水泥电石渣固化淤泥-铁尾矿渣的强度试验.pdf

Industrial Construction Vol. 45， No. 5， 2015工业建筑2015 年第 45 卷第 5 期81 水泥电石渣固化淤泥 － 铁尾矿渣的强度试验 * 储诚富1， 3王利娜2李小春 3 董满生2 1． 合肥工业大学资源与环境学院，合肥230009; 2． 合肥工业大学交通运输工程学院，合肥 230009; 3． 中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉430071 摘要利用疏浚淤泥和铁尾矿渣粒径的互补性， 将工业废料铁尾矿渣与废弃淤泥混合后采用电石渣、 水泥等固化剂进行改性处理， 通过改变各材料组合配比对废弃的疏浚淤泥和尾矿渣进行固化， 尝试配制一种 既环保又能变废为宝的新型土工材料， 实现淤泥、 尾矿渣和电石渣资源化利用的目的。基于室内一系列无侧 限抗压强度试验， 以正交试验和单掺试验为基础， 得出改性淤泥各材料之间最佳组合配比为 水泥 10、 电石 渣 10、 尾矿渣 60; 尾矿渣对于提高淤泥的强度具有显著作用。 关键词尾矿渣;淤泥;颗粒级配;电石渣;强度 DOI 10. 13204/j． gyjz201505018 STＲENGTH TEST ON THE SOLIDIFICATION FOＲ DＲEDGED SILT MIXED WITH IＲON TAILINGS BY CEMENT AND CAＲBIDE SLAGS Chu Chengfu1， 3Wang Lina2Li Xiaochun3Dong Mansheng2 1． School of Ｒesources ＆ Environmental Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China; 2． School of Transportation Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China; 3． Institute of Ｒock and Soil Mechanics，Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430071，China AbstractUsing the complementation of particle size of dredged silt and iron tailings ，the industrial waste iron tailings mixed with waste silt by carbide slag，cement and other curing agent improvement modified． By changing the material proportion of components to solidity dredged silt and iron tailings，it was tried to confect a new type of green geotechnical material to realize the reuse of dredged silt，iron tailings，and carbide slag． Based on a series of indoor unconfined compressive strength tests and taking text orthogonal，single admixture text as the basis，it was obtained the best combination mix of the modified silt，i． e，as well as 10 cement，10 carbide slag，and 60 iron tailings;iron tailings had a significant effect to improve the strength of silt． Keywordsiron tailings;dredged silt;particle size distribution;carbide slag;strength * 中央高校基本科研业务费专项资金资助 JZ2014HGBZ0186 。 