉末,其化學(xué)成分以sio2、al2o3及其它金屬氧化物為主。研究表明,粉煤灰的活性不僅低于成分相近的火山灰質(zhì)粉末材料(如矸石等),而且更低于礦渣的水化活性。8 (1)粉煤灰的活性來(lái)源粉煤灰的活性一般包括物理活性和化學(xué)活性。粉煤灰的物理活性產(chǎn)生的效應(yīng)包括減水效應(yīng)、微集料效應(yīng)和密實(shí)效應(yīng)。減水效應(yīng)也稱(chēng)顆粒形態(tài)效應(yīng),主要是指粉煤灰中球形玻璃體起滾珠軸承作用,從而使摻粉煤灰體系的流動(dòng)性提高,起減水作用;微集料效應(yīng)是指粉煤灰顆粒充當(dāng)微小集料,均勻分布在體系之中,填充孔隙和毛細(xì)孔,改善體系的孔結(jié)構(gòu)和增大密實(shí)度;密實(shí)效應(yīng)是微集料效應(yīng)和火山灰效應(yīng)的共同作用的表

29、生晶相,填補(bǔ)水膜層和水泥骨架空隙,提高密實(shí)度。物理活性主要在摻粉煤灰體系的早期發(fā)揮作用9。粉煤灰的化學(xué)活性指粉煤灰的火山灰性質(zhì), 它來(lái)源于煤粉在高溫燃燒后收縮成球狀液珠后迅速冷卻而形成的玻璃體中可溶性的sio2, al2o3,活性sio2, al2o3與石灰和水混合后能生成水化硅酸鈣(c-s-h)和水化鋁酸鈣(c - a - h)10。 （2）激發(fā)方式 1）物理激發(fā) 物理激發(fā)即機(jī)械粉磨。根據(jù)粉煤灰的物理產(chǎn)生的來(lái)源可以機(jī)械球磨。煤灰經(jīng)機(jī)械粉磨,含玻璃珠的粗顆粒即微珠粘聯(lián)體被分散成單個(gè)微珠, 較大的玻璃體和炭粒變成細(xì)屑,雖然顆粒表面積增大,表面吸附的水量增加,但是球形顆粒增多,發(fā)揮“滾珠”作用,使

30、體系的流動(dòng)性增加,和易性改善,從而減少了需水量17。雖然機(jī)械粉磨激發(fā)粉煤灰活性工藝簡(jiǎn)單、成本較低,但是由于機(jī)械粉磨的激發(fā)效果隨粉煤灰粒徑的減小而呈指數(shù)下降,而且細(xì)磨粉煤灰對(duì)體系的強(qiáng)度貢獻(xiàn)主要來(lái)自顆粒優(yōu)化產(chǎn)生的形態(tài)效應(yīng), 而對(duì)玻璃體表面破壞帶來(lái)的活性效應(yīng)還在其次, 因此機(jī)械粉磨較適用于粗灰,對(duì)細(xì)灰的作用不是很明顯,難以較大幅度地提高粉煤灰的活性11。2）化學(xué)激發(fā)常用的粉煤灰的化學(xué)激發(fā)方法有酸激發(fā)、堿激發(fā)、硫酸鹽激發(fā)、氯鹽激發(fā)和晶種激發(fā)等。ca2+是形成膠凝性水化物的必要條件,而由于粉煤灰與水泥相比,粉煤灰中含的cao量非常低, 所以在所有的激發(fā)方法中,首先必須提供充足的ca2+ 。下面簡(jiǎn)要介紹幾

