疏浚泥专用固化剂及固化体配比研究

2018-09-06韩建军上海市建筑科学研究院上海200032上海工业固体废弃物资源化利用工程技术研究中心上海200032

建筑科技 2018年1期

关键词：物理性能固化剂石膏

韩建军(1.上海市建筑科学研究院，上海 200032；2.上海工业固体废弃物资源化利用工程技术研究中心，上海200032)

基于洋山港疏浚泥的特性，采用水泥、高性能矿物掺合料、脱硫石膏复配作为固化剂，研究洋山疏浚泥的专用固化剂配方，在此基础上尝试掺加再生粗集料，提高固化体搅拌性能，形成多种固废得到同步资源化利用的疏浚泥固化技术。

1 原材料

1.1 水泥

水泥采用上海崛荣 P·O 42.5 普通水泥，其化学成分和物理性能见表1。

表1 水泥的物理性能

1.2 高性能矿物掺合料

用高炉矿渣和激发剂自行粉磨，化学成分和物理性能如表2 和表3 所示。

表2 高性能矿物掺合料的化学成分 %

表3 高性能矿物掺合料的物理性能

1.3 脱硫建筑石膏

采用外高桥电厂生产的脱硫建筑石膏，物化性能见表4。

表4 脱硫建筑石膏的物化性能

1.4 再生集料

采用 5～25 mm 连续级配的再生粗集料，物理性能如表5 所示。

表5 再生集料的物化性能

1.5 疏浚泥

取自洋山港区的航道疏浚工程，其化学成分和土工性能分别见表6 和表7，粒径分布如图1所示。

表6 洋山疏浚泥的化学成分 %

表7 洋山疏浚泥的土工性能

图1 疏浚泥的粒径分布图

该疏浚泥为低液限黏土，粒径分布在 0.0016～0.075mm 的颗粒占 91.4%，为细粒土。

2 矿物掺合料比例对固化剂固化效果的影响

取原状疏浚泥，固定“水泥+矿物掺合料”复配固化剂的掺量为 20%，调整固化剂中水泥与高性能矿物掺合料的相对比例分别为 100:0、80:20、60:40、50:50、40:60、20:80、10:90，测试疏浚泥固化体的7d、28d 抗压强度，试验结果如表8 和图2所示。

表8 “水泥 + 矿物掺合料”固化疏浚泥的试验

图2 复配固化剂固化疏浚泥试件的室内抗压强度

当固定“水泥+矿物掺合料”固化剂在洋山疏浚泥中掺量为 20% 时，随着固化剂中矿物掺合料的掺量的增加，固化疏浚泥的抗压强度呈现先提高后降低的趋势。矿物掺合料掺量在 20%～80% 区间时，固化疏浚泥的抗压强度均高于纯水泥固化疏浚泥。矿物掺合料掺量在 40%～60% 之间时，固化疏浚泥的抗压强度较高，可达到15MPa 以上，比纯水泥固化疏浚泥的强度提高 18%～36%，满足水利护坡砌体的强度要求。

研究结果表明：一定的矿物掺合料配制固化剂，可以提高疏浚泥固化效果，但由于矿物掺合料本身活性被激发需要一定的条件，当水泥用量过少时，矿物掺合料的活性不能得到发挥。因此矿物掺合料掺量过大，固化疏浚泥的强度反而下降。

3 脱硫石膏改性对固化剂固化效果的影响

优选固化效果较优的“水泥+矿物掺合料”固化剂，加入脱硫石膏取代掺合料，对固化剂进行改性激发，进一步提高固化剂对疏浚泥的固化效果。通过测试疏浚泥固化体的7d、28d 抗压强度，确定石膏激发剂最佳比例，优化固化剂配比。掺脱硫石膏改性固化剂的试验配合比和试验结果如表9 和图3所示。

表9 “水泥+矿物掺合料+脱硫石膏”固化疏浚泥的试验结果

图3 石膏对固化剂固化效果的影响

当矿物掺合料的比例较高时(70%)，掺加 4%、8%的脱硫石膏等量取代矿物掺合料，可使固化土强度提高7.8%～33%，但固化疏浚泥的整体强度偏低；当矿物掺合料的比例较低时(50%～60%)，掺加 4%、8% 的脱硫石膏等量取代高性能矿物掺合料，疏浚泥固化体强度提高虽不明显，但固化疏浚泥整体强度较高。研究结果表明：矿物掺合料只有在合适比例的水泥和石膏复合激发下，才能取得良好的效果。水泥和矿物掺合料的复配比例为 50 : 50 时，掺加一定比例的脱硫石膏，固化体固化效果相对较优。

4 再生粗集料对疏浚泥固化体性能的影响

由于疏浚泥的黏性大，易附着在搅拌机叶片上，难以搅拌均匀，掺加一定量的粗集料(10%～30%)，使拌合物易于搅拌、改善成型质量，提高强度。这里选用废旧混凝土再生集料(5～25 mm 连续级配)按 10%、20% 和 30% 的比例体积法取代原状疏浚泥，测试固化体不同龄期的抗压强度，根据试验结果优化疏浚泥固化体配比。再生粗集料对疏浚泥固化体强度影响的试验配合比和试验结果如表10 和图4所示。