第一作者 储诚富， 男， 1975 年出生， 博士， 副教授。 通信作者 董满生， chuchengfu163． com。 收稿日期 2014 －10 －12 我国在湖泊疏浚以及水利、 港口航道、 近海岸等 清淤工程中， 每年都会产生大量的疏浚淤泥 ［1 －3 ］。 针对疏浚淤泥的地理位置、 特点及施工条件的不同， 目前国际上通常处理疏浚淤泥的方法主要有 吹填 造地、 海洋抛淤、 卫生填埋和固化处理等［4 －7 ］。但前 3 种方法不仅造成了资源的浪费和土地的占用， 而 且大大污染环境， 因而经济而又可广泛推广使用的 固化处理方法得到了国内外广大学者的青睐。所谓 淤泥固化处理技术就是把作为污染源的疏浚淤泥， 通过固化和轻量化处理， 使其变为良好的土工填方、 建筑材料进行使用 ［1， 8 ］。由于我国地域广阔， 每个 河流所处地质环境的差异性， 疏浚淤泥的物理化学 成分也存在差异， 因而固化材料的种类要求和配比 也存在较大区别 ［3， 8 －10 ］。因此， 研究者和工程界分 别从固化材料的种类、 添加量以及固化土的土性等 方面进行了大量的研究， 其中不乏有利用工业废料 进行淤泥改性的研究成果 ［7 －12 ］。他们分别给出了 粉煤灰、 矿渣、 磷石膏、 炉渣、 HAS［11 －12 ］等作为固化 剂对淤泥固化土强度的影响规律及针对不同工业废 料加固土所用外加剂的最佳掺量等， 并验证了由此 产生的复合土在技术上是可行的。但因疏浚淤泥的 黏粒含量及有机质含量高等原因， 导致固化剂掺量 大而在工程上的不经济性或因固化土的强度低等原 因， 往往使得以上一些固化剂在实际工程应用中受 到极大的局限性。因此， 研究工业废料矿渣、 粉煤灰 82工业建筑2015 年第 45 卷第 5 期 等来改性疏浚淤泥作为土工填料， 将其应用于公路、 铁路等， 具有较强的社会意义。 另外， 我国开采和利用矿产资源历史悠久。近 些年来， 矿产资源的开发规模和开采强度更是不断 增加， 全国每年生产的尾矿渣数以亿吨计。目前， 尾 矿利用主要集中在尾矿制砖、 生产水泥、 回填矿坑等 方面 ［13 －18 ］， 并取得了很多有益的成果， 特别是在工 业、 农业、 林业等方面的资源化利用， 实现了废弃物 的资源化、 减量化和无害化。但是以上处理方法有 些因处理成本高、 有些因工业生产中所加入尾矿渣 作为原料的量较少等原因， 使我国每年所消耗的尾 矿渣相对于全国固体采矿、 选矿每年产生的尾矿和 排弃物相对较少。因此， 为了减少尾矿渣侵占和破 坏土体面积， 充分利用数量巨大的尾矿资源， 成为人 们亟待解决的课题。 同时， 电石渣作为化工厂电石水解后的产物， 其 排放量每年高达 200 万 t， 但是当前国内对于电石渣 的利用率较低， 采用的处理方式也是基本采取填埋 或堆放， 不仅污染环境， 同时也浪费资源， 严重影响 我国电石工业的发展和效益［19 －26 ］。 基于以废治废的思想， 结合传统水泥固化方法 以及集料级配原理提出用水泥单掺法、 电石渣双掺 法固化处理高含水率疏浚淤泥和尾矿渣， 探索一种 既能安全控制尾矿重金属污染， 实现尾矿开发利用 资源化、 减量化和无害化， 又能综合处置和利用废弃 疏浚淤泥和电石渣的新技术， 形成一种“废物利用、 以废治废、 变废为宝” 的资源高效利用模式。 1固化机理 淤泥本身具有含水量大、 强度低、 压缩性大、 不均匀性等特点， 以往的固化主要是通过水泥浆 在含有大孔隙的松散土体中形成骨架结构来提高 其强度的。因此， 利用尾矿渣和淤泥两者废弃物 粒径的互补性， 可达到优化混合物颗粒级配， 分别 发挥各自的骨架及填充作用。其中， 稍大粒径的 尾矿渣在固化物中不仅起骨架作用， 而且减少了 胶凝材料在凝结硬化过程中干缩湿胀所引起的体 积收缩; 其次， 通过淤泥、 铁尾矿渣与固化剂电石渣 及水泥的拌和， 使固化土在初期形成大量片状晶体 产物， 产生新生结构， 形成初期强度; 随着反应的进 行， 加固土内部开始出现纤维状晶体网架结构和无 定型的胶凝， 该两种结构既不溶于水又在土体中不 存在晶质的转化和结构形式的改变， 使淤泥固化土 具有不可逆的良好的水稳性; 再次， 拌和后的加固土 在水泥水化反应过程中， 会有大量硅酸盐类水化物 产生， 这些水化物和淤泥填充于尾矿渣颗粒所组成 的骨架孔隙中， 在填充骨架的同时获得较好的黏结 作用， 实现了固化土的密实性; 最后， 淤泥固化土在 上述一系列物理、 化学物质的作用下， 随着时间的推 移， 固化土逐渐凝结、 硬化， 从而形成一定强度和水 稳定性的土工材料。 