31、種激發(fā)機(jī)理。硫酸鹽對(duì)粉煤灰活性的激發(fā)主要是so42-在ca2+的作用下,與溶解于液相的活性al2o3反應(yīng)生成水化硫鋁酸鈣aft,即鈣礬石，部分水化鋁酸鈣也可與石膏反應(yīng)生成aft。同時(shí),也有學(xué)者認(rèn)為, so42-生成的caso4和aft均有一定的膨脹作用,可以填補(bǔ)水化空間的空隙,使?jié){體的密實(shí)度提高,起到補(bǔ)償收縮的作用12。常見(jiàn)的堿性激發(fā)劑有naoh,koh,na2sio3和ca(oh)2等。粉煤灰的化學(xué)成分呈弱堿性，在堿環(huán)境中其活性最容易被激發(fā),粉煤灰活性激發(fā)的關(guān)鍵是使si-o和a1-o鍵斷裂。有研究表明,在oh-的作用下,粉煤灰顆粒表面的si-o和al-o鍵斷裂, si-o-a1網(wǎng)絡(luò)聚合體的聚

32、合度降低,而且oh-濃度越大,對(duì)si-o和al-o鍵的破壞作用越強(qiáng)13。常用氯鹽激發(fā)劑主要有cacl2和nacl。氯鹽中的ca2+和cl-擴(kuò)散能力較強(qiáng),能夠穿過(guò)粉煤灰顆粒表面的水化層,與內(nèi)部的活性al2o3反應(yīng)生成水化氯鋁酸鈣使水化物包裹層內(nèi)外滲透壓增大,并可能導(dǎo)致包裹層破裂,從而促進(jìn)了水化14。ca2+ al2o3+ cl-+ oh-3caoal2o3cacl210h2o粉煤灰中雖然含有大量的鋁硅酸鹽玻璃體, 但是其中sio44-聚合度高,結(jié)構(gòu)致密,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,其火山灰活性大部分是潛在的,活性發(fā)揮的速度非常緩慢。鋁硅酸鹽玻璃體在堿性環(huán)境中,才能表現(xiàn)出活性。根據(jù)這樣的原則,一般選用熟石灰ca

33、(oh)2(堿激發(fā))和芒硝(na2so410h2o)(硫酸鹽激發(fā))對(duì)粉煤灰的活性進(jìn)行復(fù)合激發(fā)15。2.2.3石灰的固化機(jī)理 在上述的固化機(jī)理中，均提到了堿環(huán)境。并且在堿環(huán)境中，水泥的固化以及粉煤灰的固化作用均能夠達(dá)到良好的效果，對(duì)淤泥的固化試驗(yàn)有著良好的促進(jìn)作用16。在下一階段的試驗(yàn)中，添加入石灰做激發(fā)劑。23本章小結(jié)（1）本章簡(jiǎn)述了淤泥固化試驗(yàn)中所需要的試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)儀器；（2）本章分別對(duì)水泥、粉煤灰和石灰的固化機(jī)理做了簡(jiǎn)述，并在不同的激發(fā)環(huán)境下進(jìn)行敘述，這樣對(duì)試驗(yàn)的理論部分有所了解，為下一步的試驗(yàn)操作打下了理論基礎(chǔ)。第3章 水泥、粉煤灰和石灰改性淤泥物理特性的研究 若要對(duì)改性淤泥的利用進(jìn)行

34、推廣，就要充分的了解淤泥改性前與改性后的物理力學(xué)性質(zhì)的對(duì)比，并從中找出固化劑配比的合理配方。本章節(jié)從淤泥的物理特性著重研究，并做分析。3.1試驗(yàn)材料3.1.1試驗(yàn)淤泥來(lái)源試驗(yàn)所用淤泥來(lái)自月亮灣太湖疏浚淤泥堆場(chǎng)；淤泥試樣裝入塑料袋后置于塑料桶中，分六桶分裝，并標(biāo)號(hào)序號(hào)。在淤泥試樣中挑出雜物，靜置2天后析出水分，測(cè)含水率。3.1.2固化劑來(lái)源本試驗(yàn)所用主要固化劑：普通硅酸鹽水泥、粉煤灰來(lái)源于望亭熱電廠，屬一級(jí)灰、建筑用石灰。3.2淤泥物理性質(zhì)試驗(yàn)分析3.2.1淤泥含水率的測(cè)定（1）試驗(yàn)所需準(zhǔn)備的器材：1）101-2a型電熱鼓風(fēng)干燥箱（由于淤泥中含有有機(jī)質(zhì)，設(shè)定溫度不超過(guò)80）；2）稱(chēng)量200g、最

