污泥灰/水合石灰对软土岩土性质的影响外文翻译资料

 2022-03-15 20:37:17

污泥灰/水合石灰对软土岩土性质的影响

一寿大学土木与生态工程系, 1, 1 节, 高雄 84008, 台湾, 中华民国环境工程系, 国立宜兰大学, 1, 1, 沈隆路, 中蓝260-41, 台湾, 中华民国 c 环境与安全工程系, 铭驰理工大学, 84 Gungjuan 路, 泰山 24306, 台北, Tawain, 民国 2006年4月24日;经修订的表格2006年9月7日收到; 及接受2006年10月30日在线2006年11月6日

摘要

本研究旨在提高土壤、污水污泥灰 (SSA) 和水合石灰的性能和强度, 以稳定软粘性路基土。提出了污泥灰/水合石灰的五种不同配比 (重量百分比)、0%、2%、4%、8% 和 16%, 并与粘性土混合使用。然后, 研究了不同比例的 SSA/水合石灰对软粘性土的影响。试验结果表明, 掺加剂的试样的无侧压强度从三提高到七倍, 对试样的膨胀行为也有有效的降低。三轴压缩试验结果表明, 抗剪强度参数为 c, 增加了添加量, 从30提高到50–70。总体上, SSA/水合石灰可提高粘性路基土的岩土性能。

关键词: 粉煤灰;水合石灰;污水污泥;软土

1. 导言

粉煤灰是一种常用的土壤稳定剂, 含有大量的火山灰材料, 是稳定软土路基的重要部件。可以在土壤中掺入离子, 改善土壤颗粒间的相对应力, 进一步提高土壤强度。同时, 随着城市污水污泥的快速增长, 垃圾填埋, 以及环境保护的严格要求, 污泥的复垦和减量已进入世界范围。研究结果发现, 污水污泥灰 (SSA) 具有相似的火山灰物质, 与粉煤灰有较好的关系, 也具有稳定软土路基的潜在应用前景。这是可能的, 只有当土壤测试结果, 如压实试验, 加利福尼亚轴承比率 (CBR) 测试, 无侧压强度测试 (压) 和三轴压缩测试可以改进。因此,本研究建议使用 SSA 替代传统的粉煤灰并进行混合以水合石灰为外加剂, 稳定软基土。

一般情况下, 增加高比例的粉煤灰/石灰灰可以提高未经处理的土壤强度。然而, 当掺的增加达到一定水平时, 石灰改善土壤的强度可以减少。小应用伊迪斯和冷酷的方法通过评估 pH 值评估需要用作稳定剂的石灰量。他发现, 当 pH 值约为12.4 时, 所需的石灰量在4% 和8% 之间不等。埃文斯 [3] 透露, pH 值增加以具体数额石灰为土壤安定的应用增加了。当添加7% 石灰时, 最大 pH 值达到。帕森斯等人 [4] 混合不同的数量石灰与土壤为路测试在堪萨斯州。结果表明, 5% 和2.5% 的石灰分别添加到 CH 土壤和 CL 土壤中, 产生了较大的膨胀电位。此外, 还对试验中的所有土壤进行了较小的塑性指数观测和粘土在高含水量条件下的土壤。他们还发现, 最佳水分含量介于8% 和10% 为使用石灰作为混合物在地基土的稳定性。

SSA 和水合石灰可作为稳定剂用于软土地基改良土壤基本性质的研究例如压缩,抗剪强度、承载力等。鉴于污泥灰和石灰中火山灰反应的特征,钙在这两种材料中可以产生硅酸钙或硅酸铝水合物在聚合过程中的作用。此外, 用于产生这些水合物的机制相似于硅酸盐水泥的水化机理。Misra[5] 相信这两个机制有相同的效果化学使用。火山灰化学方程式为

Ca(OH)2 SiO2 → C–SH

gel

(1)

Ca(OH)2 Al2O3 → C–AH

gel

(2)

另一种能改善软土地基性质的稳定机制是絮凝团聚的发生。这是通过一个过程, 在稳定剂中的钙溶解在水中, 价钙离子 (Ca2 ) 将取代在粘土颗粒表面上的豆的单价氢离子, 抑制扩散双层从膨胀, 降低土壤吸水, 通过减少土壤颗粒间的排斥力, 产生较大的土壤颗粒。土壤结构不仅得到了改善, 而且上述影响还会使粘土颗粒凝聚并产生低塑性土壤, 如淤泥。此外, 对土壤性能的主要改进包括塑性、工作能力、瞬时不固化土强度和荷载变形等 [6]。

污水污泥在生产施工建筑材料中的应用, 在实践中最为明显, 表现为泰和吴 [7]、泰和秀 [8]、林和翁 [9]、林和蔡 [10]。因此, 本研究的目的是利用 SSA 作为软土路基稳定剂, 评价其对土壤的影响, 为今后污泥灰的潜在应用提供更广阔的前景。

