城市湖泊疏浚淤泥固化机理及固化材料配比试验研究

摘要

我国每年都有大量的疏浚淤泥产生，对环境造成污染，化学固化可以将淤泥废料转化为良质土进行资源化利用。淤泥具有一定的活性、成分复杂、黏粒含量高，其固化机理、固化材料配比优选等问题还有待进一步研究。以武汉东湖淤泥为研究对象，开展淤泥固化土的电阻率、核磁共振、无侧限抗压强度等试验分析，揭示淤泥宏观和微观固化机理，并进行超饱和淤泥固化材料配比优选。主要研究内容及结论如下:
　　1.基于电阻率时间响应的宏观固化机理。采用无接触电阻率测定仪测定淤泥固化土的72 h内的电阻率，得到电阻率随养护龄期t变化的特征曲线，分析养护龄期、水泥掺量、有机质含量对淤泥固化土电阻率的影响规律，根据电阻率曲线的特征点将淤泥固化反应过程划分为Ⅰ溶解期，Ⅱ诱导期，Ⅲ硬化期三个反应阶段，并进行基于电阻率时间响应的宏观固化机理分析。
　　2.基于孔隙水转化的微观固化机理。通过核磁共振试验得到淤泥固化土的核磁信号幅值-T2曲线，分析养护龄期、水泥掺量、初始含水率对淤泥固化土孔隙水含量及分布的影响规律，并初步探讨了基于孔隙水转化的微观固化机理。随着养护龄期的增长、水泥掺量的增加和初始含水率的降低，淤泥固化土的T2分布的范围变窄，弛豫峰逐步向左移动，孔隙水逐渐分布在较小的孔隙中，同时弛豫峰面积减小，孔隙水的含量减小。龄期的主要作用是减小大孔隙里的水分含量，水泥不仅有利于减小大孔隙里的水分含量，也有利于小孔隙里的水分含量的减小。
　　3.超饱和淤泥固化材料配比优选。在水泥固化疏浚淤泥的基础上，掺入外加剂进行双掺试验分析粉煤灰、生石灰、高吸水树脂各外加剂的固化作用和最佳掺量，并通过四种固化材料的正交试验得出低水泥掺量下超饱和疏浚淤泥的固化材料的最佳配比，为超饱和淤泥固化的实际工程提供参考。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的背景及现实意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 力学性质研究现状

1．2．2 淤泥固化机理研究现状

1．2．3 电阻率法在岩土领域研究现状

1．2．4 核磁共振技术研究现状

1．3 主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第2章 试验材料和试验方法

2．1 试验材料

2．1．1 淤泥土样

2．1．2 固化材料

2．1．3 腐殖酸

2．2 试验内容及测试方法

2．2．1 电阻率测定试验

2．2．2 核磁共振试验

2．2．3 无侧限抗压强度试验

第3章 淤泥基于电阻率时间响应的宏观固化机理

3．1 淤泥固化土电阻率测试技术

3．2 不同水泥掺量淤泥固化土的电阻率的时间响应

3．3 淤泥固化反应过程分析

3．4 有机质含量对淤泥固化的影响

3．5 淤泥宏观固化机理

3．6 本章小结

第4章 淤泥基于孔隙水转化的微观固化机理

4．1 淤泥固化土的核磁信号响应

4．2 孔隙水的分布规律

4．2．1 养护龄期的影响

4．2．2 水泥掺量的影响

4．2．3 初始含水率的影响

4．3 孔隙水总量的变化规律

4．4 淤泥微观固化机理

4．5 本章小结

第5章 超饱和淤泥固化材料配比试验研究

5．1 水泥加外加剂双掺配比试验

5．1．1 水泥加高吸水树脂

5．1．2 水泥加粉煤灰

5．1．3 水泥加生石灰

5．2 四种固化材料正交配比试验

5．3 四种固化材料固化机理分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目