35、小分度值0.001g的天平；3）恒質(zhì)量的鋁制稱(chēng)量盒；4）裝有干燥劑的玻璃干燥缸；（2）含水率測(cè)定方法1)取干凈的稱(chēng)量盒2個(gè)，在天平上稱(chēng)出空盒質(zhì)量，精確至0.01g，并在記錄本上記錄稱(chēng)量盒號(hào)碼；2）從淤泥試樣中選取試樣1530g淤泥，放入稱(chēng)量盒內(nèi)，立即蓋上盒蓋稱(chēng)盒加濕淤泥質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g；3）打開(kāi)盒蓋，將試樣和盒一起放入烘箱內(nèi)，在溫度80下烘至恒量。試樣烘至恒量的時(shí)間，設(shè)定為6-8h，恒溫后稱(chēng)重量。4）將烘干后的試樣和盒從烘箱中取出，蓋上盒蓋，放入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。將試樣和盒從干燥器呢取出，稱(chēng)盒加干土質(zhì)量，準(zhǔn)確至0.01g。利用公式3.1計(jì)算既得淤泥含水率： （式3、1） 式中：含水率（

36、%），精確至0.1%； 稱(chēng)量盒加濕土質(zhì)量（g）; 稱(chēng)量盒加干土質(zhì)量（g）; 稱(chēng)量盒質(zhì)量（g）;注意：注意：烘干法試驗(yàn)應(yīng)對(duì)兩個(gè)試樣進(jìn)行平行測(cè)定，并取兩個(gè)含水率測(cè)值的算術(shù)平均值。當(dāng)含水率小于40%時(shí)，允許的平行測(cè)定差值為1%；當(dāng)含水率等于、大于40%時(shí)，允許的平行測(cè)定差值為2%。（3）含水率試驗(yàn)結(jié)果從試驗(yàn)結(jié)果（表3.1）可以看出，未經(jīng)固化的淤泥含水率很高，難以將淤泥進(jìn)行處理。表3.1淤泥含水率試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)編號(hào)含水率（%）1104.52103.8平均值104.23.2.2淤泥密度的測(cè)定（1） 試驗(yàn)所需準(zhǔn)備的器材：1） 橫質(zhì)量的環(huán)刀若干（高度20mm，底面積30 cm，壁厚1.5mm）；2） 稱(chēng)量50

37、0g，最小分度值為0.1g的天平；3） 切土刀，鋼絲鋸，凡士林； （2） 密度測(cè)定方法： 1）按工程需要取原狀土或制備所需狀態(tài)的擾動(dòng)土樣，整平其兩端，將環(huán)刀內(nèi)壁涂一薄層凡士林，刃口向下放在土樣上。2）用切土刀（或鋼絲鋸）將土樣削成略大于環(huán)刀直徑的土柱。然后將環(huán)刀垂直下壓，邊壓邊削，至土樣伸出環(huán)刀為止。將兩端其余土削平修去，取剩余的代表性土樣測(cè)定含水率。3）擦凈環(huán)刀外壁稱(chēng)量。在天平放砝碼一端放一等量環(huán)刀，可直接稱(chēng)出濕土質(zhì)量。精確至0.1g。4）按式（3.2）、式（3.3）計(jì)算密度和干密度。 （式3.2） （式3.3） 式中：濕密度（g/c）,精確至0.01g/c； 干密度（g/c）,精確至0.0