2试验材料和方案 2. 1试验材料 试验的淤泥取样于合肥南淝河地区， 具有含水 率高， 强度低等特点， 主要物理性质指标如表 1 所 示， 根据土的分类方法， 该淤泥属于高液限黏土。试 验所用铁尾矿渣为取自庐江龙桥铁矿的工业废料， 其颗粒本身比较坚硬， 颗粒粒径与细砂粒径相当， 本 身无活性及自身水硬性， 与淤泥混合后可以利用自 身的粗颗粒来改变淤泥的粒径级配， 粒径相对较大 者在固化物中起到骨架作用， 进而提高改性淤泥的 强度， 其粒径分布如表 2 所示。试验采用巢湖东关 水泥厂生产的 “玉巢牌” 袋装 PO32. 5 级水泥为主 固化材料， 取安徽氯碱集团的电石渣为辅助固化材 料， 各材料的化学成分见表 3。 表 1淤泥的物理力学指标 Table 1The physical and mechanical inds of silt 含水率 w/ 密度/ g cm －3 相对密度 Gs 孔隙比 e 液限 wL/ 塑限 wP/ 不同大小的土颗粒质量构成/ ＞0. 075 mm0. 075 ～0. 005 mm＜0. 005 mm 有机质含 量/ 102. 41. 352. 652. 9761. 429. 614. 7356. 8942. 166. 8 表 2铁尾矿渣粒径分布范围 Table 2The size distribution of tailings slag particles ＜2 mm＜1 mm＜0. 5 mm＜0. 25 mm＜0. 075 mm 97. 24591. 45472. 27251. 9736. 977 2. 2试验方案 针对疏浚淤泥含水率较高， 难以处理的情况， 试 验前将土样自然风干后碾碎， 过 2 mm 筛并除去 表 3原材料的化学成分 Table 3Chemical composition of raw materials 原材料 不同化学成分含量 SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3 水泥21. 196. 512. 8661. 713. 173. 72 电石渣6. 213. 790. 5163. 430. 270. 19 铁尾矿渣65. 519. 3111. 733. 185. 750. 71 淤泥58. 3414. 375. 767. 212. 761. 17 水泥电石渣固化淤泥 － 铁尾矿渣的强度试验 储诚富， 等83 杂质， 将筛余的干土置于温度控制在 105 ～ 110 ℃ 烘干箱内以备用。试验时， 将风干土与电石渣、 尾 矿渣、 水泥按照设计配比搅拌均匀， 充分拌和后利 用其流塑性装入内径 3. 91 cm、 高 8. 0 cm 的钢制 三瓣模内。由于搅拌好的固化淤泥流动性较大， 将 其分层装入模内， 每层装毕之后进行振动以排除试 样中的气泡。将试样置入自然环境中养护 24 h 后 脱模， 再置入标准养护室中 温度为 20 2℃， 湿 度大于 90 养护至设计龄期进行无侧限抗压强 度试验， 测出各固化土的无侧限抗压强度 qu。共 进行了 20 组不同材料配比试验， 试验结果取其平 均值， 具体试验方案见表 4。依据上述单掺试验， 进行四因素五水平正交试验， 试验因素和水平见 表 5。 表 4试验方案 Table 4Test schemes 组别含水率/尾矿渣掺入比/电石渣掺入比/水泥掺入比 /龄期 /d Ⅰ100008， 10， 12， 14， 163， 7， 28 Ⅱ100406， 8， 10， 12， 14123， 7， 28 Ⅲ10040108， 10， 12， 14， 163， 7， 14， 28 Ⅳ10020， 30， 40， 50， 6010123， 7， 14， 28 注 尾矿渣掺入比为尾矿渣质量与干土质量之比; 电石渣掺入比为电石渣与尾矿渣与湿土总质量之比; 水泥掺入比为水泥与尾矿渣和湿土 总质量之比。 