国内外淤泥固化剂的研究进展

赵锋烽

【摘 要】国内外淤泥固化剂研究进展，通过水泥、石灰等进行固化。

【关键词】水泥；石灰；工业废料；水玻璃；离子交换；新型复合类固化剂

水泥作为固化剂方面的研究。张春雷[11]、杨永狄[30]等人通过对同一种淤泥进行不同水泥掺量的固化处理，研究了水泥掺量对淤泥固化土强度的影响规律。

研究结果表明存在一个最低水泥掺量，当水泥掺量低于这个值时，水泥对淤泥就没有明显固化效果；当掺量大于最低掺量时固化土无侧限抗压强度随水泥掺量增加而增大。

周承刚[31]等人通过试验研究了淤泥初始含水率对固化淤泥力学性质的影响，研究表明固化土的强度会随着淤泥初始含水率的增加而不断降低。

汤怡新[32]指出淤泥固化土的抗压强度主要取决于水泥掺量，其次受原泥的初始含水率影响，固化土的抗压强度与土的初始含水率的平方成反比关系。

丁天锐[33]等对高含水率条件下水泥加固软土的强度特性进行了试验研究，结果表明软土含水率对水泥土强度有显著影响，软土含水率低于80%时水泥土强度与含水率成正比，软土含水率超过80%时水泥土强度会明显降低。石灰作为固化剂方面的研究。

王保田[34]等对石灰改良高含水率粘土进行了试验研究，发现掺加石灰能够快速降低粘土的含水率，使土体由块状转变为散粒状，固化土压实后具有低压缩性和较高的强度，可作为路基填筑材料。

桂越[35]对生石灰固化处理淤泥进行了研究，发现随着闷料期增大，生石灰对土的干化及松散化效果越明显，土的性质逐步改善。增大生石灰掺灰比对材料化土的含水率降低最为有利，增大闷料期对材料化土的土性改良最为有利。

H. Tremblay[36]采用水泥和石灰联合固化的高含水率疏浚淤泥，并对固化土压缩性进行研究，建立了固化土压缩性指标与淤泥初始含水率、固化剂掺量以及竖向屈服应力的关系。并基于完全扰动土的一维压缩曲线进行了归一化处理，可以用于估算固化淤泥的屈服应力和压缩性能指标。

童小东等对石灰作为水泥土外加剂进行了研究，认为将石灰加入土中后，水泥土早期强度会降低，但后期强度提高明显。

巩尊玄[38]等采用石灰、粉煤灰联合固化有机质土，研究了石灰、粉煤灰固化有机质土的适宜性问题，发现随着石灰和粉煤灰与有机质土拌合均匀后，土体的液限和塑性指数降低，一定程度上提高了固化土的和易性，降低了施工难度，有利于软土地基固化工程的施工；同时发现当土体中同时掺加粉煤灰和石灰会发生火山灰反应，反应生成的胶凝物质能够胶结土颗粒，因此固化效果相对较好。

工业废料作为固化剂方面的研究。范昭平、黄新等分别采用废石膏和磷石膏作为外加剂固化软土，试验结果表明这种固化方式取得了较好的固化效果。

童小东等的研究成果证实了生石灰和生石膏等工业废料作为外加剂对淤泥固化效果的提升作用。

兰凯等还对水泥联合矿渣在不同配比下固化淤泥的效果进行了研究，发现矿渣占固化剂总量40%～70%左右時，固化土强度增长最显著。

徐玉民等利用粉煤灰作为主料固化钻井废泥浆，以固结材：粉煤灰：促凝剂：废泥浆（水基） = 30：35：5：30的配比用作主要材料作路基填土，固化后土体具有良好的抗冻融性，路面无断裂，土体强度达到0.8MPa以上，可保证路面3～5年内不需要维修。

张春雷等采用水泥、粉煤灰和废石膏三种材料复合固化淤泥，得到了固化剂的最优配比，并发现水泥对固化淤泥的强度起主导作用，而粉煤灰和废石膏则可以替代部分水泥。

刘顺妮的研究证实了掺加适量的石膏和硫酸盐能大幅提高淤泥固化土的强度。

SR Kaniraj等对粉煤灰和水泥联合固化淤泥的配比进行了试验研究，得出了水泥和粉煤灰固化淤泥土的最佳掺量。丁建文等使用水泥和磷石膏双掺固化高含水率疏浚淤泥，结果表明由于淤泥含水率太高，加固效果很不理想。

