水泥固化鋅離子污染土力學特性試驗研究

韓環立

摘? ? 要：在重金屬污染場地，使用水泥固化重金屬獲得了非常好的處治效果，重金屬離子不同，化學性質也具有一定的差別，同時固化物理力學存在的性質也具有差異化。文章根據鋅離子污染土力學特性，通過試驗研究了不同濃度下污染物加入土樣強度與壓縮特點，運用不同的摻量測試了土樣強度以及壓縮特點，并對其水泥實施了固化處理，來查看其效果。

關鍵詞：污染土;重金屬;水泥固化;無側限抗壓強度;壓縮特性

1? 前言

受到工業和人類生產活動的影響，環境問題變的非常嚴重。和大氣污染、水體污染等一樣，土體遇到的重金屬污染也逐漸變得嚴重起來，造成土體污染非常多，是因為工業廢水中有許多重金屬離子，當土體遭到重金屬廢料污染之后，將會改變物理力學性質，造成建筑物的破壞。文章根據施工現場淤泥質土樣，配置了重金屬污染土，以便掌握好水泥摻量和重金屬濃度，查看在試驗條件下，鋅離子的固化強度與壓縮特點。

2? 水泥固化鋅污染力學概述

當前，我國土體污染非常多，都是由于工業廢水中，具有許多重金屬離子導致的，土體中遭到重金屬離子廢料污染之后，被金屬污染后的地基會因為土體性質的改變，造成建筑物發生破壞。在一些老廠房改造中，地基被廢液污染之后，會導致建筑物破壞事故[1]。土體一旦被重金屬所污染之后，便會造成樁基等地下結構導致直接被金屬離子污染，非常影響地下結構持續性，影響正常使用壽命。為工程安全和使用帶來非常大的隱患，通過研究可以得知，水泥材料和許多廢棄物間擁有兼容行，可以導致許多液體廢棄和水泥產生化學反應，從而使得水泥固體擁有非常好的結構和力學特性以及較低的滲透性，達到預防污染物擴散的效果。水泥固化污染土成本低且施工快，在工程中得到了大范圍運用。針對水泥固化污染土的力學研究，我國也系統性地研究了水泥固化重金屬Pb離子污染土相應的能力，對Pb離子污染土處治提供了參考。另外，試驗結果都是根據單一變量對某土體性質實施分析，沒有將發展規律系統化與定量化。

2.1? 室內試驗

根據人工配置水泥固化鋅污染土，根據基本物理力學性能進行試驗，試驗所用的鋅污染為氯化鋅，在設計鋅離子時，需注意鋅離子濃度。氯化鋅屬于白色粒狀亦或粉末狀晶體[2]。非常溶于水，需采用避光保存的方式蓄存。氯化鋅屬于有毒性的物品，實際操作時，需要禁止使用手去接觸，所以，制備土樣需佩戴手套。水泥運用普通硅酸鹽水泥Po42.5，在加入干土重量克數時分別為2.6%、5.1%和7.4%。

2.2? 試驗方案

為了更好的發現水泥摻量對水泥固化污染的力學指標，需在鋅離子濃度一定的條件下，設置好對應的水泥摻量數值。與此同時，為了發現重金屬離子濃度對水泥固化污染的力學指標，需在水泥摻量固定的情況下，合理設置鋅離子濃度。通過做zn0.04C2.5試驗可以這樣分配各化學物品占據的濃度，其中鋅離子占據0.05%、水泥的加入量需要占據2.5%，對其進行試驗分組，之后的占據比例也是這樣分配[3]。為了說明水泥摻量對水泥固化污染土樣對力學指標的影響，設置了無重金屬污染、水泥固化試驗等，所以，本文試驗總共配制了10組試驗土樣，設定的溫度為20度，將其養護齡按照四個階段進行查看結果。

2.3? 試驗方法與設備

在進行試驗時，需要烘干濕土將其切制成薄片放置到干燥箱中一天，之后選用粉碎機將其搗碎。需要注意土樣設計需讓其量有水量的一半[4]。之后配制鋅離子濃度的氯化鋅溶液，溶液與水泥做好充分的攪拌，并將其放置到需要的試樣當中，獲得的水泥固化體試樣，通過查看土工試驗來獲得力學指標。

在做土工試驗時，運用的控制儀器為直剪儀，可運用直剪試驗來測試黏聚力與內摩擦角。選用單杠桿將其固定住，選用壓縮試驗測定壓縮系數。最后，獲得不一樣的水泥固化體試樣在不同時段的力學性質，從而處理好各變量因素。

