水泥基复合材料固化铬污染盾构渣土性能及其机理研究

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作   者：

魏贺;  贺勇;  阳栋;  张可能;  娄伟;  史继彪;  冯德山; 

作者机构：

中国建筑第五工程局有限公司;  湖南省和清环境科技有限公司;  中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室;  徐州中矿岩土技术股份有限公司; 

关键词：

微观机制;  正交试验;  复合固化材料;  无侧限抗压强度;  浸出毒性;  铬污染盾构渣土; 

期刊名称：

中南大学学报(自然科学版)

i s s n：

1672-7207

年卷期：

2024 年 55 卷 002 期

页   码：

513-524

摘   要：

为了实现铬污染盾构渣土的资源化利用,解决单一水泥固化材料用量大、排放量高以及固化效果不理想等问题,研制水泥基有机-无机复合固化剂固化铬污染盾构渣土.以14 d养护龄期固化土无侧限抗压强度和浸出毒性为评判指标,通过设计"五因素四水平"正交试验确定复合固化剂最佳配比;采用极差分析法对各影响因素进行主效应分析,并结合XRD和SEM试验探究复合有机-无机固化剂的作用机理.研究结果表明:无侧限抗压强度和浸出毒性评判指标的最优解均为11%(质量分数,下同)水泥、5.50%生石灰、0.25%聚丙烯酰胺、1.10%硅酸钠和0.05%海藻酸钠;14 d养护龄期的试验13(A4B1C4D4E1)固化土无侧限抗压强度达1 217.58 kPa,重金属铬浸出质量浓度为2.4 mg/L,满足相关规范要求;水泥、海藻酸钠和硅酸钠为固化土无侧限抗压强度评判指标的主要影响因素,水泥、海藻酸钠和生石灰为浸出毒性评判指标的主要影响因素;固化土无侧限抗压强度与重金属铬浸出质量浓度密切相关,具体表现为固化土无侧限抗压强度越大,重金属铬的稳定化效果越明显;大量的自由水被消耗、pH升高、新矿物的生成、土体微观结构改变及土颗粒间胶结作用增强是盾构渣土性能提高的主要原因;当固化土强度增大时,重金属铬的物理封闭作用增强;此外,发生水化反应形成的较高pH也促进三价铬生成难溶于水的氢氧化物沉淀,从而降低固化土重金属铬浸出毒性.