38、1g/c； 濕土質(zhì)量（g）； v為環(huán)刀體積，（60）； 為環(huán)刀加濕土質(zhì)量，g； 為環(huán)刀質(zhì)量，g； 本實(shí)驗(yàn)需進(jìn)行2次平行試驗(yàn)，其平行差值不大于0.03。取其算術(shù)平均值。 5）密度試驗(yàn)結(jié)果。(見(jiàn)下表3.2密度試驗(yàn)記錄表)表3.2密度試驗(yàn)記錄表試樣編號(hào)濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）11.4580.71421.4630.716平均值1.460.715 從上表可以看出，未經(jīng)固化的淤泥干密度與濕密度差別較大，淤泥顆粒間空隙較大，導(dǎo)致淤泥難于具有較好的力學(xué)性質(zhì)。3.2.3淤泥液塑限的測(cè)定 (1) 試驗(yàn)所需準(zhǔn)備的器材： 1）液塑限聯(lián)合測(cè)定儀，包括帶標(biāo)尺的圓錐儀、電磁鐵、顯示屏、控制開(kāi)關(guān)和試樣杯。圓錐

39、質(zhì)量為76g，錐角為30；讀書(shū)顯示為光電式；試樣杯內(nèi)徑為40-50mm,高度為30-40mm。 2）稱(chēng)量200g、最小分度值0.01g的水平。 3）烘箱、干燥器。 4）鋁制稱(chēng)量盒、調(diào)土刀、孔徑為0.5mm的篩、凡士林等。 （2）液塑限測(cè)定方法： 1）試驗(yàn)采用風(fēng)干土樣，并用0.5mm篩試樣200g，分成3份，分別裝入3個(gè)盛土皿中，加入不同數(shù)量的純水，使分別達(dá)到不同稠度的試樣，分別接近液限、塑限和二者的中間值。 2）將制備好的土膏用調(diào)土刀充分?jǐn)嚢杈鶆?，密?shí)地填入試樣杯中，應(yīng)使空氣逸出。高出試樣杯的剩余土用刮土刀刮平，隨即將試樣杯放在儀器底座上。 3）將試樣杯放在聯(lián)合測(cè)定儀的升降座上，調(diào)節(jié)零點(diǎn)，使圓

40、錐尖接觸試樣表面，指示燈亮?xí)r圓錐在自重下沉入試樣內(nèi)，經(jīng)過(guò)5s后立即測(cè)讀圓錐下沉深度。然后取出試樣杯，取10g以上的試樣兩個(gè)，測(cè)定含水率。 4）將試樣從試樣杯中全部挖出，再加水或吹干并調(diào)均，重復(fù)以上試驗(yàn)步驟分別測(cè)定試樣在不同含水率下的圓錐下沉深度。液塑限聯(lián)合測(cè)定至少在三點(diǎn)以上，其圓錐入土深度宜分別控制在3-4mm，7-9mm和15-17mm。 5）按式3.4、式3.5和式3.6計(jì)算塑性指數(shù)，液性指數(shù)：（式3.4） 式中：液限（%），精確至0.1%； 干土加稱(chēng)量盒質(zhì)量（g）; 濕土加稱(chēng)量盒質(zhì)量（g）; 稱(chēng)量盒質(zhì)量（g）; 塑性指數(shù)計(jì)算： （式3.5） 式中：塑性指數(shù)，精確至0.01； 液限（%）；

41、 塑限（%）。 液性指數(shù)計(jì)算： （式3.6） 式中：液性指數(shù)，精確至0.01； 天然含水率（%）； 6）液限和塑限的確定 以含水率為橫坐標(biāo)、以圓錐入土深度為縱坐標(biāo)在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上繪制含水率與圓錐入土深度關(guān)系曲線如下圖所示；三點(diǎn)應(yīng)在一直線上，當(dāng)三點(diǎn)不在一直線上時(shí)，通過(guò)高含水率的點(diǎn)與其余兩點(diǎn)連成兩條直線，在圓錐下沉深度為4m出查的相應(yīng)的量個(gè)含水率，當(dāng)所查的兩個(gè)含水率差值小于2%時(shí)，應(yīng)以該兩個(gè)含水率平均值的點(diǎn)與高含水率的點(diǎn)再連一直線，若兩個(gè)含水率的差值大于、等于2%時(shí)，則應(yīng)重做試驗(yàn)。 7）液塑限試驗(yàn)測(cè)定結(jié)果。（見(jiàn)下表3.3液塑限實(shí)驗(yàn)記錄表）表3.3液塑限實(shí)驗(yàn)記錄表 鋁盒號(hào)盒重盒+濕土重盒+干土重水分

