重金属对水泥固化污染土工程性质影响的试验研究

摘要

工程场地中土体被重金属污染会造成水泥土地基某些工程性能的降低，导致工程事故的发生。而水泥固化稳定法做为处理重金属污染土的一种重要手段，固化稳定后的重金属污染土体仍然有对周围环境造成二次污染的威胁。因此，本文以土体污染中常见的重金属铅、铜为典型污染成份，然后与土体形成不同污染程度和类型的污染土，再以水泥来固化此污染土，以此来模拟工程中的重金属污染水泥土。通过室内试验，研究了重金属离子对水泥固化土的电阻率特性、强度特性、浸出毒性以及渗透性能的影响，对重金属引起的水泥固化土工程性质劣化以及固化稳定效果展开了系统的研究。得出如下结论：
　　第一，通过对5个龄期、7组污染物含量下的水泥固化重金属铅、铜污染土试样进行交流阻抗试验，得出：对水泥固化铅、铜污染土的电阻率特性进行分析时应选用50 kHz至1 MHz范围内的电流频率，在该频率范围内所测得的电阻率数据相对稳定且离散性小；重金属离子的存在会对水泥固化土的电阻率产生影响，从整体趋势上看重金属污染越严重电阻率越小。
　　第二，通过对5个龄期、7组污染物含量下的水泥固化重金属铅、铜污染土进行无侧限抗压强度试验，得出：重金属污染会对水泥固化土的无侧限抗压强度造成影响，不同污染程度会导致水泥固化土强度的增大或降低；水泥固化重金属污染土的电阻率和无侧限抗压强度有着一定的函数关系。
　　第三，通过对28 d龄期和60 d龄期时的水泥固化重金属铜污染土进行毒性浸出试验，得出：在铜离子含量为2500 mg/kg范围内，用15％的水泥参量来固化受铜离子污染的土体，其固化稳定效果能够满足相关国家废物排放标准；从整体上来看，浸出液中铜离子含量的多少跟水泥固化污染土受污染程度有关，水泥对污染土中铜离子的固化稳定效果在1000 mg/kg增长至2500 mg/kg含量范围内时会出现明显的劣化。
　　第四，通过渗透试验对5个龄期、7组污染物含量下的水泥固化铜污染土进行比较分析，得出：铜离子的存在会对水泥土的渗透系数产生影响，受铜离子污染后水泥土的渗透系数都随着铜离子含量的增加表现出一致的规律，即先增大后减小再增大最后有少许降低，水泥土的渗透系数最大值出现在铜离子含量为1000 mg/kg处；在铜离子含量超过一定值后会使水泥土抗渗性出现明显劣化，因此在工程实践中应考虑铜离子含量对水泥土渗透性的影响；水泥固化铜离子污染土的渗透系数随着其电阻率的增大而减小，同时也随着其无侧限抗压强度的增大而减小，表现出一致的变化规律。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2土体重金属污染研究现状

1.3水泥固化重金属污染土的工程特性研究现状

1.5存在的问题和主要研究内容

第二章 试验方案

2.1试验概述

2.2电阻率和强度特性试验

2.3浸出毒性试验

2.4渗透特性试验

第三章 重金属铅、铜对水泥固化土电阻率特性影响规律的分析

3.1重金属铅对水泥固化土电阻率特性的影响

3.2重金属铜对水泥固化土电阻率特性的影响

3.3水泥固化铅、铜污染土的电阻率特性的比较分析

3.4小结

第四章 重金属铅、铜对水泥固化土强度特性影响规律的分析

4.1重金属铅对水泥固化土强度特性的影响

4.2重金属铜对水泥固化土强度特性的影响

4.3水泥固化铅、铜污染土强度特性的比较分析

4.4小结

第五章 水泥固化铜污染土的浸出毒性分析

5.1简述

5.2浸出液浸出毒性结果

5.3铜污染水泥固化土的浸出毒性分析

5.4小结

第六章 重金属铜对水泥固化土渗透特性影响规律的分析

6.1渗透系数与渗透压的关系

6.2铜含量对水泥固化土渗透系数的影响

6.3渗透系数与养护龄期关系

6.4渗透系数和强度的关系

6.5渗透系数和电阻率的关系

6.6小结

第七章 结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文