唐強(qiáng) 陳輝 高玉峰 陳甦 尹立新 司維琦

摘要：垃圾焚燒飛灰因其極高的重金屬含量而被認(rèn)為是一種危險(xiǎn)廢棄物，但與火山灰成分的相似使該材料有著資源化利用的潛在價(jià)值。以飛灰及其螯合物為研究對(duì)象，探討了含水率、養(yǎng)護(hù)條件等因素對(duì)材料應(yīng)力應(yīng)變及環(huán)境特性的影響。研究結(jié)果表明：飛灰螯合物重金屬浸出濃度較低，并有著較強(qiáng)的吸水特性；飛灰及其螯合物強(qiáng)度早期隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)呈上升趨勢(shì)，破壞應(yīng)變隨之減小，脆性不斷增大；材料強(qiáng)度在中后期出現(xiàn)明顯分化，飛灰（90%濕度養(yǎng)護(hù)）強(qiáng)度約為螯合飛灰的23.11倍。飛灰強(qiáng)度隨含水率的增大而減小，可歸結(jié)于孔隙水對(duì)壓實(shí)能量的吸收和結(jié)構(gòu)的影響；螯合飛灰強(qiáng)度均隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間和含水率增加而顯著增大。

關(guān)鍵詞：飛灰；含水率；養(yǎng)護(hù)條件；應(yīng)力應(yīng)變；重金屬浸出

中圖分類號(hào)：X705 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：16744764（2018）02001907

收稿日期：20170424

基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后科學(xué)基金（2016M591756）；江蘇省博士后科研資助計(jì)劃（1601175C）；江蘇省建設(shè)系統(tǒng)科技項(xiàng)目（2016ZD18）；教育部軟弱土與環(huán)境土工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（浙江大學(xué)）開放基金（2016P03）；江蘇省交通運(yùn)輸科技項(xiàng)目（2016Y10）

作者簡(jiǎn)介：唐強(qiáng)（1985 ），男，副教授，博士，主要從事巖土及環(huán)境巖土工程研究，Email：tangqiang@suda.edu.cn。

陳甦（通信作者），男，教授，博士，Email：xiaowozi@hotmail.com。

Received：20170424

Foundation item：China Postdoctoral Science Foundation（No. 2016M591756）； Jiangsu Planned Projects for Postdoctoral Research Funds （No. 1601175C）； Project from Jiangsu Provincial Department of Housing and UrbanRural Development （No. 2016ZD18）； Open Project Program of MOE Key Laboratory of Soft Soils and Geoenvironmental Engineering， Zhejiang University （No. 2016P03）； Project from Jiangsu Provincial Transport Bureau （No. 2016Y10）

Author brief：Tang Qiang （1985 ）， associate professor， PhD， main research interests： geotechnical engineering and geoenvironmental engineering， Email： tangqiang@suda.edu.cn；

Chen Su （corresponding author）， professor， PhD， Email： xiaowozi@hotmail.com.The stressstrain and leaching behaviors of fly ash and

chelated fly ash under various moisture content

Tang Qiang1，2， Chen Hui1， Gao Yufeng2， Chen Su1， Yin Lixin 2，3， Si Weiqi1

（1. School of Urban Rail Transportation， Soochow University， Suzhou 215137， Jiangsu， P. R. China；

2a. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering；

2b. Jiangsu Research Center for Geotechnical Engineering Technology， Hohai University， Nanjing 210098， P. R. China；

3. College of Economics and Management， Changshu Institute Technology， Changshu 215500， Jiangsu， P. R. China）

Abstract：Fly ash， as a kind of solid waste， attracts increasing attention in the recent years. In this paper， the stressstrain and leaching behavior of fly ash and chelating fly ash under various moisture contents were studied. According to the test results， moisture content， curing conditions had significant effects on the compressive strength， failure strain. The heavy metals leaching from fly ash can almost meet the requirement of environment. The strength of fly ash and chelating fly ash rise with the increase of curing time， while the failure strain decreases at earlier period. In the later period of curing time， the compressive strength exhibits different trend， by which the strength of fly ash in curing boxes is about 23.11 times of the chelating fly ash. Among them， the strength of fly ash increases with the decrease of water content under different curing conditions， due to the influence of pore water on the absorption and structure of compaction energy； in addition， the strength of chelating fly ash in curing boxes increases with the increase of the curing time and water content.

Keywords：fly ash； moisture content； curing condition； stressstrain； leaching of heavy metals

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城市化進(jìn)程的推進(jìn)，市政及生活垃圾產(chǎn)量隨之與日俱增[13]。在傳統(tǒng)市政固體廢棄物（MSW）處理方法中，因焚燒能有效破壞有機(jī)毒性物質(zhì)、減容減重、回收能源等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為MSW資源化、無害化處理的重要發(fā)展方向[45]。以中國(guó)為例，MSW焚燒處理率已從2004年的2.9%增長(zhǎng)到2014年的32.5%[1]；2009年，德國(guó)、法國(guó)焚燒處理率分別達(dá)到32.2%和34.0%；而早在2000年之前，日本和瑞士焚燒處理率就已高達(dá)近80%[4]。