3? 試驗結果

3.1? 直剪試驗

依照進行的直剪試驗可以看出，在試驗條件不同的情況下，各個年齡時段，對水泥固化體黏聚力不同。

由此可見，鋅離子濃度相同且水泥摻量非常高時，水泥固化體中的黏聚力也會根據年齡逐漸增長，這是因為水泥固化土體中，發生了水化反應，各種硬凝反應進行快速，水化物與凝膠體液在慢慢長大。土體顆粒包裹，會使得黏聚力平穩提升。根據鋅離子對水化反應，產生了較大的障礙，造成沉淀和難溶鹽阻擋了水泥發生水化反應，使得土樣固化產生了許多反應。

3.2? 壓縮試驗

通過研究，在壓縮試驗中獲得的試驗條件，取得的水泥固化體壓縮系數。由此可見，隨著養護齡的增加，當水泥融入土體之后，水化反應會出現平穩的發展，同時，土體的壓縮系數也會隨之下降，污染土的壓縮特性也會獲得相應的改善。當在水泥中融入2.6%的固化體，那么壓縮系數也會隨之上升，這表明此水泥摻量非常小，不能很好的固化鋅離子污染土。如果鋅離子濃度小于1%時，水泥水化阻礙有限度，所以，固化土體前需要做好水解水化、硬凝反應等作用，如果固化體壓縮系數已經非常小，那么在齡期28小時后，壓縮系數不會下降。

4? 水泥摻量與鋅離子濃度對力學性質的影響

為了了解水泥摻量與鋅離子濃度對水泥固化體黏聚力的影響，需清楚28d齡期時，黏聚力和水泥摻量以及鋅離子間的關系。這樣可以看出，鋅離子濃度一定時，水泥固化鋅污染土的黏聚力會根據水泥的容量不斷的增大[5]。如果鋅離子的濃度上升到1%時，水泥摻量的提升，不能很好的提升固化體黏聚力。如果水泥摻量固定，那么固化體黏聚力也會根據鋅離子濃度而逐漸減小。

5? 試驗結論

當低鋅離子濃度和高水泥摻量下，水泥固化鋅污染土的黏聚力會根據養護齡期逐漸的增長，其中內摩擦角會導致養護前期增大，后期變小，壓縮系數會根據養護齡的增長而發生減小。合理的水泥摻量，可以對鋅離子濃度污染土起到固化的作用。如果鋅離子濃度固定，那么28天齡期水泥固化鋅污染土的黏聚力也將根據水泥摻量加大而加大。兩者之間會呈現指數函數關系。如果鋅離子濃度高達1%，水泥摻量提高不能很好的提升固化體黏聚力。在這次實驗中，鋅離子濃度與水泥摻量會影響到固化體黏聚力、內摩擦角等。但是對于其余重金屬污染土樣，此方面的變化規劃能不能適應，還需進一步進行驗證。

6? 結束語

綜上所述，文章對zncI2進行了溶液配置重金屬污染土樣研究，對于水泥摻量、不同的重金屬離子濃度下，研究了污染土樣強度與壓縮特點。從實驗中可以看出，土樣強度和壓縮特性會根據重金屬離子的摻入，會產生劣化，但是，劣化程度非常小，而且離子濃度對其劣化程度的影響非常小。此外，水泥固化體的強度與壓縮特性，會根據水泥摻量的提升逐漸向上提升，如果水泥摻量非常高時，那么增強效果也會變的非常明顯。但是，針對土樣內摩擦角來講，金屬摻量的不同，水泥固化值也不會產生非常明顯的變化。

參考文獻：

[1] 曹建忠，李雄威，劉正明，羅元喜.水泥-膨潤土混合材料修復鉛污染土的試驗研究[J].常州工學院學報，2017（6）：1～5.

[2] 梁仕華，牛九格，王蒙，劉勇健，尹應梅.水泥礦渣固化鋅污染淤泥的試驗研究[J].工業建筑，2017（8）：89～94.

[3] 王哲，丁耀堃，許四法，熊壯，周紅利，吳雪輝.酸雨環境下磷酸鎂水泥固化鋅污染土溶出特性研究[J].巖土工程學報，2017（4）：697～704.

[4] 樊浩倫，申向東，周海龍，劉曉紅.水泥固化鋅污染紅粘土力學特性及強度預測[J].硅酸鹽通報，2016（12）：3964～3971.

[5] 胡強強，丁勇，王鵬.水泥固化銅污染土的強度特性及機理研究[J].工程勘察，2016（1）：1～4+11.