碳化对水泥固化铅污染土的电阻率特性影响规律

碳化对水泥固化铅污染土的电阻率特性影响规律

任玉新

洛浦天山水泥有限责任公司 , 新疆 洛浦 848200

摘要：随着我国工业不断发展，重金属污染的情况也越来越严重。为了使重金属污染的问题得到更进一步的缓解，国内国外对于重金属污染场地的研究与保护正在进行。在此前提基础之上，除了要考虑对于重金属污染场地的保护，还应该考虑到如何更加高效的利用重金属污染场地，进而促进对于重金属污染场地的再度开发与利用。

关键词：碳化污染土电阻率特性

1、前言

为了促进我国对于重金属污染场地再度开发与利用的效率，保证对这些污染场地利用过程的安全性，本文将介绍室内加速碳化实验对于重金属固化铅污染土的电阻率特性产生影响有哪些规律，通过对于这些规律的影响，将进一步探讨水泥固化铅污染土的使用性能，并确定一种同时具备技术性与经济性的固化技术，加强对于重金属污染场地的再度开发和利用。

2、关于碳化的概述

明确碳化对于水泥固化间污染土的电阻率特性影响之前，应该先明确两个问题。第一个要明确的就是对于碳化的概念及其基本的介绍，明确了碳化是什么，以及碳化有哪些作用之后，还应该知道为什么在碳化过程当中要选择水泥^[1]。接下来，本文将介绍碳化的相关概念。首先应该明确碳化实质上是一个化学反应的过程，参与这个化学反应的主要是空气中的二氧化碳，而空气中含有的这些二氧化碳，在进入土块或者石块之前，往往是通过这些土块或者石块当中的孔隙进入的。而当这些二氧化碳通过孔隙进入到这些石块当中，就会与石块当中含有的氢氧化钙等含钙化合物发生化学反应，发生化学反应之后，就会产生碳酸钙。通常情况下，孔隙当中含有的溶液，大多数情况下呈现碱性，而在发生化学反应之后，这些溶液当中的ph值会发生相应的变化，在其产生碳酸钙的过程当中，水溶液当中的碱性会相信的降低，溶液当中ph值的含量也会相应下降。由此可见，碳化过程实质上是土块当中的溶液碱性值降低的一个过程。而在进行研究的过程当中，之所以要进行碳化的过程，主要是为了加强这些石块或者土块的硬度，缩小这些石块与土块当中孔隙的大小。这些土块与石块当中的孔隙缩小之后，其本身所具备的硬度以及强度都得到一定程度的加强与完善，另外孔隙缩小之后这些土块的防渗透性能也会加强^[2]。所以在使用过程当中，使用效能也会得到更进一步的加强。

通过了解碳化的概念，过程及其作用，对于碳化有了更进一步的认识。除此之外，还应该明确在碳化过程当中，之所以选择水泥作为参与碳化的物料，主要是因为水泥与其他能够参与到碳化过程当中的材料相比，水泥的经济成本更低，所以才选择这种材料参与到碳化过程。

3、水泥固化材料下的电阻率特性

在明确碳化的概念，过程及其作用的基础之上，本文还介绍了碳化过程当中选择水泥的原因。接下来将探讨水泥固化材料下电阻率特性，并研究这种电阻率特性之下，有哪些影响规律。首先，国内外不少研究者对于电阻率特性所具备的潜能给予了充分的肯定，因此，利用电阻率特性来研究水泥固化材料应用的范围较广^[3]。这些研究者在研究过程当中，主要利用到一种非接触式的电阻率测试技术，通过该项技术的参与，有效的避免了测试过程当中研究水泥固化的一些不利影响因素。因此利用这项技术研究水泥固化特征时得出来的数据也更具有说服性。而在应用过程当中，主要是通过研究水泥在凝结过程当中不同时间段对于电阻率特性产生的影响。这些不同的时间段，主要包括水泥刚开始凝结的时间以及最终凝结的时间。通过对于不同时间段水泥凝结时间对电阻率不同影响的研究来更进一步认识水泥固化的整个过程。

4、研究过程以及相关材料方法

4.1材料的准备

研究开始之前，首先应该选取合格的研究材料。本次研究所选用的材料是某建筑工地下深度两米的土块。另外，此次选取的土块相对密度大约可以达到2.72。相关规定表明所选取的土块当中的沙粒，粉粒以及年例含量分别不能超过15%，70%，30%。所以此次研究所选择土块当中的这些含量分别为11.2%，66.7%以及22.8%^[4]。此次所选择的土块可塑状态的下限含水率达到了16.7%，而液限，及黏性土块处于粘性状态与可塑状态之间的界限含水率达到43%，塑限指数则控制在27%左右。由此可见，本次实验所选取的土块，是一种非常典型的低液限粘土。材料准备完毕之后就需要利用室内土块压实的方法来确定土块儿当中的最低含水量的限度以及密度。

