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作者：郑敬云，周龙 （宁波高新区围海工程技术开发有限公司，浙江宁波，315040） 摘要：碱渣固化土是在淤泥土中加入碱渣混合料后固化形成的特殊工程土。本文对多种不同掺入量的碱渣土进行了室内试验，包括直接剪切试验、固结试验、无侧限抗压强度试验等，求得固化土的各种力学参数。根据室内试验结果，确定合适的碱渣掺入量，分析碱渣固化材料的经济性和适用性，为该新型固化材料在实际工程中的应用提供理论依据。 关键词：碱渣；滩涂淤泥；固化土；无侧限抗压强度 1 引言 碱渣俗称自泥，是氨碱法生产纯碱过程中产生的废渣。一般情况下，碱渣采取地表堆积的处理方式，大量的碱渣沉积造成了周围环境的污染，碱渣的治理问题成为制约碱厂发展的一大难题。目前处理碱渣废料的方式，如利用碱渣制造建筑砂浆改良剂、空心砖及空心砌块、提取氯化钙、钙镁肥、鸡饲料添加剂、橡胶填料等，碱渣消耗量不多，不能从根本上解决问题。多年的实践经验认为[1, 2]，要想全部或大部分地处理碱渣最有可能的途径是用碱渣制作工程材料，即在碱渣中加入某些原料如粉煤灰、水泥、石灰等形成碱渣混合料。 闫澍旺等[3]通过一系列常用的土工试验，研究了一种添加水泥的碱渣土的强度、变形、湿陷性等工程性质，试验研究结果表明该种碱渣土可作为工程回填土应用，但添加水泥大大增加了材料费用，制约了其应用。通过对碱渣混合土料工程性质的研究，寻找一种处理费用低廉、能够大量消耗碱渣的实用方法，具有重要的工程意义。本文对多种配方的碱渣固化土进行了剪切试验、固结试验、无侧限抗压试验等，在此基础上，通过比较选择最优配比，得到低成本、高性能的碱渣混合材料。 2 主要材料及实验内容 （1）主要材料 本文试验所采用的固化材料主要由碱渣、粉煤灰、矿粉、石膏、特殊精料等组成，其中碱渣主要成分及含量如表1，粉煤灰的主要化学成分见表2。 表1 碱渣主要成分（%）
表2 粉煤灰的主要化学成分（%）
（2）试样制备 本文根据自制的配方，按照一定的比例依次将碱渣、粉煤灰、矿粉、石膏、特殊精料等材料混合并拌匀，制成碱渣固化材料，用于制备碱渣固化土的固化剂。 原状土取自宁波沿海某滩涂淤泥，其物理力学性质见表3所示。将原状土烘干后，配制含水率为60%、80%、100%原样泥，用作碱渣固化土试样制备。 表3 原状土的物理力学性质参数
根据试验需要，共制成70.7mm的立方体试样和61.8mm×20mm的环刀试样各若干，分别用于无侧限抗压强度试验和直剪试验，试样共分8%、10%、12%和15%四种固化剂掺入量，如表4所示。试样制备后，经过24h成型，待达到拆模条件后进行拆模，最后置于标准养护箱内进行养护至指定龄期。标准养护条件为：温度20℃±1℃，湿度≥95%。 表4 固化剂的掺入量
3 试验结果及分析 根据《水泥土配合比设计规程》(JGJT 233-2011)，对于达到指定龄期的试样进行抗压试验和直剪试验。抗压试验采用YES-100数显压力试验机，以8mm/分钟的速度缓慢加载，至试样破坏，记录压力值；直剪试验采用电动四联等应变直剪仪，以100kPa、200kPa、300kPa、400kPa四个等级进行加载，记录剪切破坏时的读数。限于篇幅，本文只介绍28d龄期的无侧限抗压强度和直剪试验结果。 （1）无侧限抗压试验 取3个平行试验破坏荷载的平均值计算抗压强度，若单个试件测值偏离均值的15%，则予以剔除，取余下测值的平均值计算。28d无侧限抗压强度结果如表5所示。 表5 28d无侧限抗压强度结果（单位：MPa）
此碱渣混合料对淤泥加固处理后，其固化土抗压效果明显增强，软硬度基本都能达到中等的甚至硬的程度。同一含水率条件下，固化材料掺入量越大，固化土强度越高；同一固化材料掺入量条件下，原样泥含水率越大，抗压强度越低。此外，分析固化材料的配方发现，碱渣中外掺材料对抗压强度影响最大的是矿粉，其次是特殊精料。 （2）直剪试验 表6 28d抗剪强度参数
此碱渣混合料对淤泥加固处理后，固化土的内摩擦角和粘聚力均得到提高，含水率越低，固化土抗剪性能提高越明显。 4 结论 （1）用碱渣混合料制备固化土是一种能大量消耗废弃碱渣的方式，具有明显的环保效应和社会效应。 （2）碱渣混合料对滩涂淤泥改善效果明显，固化土的基本力学性能能满足一定的要求，具有较好的工程应用价值。 参考文献： [1] 娄性义, 张焕云. 碱渣(白泥)综合利用途径的探讨[J]. 青岛建筑工程学院学报, 1999(2): 55-57. [2] 刘心中, 姚德, 董凤芝, 任传成. 碱渣(白泥)综合利用[J]. 化工矿物与加工. 2001(3): 2-3. [3] 闫澎旺, 祁寿篪. 碱渣土工程性能的试验研究[J]. 石油工程建设, 1997(4): 1-8. |
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