2. 测试程序

本研究从高雄当地城市污水处理厂收集污水污泥样品。在被磨成细颗粒通过 #200 筛之前, 污泥样品在800◦C 的火炉中被焚烧。为了使更多的 ssa 取代火山灰材料和更多的污水污泥, 并维持或增加改良土的强度, 分别以4:1 为 ssa 和水合石灰的比例分配外加剂。本文提出了五种掺合料配比为0%、2%、4%、8%、16% 的混合料, 并对粘性土进行了配制。对稳定粘性土样进行了 pH 值、阿特伯格极限、压实试验、无侧压强度试验、膨胀电位、CBR、三轴 compres 试验等试验, 研究了其工程性能。改良的土壤。其他对污泥灰进行了 pH 值、EDS 分析、X 射线衍射和 TCLP 试验等试验。

对稳定的粘性土样品进行了空气固化和阿特伯格极限试验, 符合 ASTM D4318 标准, 获得了液限 (LL)、塑性极限 (PL) 和塑性指数 (PI)。然后研究了外加剂加入后未处理土壤中 PI 的变化。pH 值测试是由中华人民共和国环境保护局规定的 27038-S410.60T 规范分类规范的。通过保持固液比 (土壤 外加剂/去离子水) 进行了试验:20 g/20 毫升) 在1:1 和样品被治愈3小时, 3, 7, 14, 21, 28 天, 以获得不同的 pH 值的未经处理的土壤与无灰/水合石灰添加.压实试验可在不同水分的帐篷中找到最大干单位重量 (gamma; dmax) 和最佳含水量 (OMC) 的 SSA/水合石灰土标本。此外, 在无侧压抗压强度试验中得到的 OMC 控制了水的用量, 在不同固化年龄 (3 小时、3、7、14、28、56和90天) 进行再次, OMC 被用于膨胀电位, 并进行 CBR 试验, 以找出数量的体积膨胀和承载能力的土壤标本, 分别。最后, 在疏松、不排水和不饱和 (UUU 试验) 条件下进行三轴压缩试验, 得到灰/水合石灰土试样在不同模拟时的抗剪强度参数、c 和摩擦角ϕ。密闭压力。

3. 结果与讨论

3.1材料特性

3.1.1 Sewage sludge ash (SSA)

对 SSA 进行了 TCLP 和基本理化分析等试验。结果表明, TCLP 的浸出金属浓度 (105 ◦C 干燥) 为镉、铜、铬、铅、锌、换天赋地的0.03、0.25、0.24、0.54、16.75 毫克/升。研究表明, TCLP 的试验结果得到了中华民国环境保护局的接见。当前的 Cd、铜、铬和 Pb 的调节阈值分别为1.0、15、5.0 和5.0 毫克/升。

一般情况下, 氧化物中的钙含量越多, 材作为稳定剂, 火山灰反应就越快。Misra [5] 显示了改善的不同的水平在黏土在粉煤灰以后增加了。他发现, ash–clay 土的承载电容得到了有效的提高。一方面, 外加剂中钙的含量影响土壤的改善。另一方面, SSA (8%) 中的钙含量大于粉煤灰 (3–5%)。因此, 在粘性土改良应用中, SSA 比粉煤灰具有更好的效率。此外, 根据 ssa 和水合石灰的准定量分析, 表明 ssa 主要成分为硅、铝、铁, 与三主要氧化物、SiO2、Al2O3 和 Fe2O3 有关, 用于进行火山灰反应.这 obser vation 与其他相关研究文献中发现的研究相吻合。

表格一

未经处理的土的性能

3.1.2 石灰

在平息过程中, 水合石灰很难与水发生反应, 产生高热量 (15.3 大卡)。因此, 选用水合石灰作为稳定剂的一部分。此外, 水合石灰易于运输 (Gs = 2.2), 也是一种低成本的材料。x 射线衍射结果表明, 水合石灰含有氢氧化钙 84–95%和百分之五的氧化钙。

3.1.3 未处理的粘性土

表1显示了未处理的粘性亚级土的基本性质。本研究未处理的土壤中含有淤泥和粘土的 60–70%, 并按 USCS 分类划分为 CL 土。此外, 美国各将未经处理的土壤分为 A-4 类, 并将其识别为低塑性的粉质粘土。根据 AIIS-181 的分类方法, 将路基土划分为三级, 并以强度为标准, 将未经处理的土的 cbr 值等于 2, 将未处理的土壤区分为1级。这意味着未经处理的路基土壤被描绘成非常贫瘠的土壤。

