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土壤重金属污染已成为困扰人们生产生活日益严峻的问题。重金属进入土体后,一方面会通过水、大气及食物等途径进入人体,对人类的生命安全造成威胁;另一方面会改变土体的物理、化学及力学性质,对建筑物的安全稳定产生危害。所以,研究重金属污染土的修复具有重要的理论价值和现实意义。本研究首先选用水泥作为主固剂,氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、硫酸钠等作为激发剂加固杨凌黄土,以无侧限抗压强度为反映指标,通过正交试验配制一种高强度的水泥基土壤固化剂。然后采用无侧限抗压强度试验、压缩试验、渗透试验、毒性浸出试验和SEM等试验,研究了铬离子掺量、生物炭掺量、养护龄期等因素对固化/稳定铬污染土工程特性的影响,阐明了生物炭协同土壤固化剂固化/稳定铬污染土的作用机理。主要研究结论如下。(1)无侧限抗压强度试验结果表明,氧化钙、硫酸钙、硅酸钠、硫酸钠等激发剂可以有效提高水泥土的强度。通过土壤固化剂配比研究,水泥掺量为12%时,激发剂配方为:氧化钙8%、硫酸钙8%、硅酸钠0.4%、硫酸钠0.6%(各组分掺量以水泥质量为基数)。与水泥固化土相比,其强度在28d龄期时增长40.4%。(2)固化铬污染土工程性质试验结果表明,随着铬离子掺量的增大,固化土的抗压强度、压缩模量、渗透系数先增大后减小,压缩系数先减小后增大;随着生物炭掺量的增大,固化土的抗压强度、压缩系数、渗透系数降低,压缩模量变大,但3%的生物炭掺量有利于固化土后期强度的提高;随着养护龄期的延长,固化土的抗压强度、压缩模量变大,压缩系数和渗透系数减小。(3)毒性浸出试验结果表明,铬离子掺量的增大会使固化土浸出液中铬离子浓度提高;水泥基土壤固化剂可有效降低铬污染土中铬离子的浓度;随着固化土中生物炭掺量的增大,由于生物炭和水泥基土壤固化剂的协同作用,使得固化土浸出液中铬离子浓度急剧减小;养护龄期的增大会降低固化土浸出液中铬离子的浓度。(4)扫描电镜试验表明,水泥基土壤固化剂加入土体后,在自身水化反应、团粒化作用、阳离子吸附和火山灰反应等作用下,形成CSH、CAH、Ca(OH)2、AFt等水化产物,这些物质通过吸附、胶结、微加筋等物理化学作用可改善土体的工程性能。生物炭由于本身的多孔结构而具有很强的吸附特性,可吸附铬离子等重金属离子。因此,生物炭协同水泥基土壤固化剂固化/稳定铬污染土的作用机理表现在生物炭的吸附作用和水泥基土壤固化剂的固化增强作用。