1、淤泥固化处理后的渗透特性试验研究摘要：为了探讨淤泥固化处理后作为坝堤、水库填料时的渗透特性，通过室内变水头渗透试验研究了水泥掺入量、龄期对渗透系数的影响，分析了淤泥固化处理后孔隙比的变化规律，发现其渗透性能的提高作用来源于水泥水化产物对淤泥孔隙的填充作用。 关键词：淤泥；水泥掺入量；龄期；渗透系数；孔隙比 中图分类号： TQ172 文献标识码： A 引言：我国拥有许多源远流长的大江大河，为了保证河道的通航和防洪、蓄洪能力，需要不定期开展疏浚工程，对江河底部淤积的泥沙进行治理，疏浚淤泥的大量产生已成无可避免的事实1。疏浚淤泥是一种工程垃圾土，虽然淤泥是在静水或缓慢的流水环境中沉积而成，但由于疏浚
2、施工的扰动，其连结非常松散，含水率多为液限的 1.22.0 倍，具有很强的流动性，强度非常之低2。 疏浚淤泥的处理方法主要有：抛泥、淤泥堆场堆放、晾晒处理、加热烧结处理，固化处理等3-5。固化处理法把软弱无强度的疏浚淤泥变成良好的土木工程材料从而获得综合性的技术经济效益，已经成为了一个重要的研究课题。淤泥固化处理后作为坝堤、水库填料时，需要评价其渗透特性。本文以长江中下游的淤泥为研究对象，通过室内渗透试验研究了固化剂掺入量、龄期等对淤泥固化处理后的渗透特性的影响。 1.试验材料与设计 试验淤泥的基本物理性质指标见表 1，根据土的分类标准(GBJ14590)，该种淤泥属于高液限粘土。固化材料采用
3、上海海螺明珠水泥有限责任公司生产的 32.5#普通硅酸盐水泥，考虑降低固化处理的成本并满足施工要求，将淤泥调制成含水率为 1.5 倍液限后，分别向淤泥中加入水泥50、100、200kg/m3（以每 m3 淤泥加入的水泥质量 kg 计） ，用搅拌机搅拌均匀后分装入水泥砂浆试模内（模具内应先均匀涂上一层凡士林，便于脱模） ，用塑料袋密封试模并置于 20左右、湿度90%的养护箱中养护。24 小时后退模并用保鲜膜密封试块继续养护至 7d、14d、28d。养护至设计龄期后用渗透环刀切样，抽气饱和后进行室内变水头渗透试验。 表 1 淤泥的基本物理性质指标 比重 液限/% 塑限/% 砂粒含量/% 粉粒含量/
4、% 粘粒含量/% 2.61 56 27 2 52 46 2.试验结果分析 淤泥固化处理后的渗透系数与水泥掺入量之间的关系如图 1 所示，可以看出，在龄期一定的情况下，随着水泥掺入量的增加，固化处理后的淤泥的渗透系数逐渐减小。从整体变化过程看，固化处理后渗透系数的大小在数量级，同一龄期下，水泥掺入量达到 100 kg/m3 前，固化淤泥的渗透系数随水泥掺入量的变化较大，水泥掺入量超过 100 kg/m3 后，固化淤泥的渗透系数随水泥掺入量的变化减缓，但整体仍在减小。 图 1 水泥掺入比与渗透系数的关系 龄期对淤泥固化处理后渗透系数的影响如图 2 所示，由图可知，水泥掺入量为 50kg/m3 时，
5、7d 和 28d 时对应的渗透系数分别为和，随着龄期的增加渗透系数减小的趋势很明显，水泥掺入量为 200 kg/m3 时，7d和 28d 时对应的渗透系数分别为和，与水泥掺量为 50kg/m3 相比，渗透系数的变化量不大，说明此时的水泥掺入量对淤泥的固化作用已经全部发挥，水泥掺量的继续增加对其渗透系数的影响不大。由此可知，水泥掺入量一定时随龄期的增加固化处理后淤泥的渗透系数逐渐减小，且在一定范围内水泥掺入量愈大，渗透系数愈小。 图 2 龄期与渗透系数的关系图 图 3 孔隙比与渗透系数的关系图 测得抽气饱和前试样的质量和变水头试验后试样的烘干质量，可以得到试样的孔隙比。淤泥固化处理后的孔隙比与渗
6、透系数的关系见图 3，由图可以看出，一方面，随着水泥掺入量的增加，固化后淤泥的孔隙迅速减小，这主要是因为向淤泥中加入水泥后，与其孔隙中的水分发生水解、水化反应，生成的水化产物替换了原来孔隙水的体积，且水泥吸水反应会产生体积增加6，起到了填充作用；另一方面，淤泥固化处理后的渗透系数与其孔隙比存在较好的对应关系，也就是说对渗透性能的提高作用主要来源于水化反应产物对淤泥孔隙结构的改善作用，提高了其密实程度。 3.结语 通过以上试验研究分析，可以得出：随着水泥掺入量的增大，水泥对淤泥的固化作用加强，在一定范围内水泥掺入量愈大，渗透系数愈小；在水泥掺入量一定时随龄期的增加固化淤泥的渗透系数逐渐减小；水泥
7、固化处理对淤泥渗透性能的提高作用来源于水化产物对其孔隙结构的填充作用。 参考文献： 1 徐元. 港口建设与疏浚之间关系浅议兼谈第 6 届世界疏浚大会有关情况J. 中国港湾建设. 2001,(6):65-68. 2 朱伟,张春雷,刘汉龙,等. 疏浚泥处理再生资源技术的现状J.环境科学与技术,2002,25(4):39-41. 3 林瑞建. 航道整治疏浚物的综合利用J.珠江水运. 2004,(5):26-27. 4 金立乔.无锡太湖疏浚淤泥的再生资源化利用与分析J.山西建筑.2012,38(14):228-229. 5 王金华. 航道疏浚泥土出路问题的初探J. 江苏交通运输. 1994,(4):34-35. 6 R. B. 威廉逊 , 著. 童大懋, 黄文熙 , 吴锡琪, 等译. 波特兰水泥的凝固M. 北京:中国建筑工业出版社, 1980.
