磷酸镁水泥固化铅污染土的力学特性试验研究及微观机制

发布时间：2020-02-04 22:17

【摘要】：采用磷酸镁水泥(MPC)对铅污染土进行固化/稳定化处理。基于无侧限抗压强度试验和渗透试验,研究了MPC添加量、水土比对固化污染土强度及渗透特性的影响规律。结果表明,固化土的强度随MPC添加量增加而增大,渗透系数减小;水土比对固化土的强度及渗透特性的影响均存在临界值,为0.45。低于临界值时,固化土的强度随着水土比的增加而增加,渗透系数随着水土比的增加而减小。压汞试验(MTP)结果表明,随MPC添加量的增大,固化土孔隙体积减小,水土比不超过临界值时,固化土孔隙体积随着水土比的增大而减小。扫描电镜试验结果表明,随着MPC添加量的增加,土颗粒团聚化越明显,胶结程度加强;水土比不超过临界值时,土颗粒团聚体增多。镁钾磷酸盐晶体(MKP)主要通过减少孔径大于1?m的孔隙体积来影响固化土的强度和渗透特性。
【图文】：

土颗粒（或团聚体）外形上表现为不规则的块状和粒状，相互之间散乱搭接堆叠，呈无序排列，颗粒大小差异明显，形成了大小不等连通的架空孔隙，孔隙较大。这是因为MPC添加量较低，生成的MKP少，MKP与土颗粒的胶结程度较弱。从图10(b)～10(c)可见，MPC添加量的继续增加，污染土颗粒相互靠近紧密，且土颗粒间出现大量MKP，MKP包裹土颗粒并充填于颗粒孔隙，使颗粒呈团聚状，形成致密的团聚体，降低了孔隙之间的连通性。渗透系数减小，且固化土变得坚硬，固化土强度增加。(a)添加量为30%(b)添加量为50%(c)添加量为70%图10MPC添加量对微观显微结构的影响Fig.10EffectofMPCdosageonmicrostructurefeatures不同水土比固化土微观显微结构见图11。固化土的MPC添加量为50%，养护龄期为7d，铅含量为5000mg/kg。放大倍数均为2000倍。从图中可以看出，当水土比较小（图11(a)）时，MPC水化反应不完全，生成的MKP较少，MKP晶体间存在很多孔隙，土颗粒之间黏结性较差，固化土整体结构松散；当水土比适中（图11(b)）时，生成的MKP不断增加，结构由松散变得团聚和密实，MKP晶体结晶程度高，MKP互相紧密堆积，整个断面基本没有孔隙。当水土比较大（图11(c)和图11(d)）时，虽然固化土内MKP增加，但团聚体较松散，，大量层状MKP晶体重叠排列在一起，晶体间存在很多孔隙，且MKP周围明显覆盖了一层水膜，比较图11(c)和图11(d)发现，随着水土比的增大，团聚体松散度增加，部分团聚体边缘出现大的孔隙。(a)添加量为40%(b)添加量为45%404555600.00.10.20.30.40.5隙体积孔/cm(3/)g<0.01m0.01～0.1m0.1～1m1～10m>10m水土比/%

增刊2张亭亭等：磷酸镁水泥固化铅污染土的力学特性试验研究及微观机制285(c)添加量为55%(d)添加量为60%图11水土比对微观显微结构的影响Fig.11Effectofwatercontentonmicrostructurefeatures4结论（1）随着MPC添加量的增加，污染土的固化效果得到明显改善，固化土抗压强度增加，渗透系数减校随着MPC添加量的增大，固化土的孔隙体积减小，MKP主要通过减少孔径大于1μm的孔隙体积来影响固化土的强度和渗透特性，随着MPC添加量的增加，土颗粒相互靠近紧密，团聚化越明显，土颗粒间的胶结程度加强。（2）水土比对MPC固化土影响的临界值为0.45。当水土比小于临界值时，随着水土比的增加，抗压强度增加，渗透系数减小，固化土的孔隙体积减小，土颗粒变得团聚和密实，结晶程度高，孔隙减少。当水土比超过临界值时，随着水土比的增加，抗压强度减小，渗透系数增加，固化土的孔隙体积增加。团聚体松散度增加，部分团聚体边缘出现大的孔隙。参考文献[1]崔德杰,张玉龙.土壤重金属污染现状与修复技术研究进展[J].土壤通报,2004,35(3):366－370.CUIDe-jie,ZHANGYu-long.Currentsituationofsoilcontaminationbyheavymetalsandresearchadvancesontheremediationtechniques[J].ChineseJournalofSoilScience,2004,35(3):366－370.[2]PETERP,JOHNA,GEORGEM,etal.EffectofDilutionandcontaminantsonsandgroutedwithcolloidalsilica[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,AmericanSocietyofCivilEngineering,1999,125(6):461－469.[3]VATSALAA,NOVAR,SMURTHYBR.Elastoplasticmodelforcementedsoils[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering,2001,127(8):679－687.[4]张亭亭,李江山,王平.磷酸镁水泥固

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