沿海典型淤泥质土物化性质及化学组成研究

沿海典型淤泥质土物化性质及化学组成研究

彭宏伟 1，孙晓龙 2

1. 中铁四局集团建筑工程有限公司，安徽 合肥， 230071； 2. 广东工业大学，广东 广州， 510006

摘要: 为了明确沿海淤泥质土的物化性质及成分组成，本文选取某沿海地区淤泥作为研究对象，采用含水率、塑限、液限等一系列基本物理力学指标衡量沿海淤泥的基本性能，然后对沿海淤泥的含盐量进行测试和评价，从而为其固化剂的选择提供相应依据，最后针对沿海淤泥，展开相应的矿物成分测定，明确淤泥中化学组分的组成和比例，为我国淤泥质土的资源化利用提供相关依据。

关键词: 淤泥，力学性能，含盐量，成分

1. 基本物理力学指标测试

淤泥初始含水率过高，界限含水率偏大，无法直接应用于工程实际，为改善淤泥的工程性质，需根据淤泥不同的初始含水率采取相应的降水处治措施，根据规范规定，测试淤泥的含水率指标；黏粒含量对淤泥的颗粒级配有显著影响，有机质含量对淤泥固化效果干预明显，通过筛分试验测定淤泥中的黏粒含量，通过油浴加热法测定淤泥中的有机质含量^[1]。具体测试结果如表1所示。

表1沿海淤泥基本物理性质指标

将上表中测试结果可得以下结论：

（1）沿海淤泥初始含水率为68.1%，在全国属中等偏下。针对沿海淤泥初始含水率偏低的现实，通过降水措施进行降水可操作性强，为在最佳含水量条件下进行淤泥固化，能够保证足够的压实度。

（2）沿海淤泥黏粒含量均在40%以上，在全国各地淤泥中黏粒含量偏高，以细粒土为主，即使经过降水处治后仍属于不良级配土，工程性质差，需采用固化剂对其进行固化处治。

（3）沿海淤泥有机质与其它地域淤泥相比含量较高，对工程性质影响较大，因此在选择固化剂时，应考虑其中成分对有机质有一定的分解作用；沿海淤泥PH值为6.5~6.6之间，在我国土壤酸碱度等级划分中属于中性偏弱酸性的范围。

（4）沿海淤泥粘聚力在4.5~5.5MPa之间，远低于其他地域淤泥，内摩擦角在3.5~4.5º之间，在全国范围内偏低。

表2 以初始含水率为指标的淤泥分类标准

试验测定了沿海淤泥物理性质指标，沿海淤泥初始含水率为66.5%，根据表2中分类标准，沿海淤泥属 IV类淤泥，推荐采用轻型井点降水措施对原状淤泥进行降水。

2. 含盐量测定

固化剂固化机理一般都是固化剂中的化学成分与淤泥成分进行离子交换，发生化学反应，形成胶凝性化合物，通过吸附化合物周围的土粒，使土粒形成一定的骨架，进一步形成强度^[2]。但淤泥中存在一些盐分，特别是在含盐量较高时，会对水泥等固化剂产生腐蚀作用，影响固化效果。因此，对淤泥中含盐量及各离子含量进行测定是十分必要的。通过质量法测试淤泥中易溶盐总量，测试结果如表3所示。

表3 沿海淤泥含盐量检测结果（mmol/kg）

由上表3可知，中新生态城淤泥含盐量不足1%，经调查含盐量小于1%时，盐分对固化土的抗压强度影响较小；含盐量大于1%时，随含盐量的增加，固化土的抗压强度均减小。此外，含盐量对土体的变形过程有较大影响。当含盐量较大时，变形主要是由盐胀组成。因此，在对淤泥进行固化剂选择时，应特别考虑盐分对固化剂的影响。

3. 矿物成分测定

淤泥的化学成分是研究组成土体的固相、液相及气相的化学元素、化合物的种类及其相对含量的基本手段和基本内容。研究它们有助于鉴别土的矿物成分，并可进一步研究粘粒与溶液的相互作用特征^[3]。为了了解淤泥的物理性质，进一步探讨淤泥与固化剂的相互作用，研究淤泥的矿物成分对其工程地质性质的影响，对沿海淤泥进行矿物成分测定，测试结果如表4所示。

表4 沿海淤泥矿物成分测定结果

将上表4测试结果与其它地域淤泥矿物成分进行对比可知，沿海淤泥SiO₂含量不足50%，低于其它地域淤泥的50%~70%的含量；Al₂O₃在35%~45%之间，远高于其它地域淤泥10%~20%的含量。根据《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）中按含盐性质对盐渍土的分类，如表5所示。

表5 盐渍土按含盐性质分类

对沿海淤泥含盐总量进行检测，沿海淤泥Cl^-/SO₄^2-为0.39，故该淤泥属于亚硫酸盐渍土。

4.结语

（1）沿海淤泥初始含水率为68.1%，在全国属中等偏下。针对沿海淤泥初始含水率偏低的现实，通过降水措施进行降水可操作性强。

（2）沿海淤泥黏粒含量均在40%以上，在全国各地淤泥中黏粒含量偏高，以细粒土为主，即使经过降水处治后仍属于不良级配土，工程性质差，需采用固化剂对其进行固化处治。

（3）沿海淤泥有机质与其它地域淤泥相比含量较高，对工程性质影响较大，因此在选择固化剂时，应考虑其中成分对有机质有一定的分解作用；沿海淤泥PH值为6.5~6.6之间，在我国土壤酸碱度等级划分中属于中性偏弱酸性的范围。

（4）将上表测试结果与其它地域淤泥矿物成分进行对比可知，沿海淤泥SiO₂含量不足50%，低于其它地域淤泥的50%~70%的含量；Al₂O₃在35%~45%之间，远高于其它地域淤泥10%~20%的含量。

参考文献:

[1]张洪勇,孙秀丽,刘文化,张启.非饱和固化淤泥的力学及体变特性试验研究[J].应用力学学报,2021,38(01):45-52.

[2] 王东星,陈政光.氯氧镁水泥固化淤泥力学特性及微观机制[J].岩土力学,2021,42(01):77-85+92.

[3] 石小康. 基于碱渣的高含水率疏浚淤泥固化土的力学性质研究[D].湖北工业大学,2020.