3.2PH值

在本研究中, 在 SSA 和水合石灰中发现的钙含量分别为8% 和85%。图1显示 pH 值成为酸度, 因为在未处理的土壤中添加了 SSA/水合石灰后, 固化的延长时间延长。事实上, 在钙的饱和原理和 pH 值的稳定机制的帮助下, 很明显, 随着固化过程的稳定, 钙逐渐用完。因此, pH 值随钙含量的降低而降低。此外, 图1表明, 随着更多的掺量 (如 16%) 添加到未经处理的土壤, 减少和更平滑的 pH 值变化被注意到。这导致了事实水合石灰包含丰富的钙并且可能提供充足的钙为反应。此外, 未经处理的土壤 (70%) 和 SSA (40%) 中的碱土金属可以与氢氧化钙在水合石灰中发生反应, 从而产生火山灰反应.在不同固化年龄的火山灰反应中发现的 pH 值类似于最佳混合物被Eades and Grim在二十世纪七十年代提出的。此外, 由于二氧化硫和硅酸钙连续反应, 并在混合物中消耗大量钙, pH 值的递减量在少量掺合料 (2%、4% 和 8%) 中变大。结果还表明, 2% 和4% 加酸/水合石灰试样的 pH 值小于未处理的土壤, 在28天内固化。它们也有降低 pH 值的倾向。

3.3阿特伯格限制

阿特伯格限制可以提供关于在临界状态下的土壤中的 LL、PL 和硬化性质的信息。一般来说, 小 PI 土壤在工程应用程序中具有较好的实用性。图2显示了不同数量的 SSA/水合石灰的 PI 值和固化年龄之间的关系。如图2所示, 在固化3天后, 不同掺量的样品的 PI 值明显减少, 而低塑性未处理的 CL 土变成低塑性稳定 ML 土 (如图3所示)。这表明, 外加剂在稳定土壤样品方面的应用在时间上是非常有效的。总的来说,

PH值减少了相当多的稳定土壤, 虽然 PI 值恢复了一点, 由于水分的损失后, 延长空气固化。此外, 根据图3所示的 Casagrande 土壤分类, 未经处理的软土路基土已成为工程应用后较好的土壤。

3.4压缩试验

土壤压实是通过将水与土壤混合并将外来能量添加到土壤中来重新排列和 condens 土壤颗粒的过程。因此, 土壤可以通过水分子和压实能量的润湿和重新排列来达到其最致密的状态。图4显示了 SSA/水合石灰对未经处理的土壤压实性能的影响。如图4所示, 最大干单位重量, gamma; dmax, 在16.6 和 16.9 kN/m3 和 OMC 之间的16.5% 和 18.0%, 当不同数量的 SSA/水合石灰被添加到标本。试验结果表明, 利用 SSA/水合石灰作为土壤稳定剂对软基粘性土的压实效果影响很小。

Puppala 和 Hanchanloet混合硫酸和木质素磺酸盐 (SA-44/LS-40 或 DRP) 与石灰生产三种不同的土壤稳定剂, 以改善软的亚级土壤。他们发现, 每组稳定器显示自己的压实行为与不同的 OMC 和gamma; dmax 值。然而, 每组添加的 OMC 和gamma; dmax 的变化都没有明显的变化。这项研究也发现了类似的结果。结果表明, 聚类效应导致了未处理土壤中性能的变化。因此, 随着更多的外加剂添加到未经处理的土壤, 土壤混合物变得松散。此外, 聚类和压实的影响抵消了添加到土壤中的不同掺量的影响力

3.5无侧限抗压试验

通过对试验土单轴承载力的评定, 确定了其强度。图5显示了不同固化年龄的试样的可比性与不同数量的 SSA/水合石灰添加到土壤中的关系。结果表明, 添加外加剂后, 在2小时内可有效改善未处理的土壤。此外, 在3天的固化时, 土壤标本的强度增加了, 增加了更多的 SSA/水合石灰。强度的增加范围介于原始强度的1.0 和1.5 倍之间。由于 SSA 和水合石灰是轻质材料, 比重为2.13 和 2.2, 分别采用重量法将更多的外加剂添加到土壤标本中。它还可以提供更多的游离水合钙来进行石灰和火山灰之间的胶结。在 Qubain 的研究 (1999) 中, 他提到了无侧压强度 (betwee) 的有效增加了2.5 和3.0 倍的原始强度与移栽基质的石灰添加的标本固化在7天。此外, 随着更多的石灰添加到固化时间的延长, 强度明显提高。在本研究中, 类似的结果

被观察。当标本在7到14天的时间内被治愈时, 它的抗压强度增加了从1.0 到4.3 倍的软土地基 (约 100.0–130.0), 增加了 SSA/水合石灰添加量。其中, 16% 外加剂的强度得到了最好的提高。此外, 在14至28天的治疗年龄上观察到了类似的强度改善。在56天的固化, 强度也显示了改善与所有掺量的外加剂添加。此外, 在90天的固化, 增加的强度是最大的延长固化时间为不同数量的外加剂添加。相比之

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