随着河湖治理以及航道疏浚等清淤工程的开展,淤泥的产量与日俱增。淤泥含水率高、强度低、黏度大且污染物较多,如不能及时有效处理,不仅占用土地资源,还会对环境造成严重的二次污染。淤泥固化是淤泥资源化最佳利用技术之一,固化剂的选择能有效改善淤泥的性能,提高淤泥的力学强度,稳定淤泥中的污染物质。本文选取水泥为主固化剂,粉煤灰、聚羧酸高效减水剂、铝酸钙及钙基膨润土为添加剂固化淤泥,确定其最优配比,得到水泥基复合加固材料(简称复合固化剂);通过扫描电镜试验对复合固化土(添加复合固化剂后的淤泥)的微观结构进行描述;利用响应面分析,探究淤泥含水率、淤泥有机质含量及复合固化剂掺量对固化土强度的影响效果及规律;对比分析了水泥固化土(添加水泥后的淤泥)和复合固化土浸出液总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、电导率及pH值。主要内容包括以下几个方面:(1)考察了不同固化材料及养护龄期下固化土的无侧限抗压强度、含水率、电导率和pH的变化及规律,得出了复合固化剂的最优配比。结果表明,水泥、粉煤灰、聚羧酸高效减水剂、钙基膨润土及铝酸钙都存在最佳掺量范围(水泥为10%～30%,粉煤灰5%～15%,聚羧酸高效减水剂0.1%～0.2%,铝酸钙1%～4%,钙基膨润土2%～8%);复合固化剂的最优配比为水泥:粉煤灰:聚羧酸高效减水剂:铝酸钙:钙基膨润土22:5:0.2:2:6。(2)考察了淤泥有机质含量、淤泥含水率对固化土的强度影响效果。结果表明,28天(d)养护龄期下,当有机质含量增加至10%时,水泥固化土的强度损失率为39.49%,复合固化土的强度损失率为17.1%;当淤泥含水率增加至70%时,水泥固化土的强度损失率为37.17%,复合固化土的强度损失率为16.05%,说明复合固化剂较水泥更能消除有机质和含水率变化对固化土无侧限抗压强度带来的影响;利用响应面分析方法,深入分析了复合固化剂掺量、淤泥有机质含量以及淤泥含水率对固化土无侧限抗压强度的作用规律,建立了 14 d和28 d养护龄期下三者间的强度预测模型。(3)研究了不同水泥和复合固化剂掺量及不同养护龄期下固化土环境特性,重点分析了固化土浸出液TP值、TN值、COD值、电导率值以及pH值的变化规律。结果表明,固化技术在一定程度上可以稳定淤泥中的污染物质;复合固化土浸出液的COD、TN、TP、pH及电导率值随复合固化剂掺量和养护龄期的增加而大致呈下降的趋势,其值小于水泥固化土,说明复合固化剂在降低碱度,稳定淤泥中有机质以及氮磷污染物的作用较水泥优越。(4)采用扫描电镜法研究复合固化土的微观结构,分析了复合固化土中水化物质的生成。扫描电镜图像显示,复合固化剂可以改善淤泥的微观结构,与原状淤泥相比,复合固化土颗粒之间凝聚作用明显,且随着固化剂掺量的增加,生成了网状、粗棒体状等凝胶物质,使得固化土强度增加。