表 5正交试验因素和水平 Table 5The factors and levels of the orthogonal tests 水平 因素 含水率 A 电石渣掺入比 B 尾矿渣掺入比 C 水泥掺入比 D 1806208 29083010 3100104012 4110125014 5120146016 3试验结果及分析 3. 1材料掺入比对改性淤泥土强度的影响 在单掺试验的基础上， 通过调整固化材料掺入 比来分析各种固化材料对含水率为 100 的疏浚淤 泥改性的影响规律。 图1 为单掺入水泥时， 淤泥固化土强度随水泥 掺入比的变化关系; 图 2 为电石渣及尾矿渣掺入 比分别为 10 和 40 时， 淤泥固化土强度随水泥 掺入量的变化关系。从图1 和图2 可以看出 淤泥 固化土的抗压强度随着水泥掺入比的增加而增 大， 并且水泥掺入比越大， 强度增长越显著， 即水 泥掺入比越大， 抗压强度随水泥掺入比的增大提 高的速率越大。这是由于水泥含量越大， 产生的 具有胶凝性的水泥水化产物越多， 该物质可以在 空气和水中逐渐硬化， 将固化土中固体颗粒胶结 在一起， 形成较大团粒结构， 进而提高固化土的整 体强度。 此外， 从图 1 中单掺水泥固化淤泥试验中可以 看出， 满足作为路基填料强度 0. 7 MPa 要求的最小 水泥掺入比为 16; 从图 2 中可以看出在电石渣掺 入比 10及尾矿渣掺入比 40时， 即可满足作为路 ■3 d;●7 d;▲28 d 图 1改性淤泥强度 － 单掺水泥掺入比关系 Fig．1The relationship between modified silt strength and single cement ratio ■3 d;●7 d;▲28 d 图 2改性淤泥强度 － 水泥掺入比关系 电石渣 10 尾矿渣 40 Fig．2The relationship between modified silt strength and cement ratio 10 carbide slag 40 iron tailings 基填料强度 0. 7 MPa 的要求， 其最小水泥掺入比为 12。该试验结果表明 掺入电石渣和铁尾矿渣后， 满足路基填料要求的淤泥固化土所需水泥用量有所 降低。该试验实现了电石渣和铁尾矿渣资源化利用 的目的， 又达到了减少水泥用量的目的。 图 3 为尾矿渣掺入比 40 、 水泥掺入比 12 时， 固化淤泥无侧限抗压强度随电石渣掺量变化 84工业建筑2015 年第 45 卷第 5 期 关系。从图 3 可以看出 在电石渣掺量为 10 时 有一明显的拐点， 表示当电石渣掺量小于 10 时， 固化土无侧限抗压强度随电石渣掺量的增加而显 著增大; 当电石渣掺量大于 10 时， 固化土无侧限 抗压强度随电石渣掺量的增加反而有下降趋势。 其原因为电石渣水泥双掺固化淤泥尾矿渣时， 电 石渣在反应过程中提供给水泥比较高的碱性环 境， 促进了水泥的水解和水化反应， 同时较高的碱 性环境也促进土中硅、 铝离子的溶解， 加快了水化 硅酸钙的生成， 故固化土强度增长率快; 但当电石 渣掺入比增大到一定程度时， 提供的碱性环境已 经使水泥水化反应得到了充分进行， 此时再增加 电石渣掺量， 新的水泥水化物生成较少， 其强度增 长主要来源于增加的电石渣的胶凝作用， 其对强 度增长贡献较小， 故在强度曲线上表现为随电石 渣掺入比的增大， 强度增长率较小。因此， 考虑到 电石渣掺入比大于 10 以后， 增加电石渣掺量强 度贡献较小的缘故， 在实际工程中采用电石渣掺 入比 10 为宜。 ■3 d;●7 d;▲28 d 图 3改性淤泥强度 － 电石渣掺量关系 水泥 12 尾矿渣 40 Fig．3The relationship between modified silt strength and carbide slag ratio 12 cement 40 iron tailings 图 4 为电石渣掺入比为 10 、 水泥掺入比为 12 时， 固化淤泥无侧限抗压强度随尾矿渣掺量 改变而变化曲线。由图 4 可以得到固化淤泥强度 随尾矿渣掺量的增加而增大。这表明 1 在相同 固化剂掺入比的条件下， 增大尾矿渣掺入比， 相应 增加了尾矿渣在固化土的骨架， 从而提高了固化 土的强度; 2 尾矿渣的掺加， 使黏粒级为主的淤泥 与细砂级的尾矿渣混合在一起， 改良了颗粒级配， 实现了孔隙的填充作用; 3 尾矿渣掺入比增大， 相 当于增加了淤泥当中的土颗粒质量， 从而使得土 体的含水率降低， 水泥土强度得到提高， 这与一般 水泥土强度试验结果是一致的。