銅離子含量對(duì)赤泥固化土滲透性的影響★

AKA K.H.-MIGUEL 田高源

(太原理工大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，山西 太原 030024)

0 引言

赤泥是氧化鋁生產(chǎn)過程中排出的一種固體廢渣，目前對(duì)其綜合利用率很低，大部分只能露天堆置，與日俱增的赤泥給環(huán)境帶來了巨大影響。在國內(nèi)外，不少學(xué)者對(duì)赤泥進(jìn)行了研究。KODAIRA等[1]在酸性和堿性條件下，對(duì)赤泥進(jìn)行水熱處理，提取其中的有用資源；KUMAR等[2]利用赤泥替代部分普通硅酸鹽水泥，探究了赤泥的摻入對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響；張虎元等[3]利用柔性壁滲透儀測(cè)定膨潤土改性黃土的滲透系數(shù)，分析了滲透系數(shù)變化的原因；陳南等[4]發(fā)現(xiàn)赤泥本身具有一定的抗?jié)B性，利用赤泥、石灰和人工防滲膜組成的復(fù)合材料。

作為赤泥綜合利用的一部分，Song Z等闡述了赤泥固化銅離子污染土的強(qiáng)度和電阻率特性[5]，米棟云等[6]研究了不同赤泥含量水泥土滲透系數(shù)的影響規(guī)律，本文在上述研究基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試了赤泥固化銅離子污染土的滲透性能，旨在揭示銅離子含量對(duì)固化土滲透系數(shù)的影響規(guī)律，對(duì)于實(shí)際污染場(chǎng)地的修復(fù)具有指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)材料及方法

黃土取自太原地區(qū)，基本指標(biāo)見表1。赤泥取自呂梁地區(qū)，其顏色呈紅棕色，是利用拜耳法生產(chǎn)的赤泥，其主要成分見表2。二者的顆粒級(jí)配見圖1。水泥使用的是太原獅頭牌42.5號(hào)普通硅酸鹽水泥。

表1 黃土基本物理指標(biāo)

表2 赤泥主要化學(xué)成分

試驗(yàn)中所用的材料有赤泥、石灰、水泥、黃土和含銅離子的水，將材料混合后攪拌均勻，赤泥∶石灰∶水泥∶黃土=0.45∶0.15∶0.1∶1。試樣為φ×H=50 mm×50 mm的圓柱形試樣，將試樣在養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)至28 d后進(jìn)行滲透試驗(yàn)。滲透試驗(yàn)采用的是柔性壁滲透儀，見圖2。滲透系數(shù)的計(jì)算公式為：

k=(Q×L×ρ)/(A×P×g)

(1)

滲透室的圍壓總是高于滲透壓力50 kPa，設(shè)定五組不同滲透壓差，分別為50 kPa，100 kPa，150 kPa，200 kPa和250 kPa。每次滲透速率穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)每次記錄數(shù)據(jù)，得到了不同銅離子含量下土樣的滲透系數(shù)。

2 滲透系數(shù)隨銅離子含量的變化

圖3是滲透系數(shù)與銅離子含量的關(guān)系。結(jié)果表明，隨著銅離子含量的增加，滲透系數(shù)減小。銅離子含量較低時(shí)(0

3 結(jié)語

赤泥固化土中銅離子含量對(duì)其滲透性能具有顯著影響，總體來講，滲透系數(shù)隨銅離子含量的增大而減小。當(dāng)銅離子含量小于0.75%時(shí)，滲透系數(shù)隨銅離子含量的增加降幅很大，影響劇烈；當(dāng)銅離子含量介于0.75%和2.5%之間時(shí)，滲透系數(shù)隨銅離子含量的增加變化趨緩，影響很小。