42、重量干土重量含水率%圓錐下城深度mm液限/%塑限/%塑性指數(shù)3116.6731.7426.565.189.8952.377.460.2635.824.463716.9728.9225.173.758.245.735.531323.2438.9634.364.6011.1241.363.56516.5859.6746.6213.0530.0443.444.83416.5341.0833.787.3017.2542.324.42117.4258.1545.5712.5828.1544.694.7 8）淤泥含水率與圓錐入土深度關(guān)系圖，見(jiàn)下圖3-1.圖3-1淤泥含水率與圓錐入土深度關(guān)系圖3.2.4淤泥

43、顆粒級(jí)配的測(cè)定(1)試驗(yàn)設(shè)備： 1) bt-9300h 激光粒度分布儀； 2）滴管、盛土杯、土工刀。 （2）測(cè)定方法： 1）打開(kāi)電腦和激光粒度分布儀； 2）用盛土杯裝載1020g的淤泥，加入純水然后攪拌均勻； 3）開(kāi)啟循環(huán)系統(tǒng)，用清水沖洗激光分布儀器內(nèi)部三遍； 4）用滴管吸取攪拌淤泥水，慢慢滴入激光分布儀內(nèi)； 5）開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)。 （3）測(cè)定結(jié)果： 經(jīng)電腦處理后，得到一數(shù)據(jù)表格。見(jiàn)下圖3-2。圖3-2太湖淤泥的顆分曲線3.3本章小結(jié) 通過(guò)對(duì)疏浚淤泥含水率的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)疏浚淤泥的含水率高于100%，大大超過(guò)了土工材料的要求；通過(guò)對(duì)疏浚淤泥密度的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)疏浚淤泥的干密度為0.715g/cm3，表明淤

44、泥的干密度很低，土的密實(shí)度低，強(qiáng)度很差，淤泥的穩(wěn)定性也較差。通過(guò)淤泥的粒度分布試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)淤泥以細(xì)小顆粒為主，需要進(jìn)行進(jìn)一步的處理。在相應(yīng)的部分進(jìn)行分析和討論，并且內(nèi)容偏少，小結(jié)用一兩句話(huà)總結(jié)下就可以了 要是疏浚作為土工材料，需要通過(guò)固化劑的固化作用，降低其含水率，增大其強(qiáng)度。本文在下一章節(jié)著重介紹固化劑的固化效果。第4章 水泥、粉煤灰和石灰改性淤泥力學(xué)特性的研究淤泥固化土的強(qiáng)度，就是通過(guò)固化反應(yīng)在含有大量空隙的松散土體中形成固化土的骨架節(jié)后，從而使其強(qiáng)度提高。由于淤泥的含水量高，土顆粒松散，所以單一淤泥的強(qiáng)度差，不滿(mǎn)足工程上的使用要求。若要滿(mǎn)足要求，則需要水泥、粉煤灰等外添加劑的固化作用，但是

45、國(guó)內(nèi)沒(méi)有對(duì)這些外添加劑的使用要求，所以本章節(jié)著手于試驗(yàn)室內(nèi)的試驗(yàn)，來(lái)尋找淤泥固化劑的配比。4.1固化劑的選擇在第2章的改性機(jī)理介紹中，提到了改性淤泥的強(qiáng)度來(lái)源就是通過(guò)外固化劑的水化及水解作用，形成骨架節(jié)后，進(jìn)而使得強(qiáng)度達(dá)到要求。首先想到了水泥的膠結(jié)作用；在粉煤灰的介紹中，提到了粉煤灰的減水效應(yīng)和密實(shí)效應(yīng)，這對(duì)于含水率高、密實(shí)性差的淤泥來(lái)說(shuō)很好的填補(bǔ)了其漏洞；考慮到淤泥含有有機(jī)物等其他物質(zhì)，在結(jié)合粉煤灰的激發(fā)機(jī)理，選擇采用生石灰來(lái)做激發(fā)劑。試驗(yàn)中所需用到的固化劑材料分別為：水泥、粉煤灰和生石灰。4.2固化試驗(yàn)的內(nèi)容在理論上對(duì)于上述三種選出的固化劑的作用有所了解，但是在實(shí)際問(wèn)題的處理中并不能很好的