因此， 在相同的 固化剂掺入比条件下， 固化土强度随着尾矿渣掺 入比增大而增大。 ■3 d;●7 d;▲14 d;28 d 图 4改性淤泥强度 － 尾矿渣掺量关系 水泥 12 电石渣 10 Fig．4The relationship between modified silt strength and iron tailings ratio 12 cement 10 carbide slag 3. 2龄期对改性淤泥土强度的影响 图 5图 8 为不同掺加料下龄期与无侧限抗 压强度的关系。由图 5 － 图 8 可见 1 无论是单掺 水泥还是双掺电石渣水泥以及改变电石渣掺量， 固化淤泥强度均随着养护龄期的延长而增大， 养 护龄期7 天前强度增长速率较快， 7 天后强度增长 速率相对较慢， 这与一般水泥土强度随着龄期增 长的变化规律是一致的; 2 图 6 及图 7 中， 在双掺 电石渣水泥条件下， 强度随龄期的增长率比单掺 图 5 条件下的增长率快， 这说明掺入电石渣后 的双掺法固化淤泥比单一掺水泥的固化淤泥效果 好; 3 从图 8 中可以看出 在保持水泥电石渣掺入 比不变的条件下， 增加尾矿渣掺量有利于提高固 化淤泥强度随龄期增长而增大的增长率。这给人 们在实践中提供了增加尾矿渣掺量可提高淤泥固 化土强度的思路， 但可否过多提高尾矿渣掺入比 还有待进一步研究， 因为尾矿渣掺量过大， 因尾矿 渣中重金属含量过高， 对环境的影响有待进一步 研究， 其相关环境效应作者在文献［ 25］中有所 论述。 ■8;●10;▲12;14;16 图 5改性淤泥强度 － 龄期关系 单掺水泥 Fig．5The relationship between modified silt strength and age single cement mixing 水泥电石渣固化淤泥 － 铁尾矿渣的强度试验 储诚富， 等85 ■6;●8;▲10;12;14 图 6改性淤泥强度 － 龄期关系 水泥 12 尾矿渣 40， 不同电石渣掺量 Fig．6The relationship between modified silt strength and age 12 cement 40 iron tailings， different carbide slag ratio ■8;●10;▲12;14;16 图 7改性淤泥强度 － 龄期关系 电石渣 10 尾矿渣 40， 不同水泥掺入比 Fig．7The relationship between modified silt strength and age 10 carbide slag 40 iron tailings， different cement ratio ■20;●30;▲40;50;60 图 8改性淤泥强度 － 龄期关系 水泥 12 电石渣 10， 不同尾矿渣掺量 Fig．8The relationship between modified silt strength and age 12 cement 10 carbide slag， different iron tailings ratio 3. 3正交试验结果分析 以上单因素试验是在考虑一种因素变化， 其他 几种因素的水平保持不变的情况下分析出来的结 果， 未考虑到各个因素之间变化的交互作用， 这样单 因素分析的试验结果未能考虑各个因素之间对强度 的相互影响， 得出的配比强度大于设计值。因此本 研究强度配比试验采用了正交试验方案分析， 具体 正交试验结果及极差法数据结果见表 6。 表 6试验结果及极差法数据处理 Table 6Data processing results and range analysis 试验 号 列号 1 A 2 B 3 C 4 D56 28 d 无侧 限抗压强 度/MPa 11111110. 500 21222220. 600 31333331. 200 41444441. 090 51555551. 600 62123450. 801 72234510. 910 82345121. 830 92451230. 528 102512340. 