水玻璃作为固化剂方面的研究。W. Chao对水玻璃和CaCl2现场加固软基土体进行了研究，结果表明水玻璃结合CaCl2具有良好的固化效果。

黄春香对水泥联合水玻璃固化软土进行了研究，发现水玻璃和水泥以及土之间不仅发生物理吸附反应，还发生了一系列的化学反应，从而提高固化土的整体强度。

简文彬[22]等对福建沿海地区的淤泥质土进行水泥、水玻璃联合固化试验，研究结果表明掺加水玻璃能够加速固化土结构的形成，进而提高水泥、水玻璃固化土的强度，同时降低其渗透性。

程鉴基[20]在试验中将水玻璃和水泥调配成一定的浓度的浆液，随后将其注入到取自珠江三角洲软土地区的流塑状淤泥中，试验结果表明固化效果显著。

离子交换类固化剂方面的研究。徐日庆[50]等采用LY-4粘土固化剂对温州半岛工程中的淤泥质地基进行了固化试验，发现当固化剂掺量为6%时，固化土强度已经能够满足底基层填料强度要求；当固化剂掺量达到10%～12%时，固化土强度能够满足地基承载力整体的要求。

朱书景[51]采用HAS高强度耐水土壤固化剂固化海相淤泥，并利用X衍射及差热分析方法观察其微观结构变化，结果发现固化剂与淤泥中粘土矿物成分的反应，一定程度上改变了淤泥土的物理性能，显著提高了固化土的无侧限抗压强度和抗剪强度，降低了压缩性，提高了土体的水稳定性，从而将淤泥质软土转变为良好的工程填土材料。

L. Bobrowski介绍了一种离子类固化剂Condor SS加固软基土地基的实例，文献介绍了一种液体浓缩液固化剂Concentrated Liquid Stabilizer在道路中应用的实例，美国专利公开了一种液体固化剂（主要由sulfuric acid和citrus stripper oil合成），其掺量为干土质量的0.01%时，固化土28天抗压强度可以达到520psi（约为3.65Mpa），效果显著。

新型复合类固化剂方面的研究。J. Mitchell的研究表明加入2%尿醛树脂和0.25%NaCl后，固化砂土的强度可以达到2.4MPa。

黄晓明[56]等以石灰、矿渣、水泥等一种或几种互配物作为主固化剂，选用马来酸、胡马酸、碳酸钠、氟化钠、氢氧化钠、硫酸铝钾、三乙醇胺和胺基磺酸盐等为助固化剂联合配制了一种TR型土壤固化剂，试验结果证实其具有良好的路用性能。

梁文泉[57]等研制了一种由特殊SiO2及活性Al、Fe等组成的灰白色粉末状无机胶结材料—新型土壤固化剂GA，该固化剂能够固结粘土、淤泥、工业废渣以及粉砂、风化砂等。

王建勋[58]等通过向淤泥中掺入一定量的生石灰，再利用真空预压结合外加剂木质素磺酸钙来改善土体的渗透性，提高其强度和抵抗变形的能力，结果表明石灰与真空预压相得益彰，能够使土体在抽真空后提高其强度增长速度。

结语

目前已有各种固化剂研究表明，固化效果效果优劣不同，需根本实际现场情况选择固化剂方法。

参考文献：

[11]张春雷.淤泥固化土力学性质及固化机理研究[D].南京：河海大学，2003.

[20]程鉴基.水泥—水玻璃化学灌浆加固流塑状淤泥的初探[J].工业建筑，1996，26（8）：3-6.

[22]简文彬，吴铭炳，唐宗鑫，等.水泥水玻璃加固软土研究[J].建筑技术开发，2002，29（2）：30-40.

[30]杨永狄.疏浚土的固化处理技术[J].水运工程，2001，（4）：12-15.

[31]周承刚.水泥土强度的影响因素[J].煤田地质与勘探，2001，29（l）：45-48.

[32]汤怡新，刘汉龙，朱伟.水泥固化土工程特性试验研究[J].岩土工程学报，2000，22（5）：549-554.

[33]丁天锐，高明生，唐彤芝，等.高含水量条件下水泥上強度室内试验研究[J].南通工学院学报：自然科学版.2004，3（4）：65-68.

[34]张义贵，王保田.石灰改良高含水率粘土作为路基填料的试验研究[J].现代交通技术，2010，（8）：5-7.

[35]桂跃.高含水率疏浚淤泥材料化处理及其击实方法研究[D].南京：河海大学，2010.

[36]HTremblay，SLeroueil，JLocat.MechanicalimprovementandverticalyieldStressPredictionofclayeysoilsfromEasternCanadatreatedwithlimeorcement[J].CanadianGeotechnicalJournal，2001，38（3）：567-579.