4.2实验方法

本次实验所选择的土块当中，不同的土块铅含量略有不同。为了更进一步研究不同铅含量的土块所具备的性能，本次选择的土块当中，每千克土块当中还有铅的含量分别为0，1000，5000以及25000mg。另外，此次实验当中选取的水泥含量及水泥质量与铅土质量的比值分别为9%，12%，15%。

操作过程如下，首先第一步，根据此次选择铅含量不同的土块，将硝酸铅试剂放置到一定的水溶液当中进行溶解，之所以进行硝酸加试剂的溶解，主要是为了得到硝酸铅溶液，从而来确定这种不同铅含量的土块及试剂当中硝酸铅溶液当中铅离子的含量，从而根据铅离子含量的不同得出不同的实验结果。通过溶解得到不同铅离子含量的硝酸铅溶液之后，再将干土于水泥进行搅拌混合，然后再分别加入到不同含量的硝酸盐溶液当中搅拌均匀，静置观察

^[5]。

第二步：在第一步观察的基础之上，分别从不同加离子含量得出的固体物当中选取一部分作为样本，从这些样本都按照同样的大小形状捏成直径为直径5cm，高度10cm的柱状样本，将这些样本储存在温度2℃，湿度不超过95%的密封袋中进行封存，封存过程当中，一定要做好养护工作，从而便于后续的观察。

4.3实验结果的统计与观察

通过对于这些储存好的样本进行持续的观察与记录，通过观察记录得到的数据可以发现：这些不同样本的固化时间的增加，电阻率也会增加，由此可见，固化与电阻率与时间的长短在数值上呈现正相关的关系。除此之外，在观察的过程当中，发现这种变化频率在前期较快。这是因为随着固化时间的增加，这些样本所能达到固化限度也在逐渐增大^[6]。因此在后期观察过程当中，发生这种变化的频率也在随之延缓，所以变化的频率也在逐渐降低。为了更进一步的表明这种变化的关系。可以用散点图的方式来记录这种变化的过程通过所得出来的数据，进行散点图的绘制绘制之后将这些数据交叉的点连接在一起，通过观察所得的图像，可以发现这种散点图由刚开始的变化速度较快，逐渐转化为变化速度减缓。

除了上述结论之外，还应该明确另一点规律，在固化的过程当中，随着固化时间的增加，水泥固体当中的含水率也会随之下降。通过以上实验，可以总结得出一个结论，就是在固化的过程当中，随着这些孔隙的减少，空气当中二氧化碳进入这些孔隙当中的可能性也会随之降低，因此，发生化学反应的可能性也在随之降低。所以产生固化效应的显著性也在下降，所以才会出这种由快变慢的规律。

5、结语

通过对于水泥固化电阻率特性影响规律的研究，得出了电阻率特性与水泥固化之间的规律，在明确这种规律的基础之上，在后期才会取得技术上的突破，来更进一步的应对当前重金属污染较为严重的问题。而我国当前重金属污染较为严重的问题得到更好的解决之后，我国对于重金属污染场地的治理与进一步开发也会取得更加显著的成果，既要绿水青山又要金山银山的目标也会离我们越来越近。

参考文献：

1. 章定文, 曹智国, 张涛,等. 碳化对水泥固化铅污染土的电阻率特性影响规律[J]. 岩石力学与工程学报, 2014(12):2563-2572.

2. 章定文, 曹智国, 张涛,等. 碳化对水泥固化铅污染土物理力学特性的影响及其微观机理[J]. 天津大学学报:自然科学与工程技术版, 2020(2):192-200.

3. 潘东冬. 固化铅污染膨胀土的碳化效应研究[D]. 合肥工业大学, 2019.

4. 曹菁菁, 蔡光华, 张正甫,等. 活性氧化镁碳化土物理力学特性试验研究[C]// 江苏省地基基础联合学术年会. 江苏省土木建筑学会;江苏省勘察设计行业协会;江苏省建筑工程勘察技术情报站, 2015.

5. 齐笛. 延安地区黄土—基岩接触面滑坡滑带土的物理力学特征及微观结构变化机理研究[D]. 长安大学.

6. 王雷, 赵法锁, 程晓辉,等. 黄土基岩接触面滑坡滑带土物理力学特性及微观结构[J]. 地球科学与环境学报, 2017, 39(003):450-458.