730 113135241. 580 123241350. 570 133352410. 880 143413520. 650 153524131. 010 164142530. 750 174253141. 080 184314250. 810 194425311. 170 204531420. 520 215154320. 960 225215430. 820 235321540. 310 245432150. 530 255543210. 590 Ⅰj4. 9904. 5913. 5102. 4284. 9504. 050 Ⅱj4. 7993. 9803. 8913. 4904. 1084. 560 Ⅲj4. 6905. 0304. 7404. 3210 4. 6304. 308 Ⅳj4. 3303. 9684. 8304. 7804. 1114. 790 Ⅴj3. 2104. 4505. 0487. 0004. 2204. 311 Ｒj1. 7801. 0621. 5384. 5720. 8420. 740 T 22.019 极差的大小反映各因素对指标影响的大小。由 表6 可以看出， 在试验的4 个因素中， 以因素 D 的极 差 4. 572 最大， 其次是 A、 C、 D， 从而可排出因素影 响的顺序为 D、 A、 C、 B。从工程应用角度， 考虑固化 土的经济性和实用性， 水泥的掺量应越少越好， 故水 泥最佳掺量取二水平， 即 10; 从环保角度， 考虑工 业废弃物的利用率， 电石渣和尾矿渣的用量越大越 好， 因此， 电石渣最佳掺量取 10， 尾矿渣最佳掺量 取 60。经综合分析， 在实际应用过程中， 淤泥含 水量一定时， 各材料的最优组合 水泥为 10、 电石 渣为 10、 尾矿渣为 60， 与单掺试验结果相比， 水 泥用量更经济。 JGJ 792002 建筑地基处理技术规范 中固化剂 掺量要求 水泥掺量除块状加固时可用被加固湿土质 量的7 ～12外， 其余宜为12 ～20。本次试验水 泥掺入比低于 JGJ 792002 规定的下限 12 ， 表明 该加固剂具有技术先进、 经济合理等特点。 86工业建筑2015 年第 45 卷第 5 期 4结语 1 单掺水泥固化淤泥试验结果表明 单掺水泥 固化淤泥强度较低， 仅在水泥掺入比达到 16、 养 护龄期28 d 时， 强度才达到0. 7 MPa， 说明单掺水泥 固化淤泥效果不佳。 2 通过单因素变化试验， 得到了水泥电石渣固 化淤泥尾矿渣满足填料强度的配比 水泥掺入比为 12， 电石渣掺入比为 10， 尾矿渣掺入比为 40。 3 通过正交试验数据分析， 得到了在正交试验 基础上的固化土最佳配比 水泥掺入比为 10， 电 石渣掺入比为 10， 尾矿渣掺入比为 60。 4 通过正交试验数据分析， 得到了影响固化淤 泥强度的因素 水泥对固化土的影响高度显著， 含水 率和尾矿渣的影响相继次之， 但同样具有显著影响， 电石渣影响效果相对较小。 5 尾矿渣对疏浚淤泥固化土的强度增长效果 显著。利用尾矿渣来提高淤泥的强度， 不仅可以减 少水泥用量， 节约成本， 而且与利用水泥提高固化土 强度具有异曲同工之妙， 同时也为工业废料电石渣 和尾矿渣的应用开辟了一条新途径。 参考文献 ［ 1］朱伟， 张春雷， 高玉峰， 等． 疏浚泥处理再生资源技术的现状 ［J］． 环境科学与技术， 2002， 25 4 39 －41． ［ 2］陈萌，杨国录，余亮英． 粉煤灰和 NaOH 固化稳定化受污淤泥 试验研究［J］． 华中科技大学学报 自然科学版，2013，41 10 123 －127． ［ 3］孟庆山， 杨超， 雷学文， 等． 武汉东湖淤泥早强固化试验研究 ［J］． 岩土力学， 2010， 31 3 707 －712． ［ 4］Hamer K，Karius V．Brick Production with Dredged Habour Sediments AnIndustrial- ScaleExperiment ［J ］ ．