46、掌握，所以先添加單一的固化劑來(lái)觀察具體的固化作用；然后再添加兩種或者三種的固化劑來(lái)固化淤泥，使得試驗(yàn)的邏輯性更加的嚴(yán)謹(jǐn)，所得到結(jié)論更可信。 為了便于在試驗(yàn)中更加簡(jiǎn)便的記錄與區(qū)別不同試驗(yàn)組別的淤泥試樣，將水泥簡(jiǎn)寫(xiě)為c、粉煤灰簡(jiǎn)寫(xiě)為fa、生石灰簡(jiǎn)寫(xiě)為l。其右下角有各自固化劑的參入量，本試驗(yàn)各取2kg太湖淤泥，各固化材料的百分摻量為相對(duì)于淤泥的含量。4.2.1單一固化劑的改性淤泥試驗(yàn)根據(jù)固化原理，先分別單一的添加水泥和粉煤灰，看各自對(duì)淤泥改性的效果。具體的參入量見(jiàn)下表。（表4-1）根據(jù)表4-1的試驗(yàn)方案，以及不同種類(lèi)添加和不同摻量水平共分6組進(jìn)行試驗(yàn)，每組制備三個(gè)試樣，共計(jì)18個(gè)試樣。表4-1 單一

47、固化劑試驗(yàn)方案固化劑名稱(chēng)參入量水泥2%8%10%粉煤灰10%20%40%（1）單一固化劑對(duì)含水率和濕密度的影響 根據(jù)上述單一固化劑的參入量，分別觀察不同齡期的淤泥含水量、濕密度。具體的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表。表4-2試樣的含水率和濕密度。表4-2試樣的含水率和濕密度試樣編號(hào)含水率（%）濕密度（g/cm3）0d3d7d21d0d3d7d21dc294.683.164.341.81.4851.5631.6781.65c880.476.470.160.81.6261.4591.5741.597c1092.974.262.253.41.4521.391.441.52fa1086.976.361.2441.50

48、91.5361.661.708fa2076.850.240.838.81.5241.531.691.746fa4048.143.436.3341.691.7611.691.775在上述章節(jié)中，通過(guò)對(duì)淤泥試樣的含水率試驗(yàn)中，測(cè)得含水率為104.2%；從上述單一固化劑的固化實(shí)驗(yàn)中看出，由于水泥的水化反應(yīng)、粉煤灰的減水效應(yīng)，均使得淤泥內(nèi)部水分減少，導(dǎo)致淤泥的含水率下降。并且隨著參入量的增加，含水量降低的愈發(fā)明顯。在單一的水泥與粉煤灰的對(duì)比中，可以看出粉煤灰對(duì)減少淤泥內(nèi)部水分的作用明顯，效果比水泥好。在上述章節(jié)的淤泥密度試驗(yàn)中，測(cè)得淤泥的濕密度為1.46 g/cm3；在單一固化劑的試驗(yàn)中，淤泥的濕密度

49、在1.56-1.66 g/cm3范圍內(nèi)變化，變化程度不是非常明顯。（2）單一固化劑對(duì)淤泥顆粒劑配的影響 通過(guò)運(yùn)用激光粒度分布儀對(duì)固化淤泥進(jìn)行顆粒級(jí)配分析，具體結(jié)果見(jiàn)下圖。圖4-1水泥的參入量對(duì)淤泥顆粒的影響，圖4-2粉煤灰的參入量對(duì)淤泥顆粒的影響。 圖4-1 水泥參入量對(duì)顆粒級(jí)配的影響圖4-2 粉煤灰參入量對(duì)顆粒級(jí)配的影響圖4-1可看出，淤泥經(jīng)水泥固化改性后，在不同參入量下，顆粒粒徑均有所增大。并且水泥8%參入量比2%參入量變化更明顯。圖4-2中曲線顯示，隨著參入量的增大，不均勻系數(shù)增大，曲線坡度較緩，趨于更佳土的級(jí)配，使得改性淤泥土更易被壓實(shí)成為適宜的工程材料。圖4-2可看出，淤泥經(jīng)粉煤灰固