Waster Management， 2002， 22 5 521 －530． ［ 5］Hizon- Fradejas Ameha B，Nakano Ybichi，Nakai Satoshi，et al． Utilizing Dredged Sediment for Enhancing Growth of Eel Grass in Artificially Prepared Substrates［J］ ． World Academy of Science， Engineering and Technology， 2010 47 116 －121． ［ 6］Stronkhorst J， Ariese F， Van Hattum B， et al． Environmental Impact and Ｒecovery at Two Dumping Sites for Dredged Material in the North Sea［ J］ ． Environmental Pollution， 2003， 124 1 17 －31． ［ 7］Tanja L，Kay H，Schulz H D．Mobility of Heavy Metals in Harbour SedimentsAn Environmental Aspect for the Ｒeuse of Contaminated Dredged Sediments［J］ ． Environmental Geology， 2005 48 92 －100． ［ 8］姬凤玲， 朱伟， 张春雷． 疏浚淤泥的土工材料化处理技术的试 验与探讨［J］． 岩土力学， 2004， 25 12 1999 －2002． ［ 9］张铁军， 丁建文， 邓东升， 等． 生石灰处理高含水率疏浚淤泥的 含水率变化规律研究［J］ ． 岩土力学， 2009， 30 9 2775 － 2778， 2791． ［ 10］ 朱伟， 曾科林， 张春雷． 淤泥固化处理中有机物成分的影响 ［J］． 岩土力学， 2008， 29 1 33 －36． ［ 11］ 周旻， 侯浩波， 李志威． 疏浚淤泥固化改性的工程特性［J］． 工 业建筑， 2006， 36 7 35 －37， 44． ［ 12］ 侯浩波， 周旻， 张大捷． HAS 土壤固化剂固化土料的特性及工 程应用［J］． 工业建筑， 2006， 36 7 32 －34． ［ 13］ 陈永亮． 鄂西低硅铁尾矿烧结制砖及机理研究［D］． 武汉 武 汉科技大学， 2012． ［ 14］ Zhao F Q，Zhao J，Liu H J． Autoclaved Brick from Low- Silicon Tailings［J］． Construction and Building Materials，2009， 23 1 538 －541． ［ 15］ Choi Y W，Kim Y J，Choi O，et al． Utilization of Tailings from Tungsten Mine Waste as a Substitution Material for Cement［J］． Construction and Building Materials， 2009， 23 7 2481 －2486． ［ 16］ Courtin- Nomade A，Bril H，Neel C，et al．Arsenic in Iron Cements Developed Within Tailings of a er Metalliferous Mine，Enguiales，Aveyron，France［J］． Applied Geochemistry， 2003， 18 3 395 －408． ［ 17］ Terry Lay G F， Ｒockwell M C， Wiltshire J C， et al． Characteristics of Silicate Glasses Derived from Vitrification of Manganese Crust Tailings ［ J］ ． Ceramics International， 2009， 35 5 1961 －1967． ［ 18］ Ercikdi B，Cihangir F，Kesimal A，et al． Utilization of Industrial Waste Products as Pozzolanic Material in Cemented Paste Backfill of High Sulphide Mill Tailings ［J］．Journal of Hazardous Materials， 2009， 168 2/3 848 －856． ［ 19］ 覃小纲， 杜延军， 刘松玉， 等． 电石渣改良过湿黏土的物理力学 试验研究［J］． 岩土工程学报， 2013， 35 S1 175 －180． ［ 20］ Mater J． Cementing Material from Calcium Carbide Ｒeside- Ｒice Husk Ash［J］． American Society of Civil Engineers，2002，15 5 470 －476． ［ 21］ KampalaA， HorpibulsukS， ChinkullijniwatA， etal． Engineering Properties of Silty Clay Stabilized with Calcium Carbide Ｒesidue［J］． Journal of Materials in Civil Engineering， 2013， 25 5 632 －644． ［ 22］ Suksun H，Chayakrit P，Avirut C，et al． Strength Development in Silty Clay Stabilized with Calcium Carbide Ｒesidue and Fly Ash ［J］． Soils and Foundations， 2013， 53 4 477 －486． ［ 23］ Chaiyanunt Ｒ， Pongsiri T， Weerachart T， et al． Use of Calcium Carbide Ｒesidue and Bagasse Ash Mixtures as a New Cementitious Material in Concrete ［ J ］ ． Materials and Design， 2013 46 106 －111． ［ 24］ Horpibulsuk S， Phetchuay C，Chinkulkijniwat A． Soil Stabilization by Aalcium Carbide Ｒesidue and Fly Ash［J］． Journal of Materials in Civil Engineering， 2011 7 44 －49． ［ 25］ 储诚富． 水泥电石渣固化淤泥铁尾矿渣的试验研究［D］． 武 汉 中国科学院武汉岩土力学研究所， 2014 ［ 26］ 储诚富， 华威， 洪书尧． 一种环保型淤泥固化方法 中国， 2013102049446［P］．2013 －10 －20． ［ 27］ 庄心善， 王功勋， 朱瑞庚， 等．粉煤灰炉渣加固土的室内无侧限抗压 强度试验研究 ［ J］ ．岩土工程学报， 2005， 27 8 965 －969． ［ 28］ 庄心善， 王功勋， 田芯． 含工业废料加固土的特性研究［J］． 土 木工程学报， 2005， 38 8 114 －117． ［ 29］ 丁建文， 张帅， 洪振舜， 等．水泥 －磷石膏双掺固化处理高含水率疏 浚淤泥试验研究 ［ J］ ．岩土力学， 2010， 31 9 2817 －2822． ［ 30］ 王东星， 徐伟亚． 大掺量粉煤灰淤泥固化土的强度与耐久性研 究［J］． 岩土力学， 2012， 33 12 3659 －3664． 下转第 80 页 80工业建筑2015 年第 45 卷第 5 期 3结语 以合肥两种膨胀土为例， 通过土水特征曲线试 验及加湿试验， 研究了 4 种不同初始干密度对膨胀 土土水特征的影响， 得出如下结论 1 增湿过程中孔隙比 － 重力含水率的关系曲 线 e － w 曲线 由 S 形拟合曲线与饱和直线组成。 e － w曲线随着土样初始干密度的增加而明显下移。 2 初始干密度对重力含水率 －基质吸力关系曲线 w －ψ 曲线的影响限于一定的基质吸力范围。当基 质吸力在10 ～104kPa 时， 各种初始干密度对应的土水 特征曲线基本重合。当土体加湿至接近饱和时， 初始 干密度越大， 同一基质吸力下土样的含水率越低。 3 初始含水率对体积含水率 －基质吸力关系曲线 θ －ψ 曲线 在整个基质吸力范围内都有影响; 不同初