50、化改性后，隨著參入量的增加，顆粒粒徑有呈下降趨勢(shì)。從上述的顆粒級(jí)配試驗(yàn)中看出，粉煤灰的做激發(fā)劑具有良好的效果。（3）單一固化劑的參入量對(duì)淤泥固結(jié)試驗(yàn)的影響 首先先來(lái)了解一下固結(jié)試驗(yàn)的內(nèi)容。所需儀器：wg-2型雙聯(lián)固結(jié)儀（包括加載設(shè)備、變性量測(cè)設(shè)備）； 濾紙、切刀、鋼絲鋸、凡士林、透水石等。 試驗(yàn)操作步驟： 按工程需要選擇面積為30c的切土環(huán)刀，環(huán)刀內(nèi)側(cè)涂上一層薄薄的凡士林或硅油，刀口應(yīng)向下放在原狀土或人工制備的擾動(dòng)土上，切取原狀土樣時(shí)應(yīng)按天然狀態(tài)時(shí)垂直方向一致。 小心地邊壓邊削，注意避免環(huán)刀偏心入土，應(yīng)使整個(gè)土樣進(jìn)入環(huán)刀并凸出環(huán)刀為止然后用鋼絲鋸或用修土刀，將環(huán)刀兩端余土修平，擦干凈環(huán)刀外壁。

51、 在固結(jié)儀的固結(jié)容器內(nèi)裝上帶有試樣的切土環(huán)刀（刀口向下），在土樣兩端應(yīng)貼上潔凈而濕潤(rùn)的濾紙，再用提環(huán)螺絲將導(dǎo)環(huán)置于固結(jié)容器，然后放上透水石和傳壓活塞以及定向鋼球。 將裝有土樣的固結(jié)容器，準(zhǔn)確地放在荷橫梁的中心，如杠桿式固結(jié)儀，應(yīng)調(diào)整杠桿平衡，為保證試樣與容器上下各部件之間接觸良好，應(yīng)施加1kpa預(yù)壓荷載；采用氣壓式壓縮儀，可按規(guī)定調(diào)節(jié)氣壓力，使之平衡，同時(shí)使各部件間密合。 調(diào)整百分表或位移傳感器至“0”讀書(shū)，并按工程需要確定加壓等級(jí)、測(cè)定項(xiàng)目以及試驗(yàn)方法。（最好是預(yù)留6-7圈的讀數(shù)） 加壓等級(jí)可采用12.5kpa,25kpa,50kpa,100kpa,200kpa.第一級(jí)壓力的大小試圖的軟硬程度，分別采用12.5kpa,25kpa或50kpa;最后一級(jí)壓力應(yīng)大于土層的自重應(yīng)力和附加應(yīng)力之和，或大于上覆土層的計(jì)算壓力100200kpa,但最大壓力不應(yīng)小于400pa。 當(dāng)需要確定原狀土的先期固結(jié)壓力時(shí)，初始段的荷重率應(yīng)小于1，可采用0.5或0.25.最后一級(jí)壓力應(yīng)使測(cè)得的e-lgp曲線下段出現(xiàn)直線段。對(duì)于超固結(jié)土，應(yīng)采用卸壓、再加壓方法來(lái)評(píng)價(jià)其再壓縮性。 當(dāng)需要做回彈試驗(yàn)時(shí)，回彈荷重可由超過(guò)自重應(yīng)力或超過(guò)先期固結(jié)壓力的下