雖然焚燒有著諸多優(yōu)勢(shì)，但在其過程中，MSW中污染物富集，導(dǎo)致產(chǎn)出飛灰中含有極高成分的重金屬，飛灰也因此被列為危險(xiǎn)廢棄物[56]。盡管如此，飛灰中大量的Ca、Si成分使其組成與火山灰較為相似[4、7]，吸引了諸多學(xué)者對(duì)飛灰資源化利用進(jìn)行了研究：王威等[8]研究表明，飛灰可替代部分砂或水泥作為道路填充層或支撐層，但作為填充層可能產(chǎn)生二次污染；Colangelo等[9]提出，經(jīng)水洗預(yù)處理的飛灰可回收作為道路基層材料，其對(duì)環(huán)境的影響符合相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)要求；飛灰具有凝硬化特性，可代替部分石灰和水泥用于構(gòu)筑堤壩，且飛灰的密度小于其它填充物質(zhì)，使堤壩減小負(fù)荷，減輕地基沉降[1012]。值得一提的是，將飛灰及其相關(guān)材料在土木工程或是地下工程領(lǐng)域中進(jìn)行資源化利用則必須考慮材料所處的外界環(huán)境，以其中含水率為例，從地上、地表到地下，依次呈現(xiàn)出氣態(tài)水、自然持水、含水率不斷增大至最終飽和這一復(fù)雜趨勢(shì)?；谝陨峡剂考扒捌谘芯拷Y(jié)論，筆者以飛灰及其螯合物為研究對(duì)象，測(cè)試其在不同含水率條件下的應(yīng)力應(yīng)變及重金屬浸出特性，揭示影響材料工程及環(huán)境的關(guān)鍵性影響因素，進(jìn)而探討強(qiáng)度形成及重金屬釋放的內(nèi)在機(jī)理。

1材料和實(shí)驗(yàn)方法第2期 唐強(qiáng)，等：差異含水率條件下飛灰及其螯合物的應(yīng)力應(yīng)變及環(huán)境特性1.1材料

飛灰取自江蘇省蘇州常熟垃圾焚燒發(fā)電廠，該電廠位于常熟市辛莊鎮(zhèn)南湖蕩南岸，垃圾焚燒能力可達(dá)900 t/d，飛灰產(chǎn)量達(dá)25 t/d，采用干法半干法脫硫除酸，反向活性炭除重金屬，布袋除塵的煙道氣凈化工藝。從控制重金屬的浸出考量，將部分飛灰與重金屬螯合劑拌合制成螯合飛灰。飛灰及其螯合物所取樣品如圖1所示。

圖1飛灰及其螯合物

Fig.1Fly ash and chelated fly ash表1列出了飛灰及其螯合物的部分理化特性，根據(jù)JGS A 0162及JIS A 1224標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得飛灰最大干密度（非壓實(shí)）和最小干密度（非壓實(shí)）分別為078、0.51 g/cm3，螯合飛灰的最大干密度（非壓實(shí)）和最小干密度（非壓實(shí)）分別為1.00、0.74 g/cm3；根據(jù)GB/T 50123—1999標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得飛灰的塑限、液限分別為54.42%、85.36%，螯合飛灰塑限、液限分別為38.57%、56.09%；根據(jù)沉降分析法，測(cè)得飛灰的主要成分為砂粒，不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)分別為4.99、0.73，螯合飛灰的主要成分也為砂粒，不均勻系數(shù)、曲率系數(shù)分別為4.26、1.21；根據(jù)JGS 0212標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得飛灰和螯合飛灰的EC分別為78.3、65.31 mS/cm，與螯合相比，飛灰含有更多的可溶性鹽[13]；根據(jù)JGS 0211標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得飛灰的pH值為12.9，螯合飛灰的pH值為13.08，呈堿性[13]。表1飛灰及其螯合物理化指標(biāo)

Table 1Some selected physical and chemical characteristics of fly ash and chelated fly ash物理指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)單位飛灰螯合飛灰最小干密度（非壓實(shí)）JIS A 1224g/cm30.510.74最大干密度（非壓實(shí)）JGS A 0162g/cm30.781.00塑限GB/T50123—1999%54.4238.57液限GB/T50123—1999%85.3656.09塑限指數(shù)GB/T50123—199930.9417.52天然含水率JIS A 1203%2.531.31滲透系數(shù)JIS A 1218m/s8.92×10-71.29×10-6pHJGS 021112.913.08ECJGS 0212mS/cm78.365.31持水性JGS 0151%128.7100.2級(jí)配GB/T50123—1999黏粒（≤0.005 mm）%12.590.80粉粒（0.075-0.005 mm）%9.0113.70砂粒（2-0.075 mm）%78.4085.50不均勻系數(shù)4.994.26曲率系數(shù)0.731.21

1.2實(shí)驗(yàn)方法

首先，實(shí)驗(yàn)針對(duì)飛灰及其螯合物的吸水性進(jìn)行研究。將飛灰和螯合飛灰置于105 ℃條件下（101A， Leao， China）烘干24 h，之后轉(zhuǎn)入干燥器中冷卻至室溫待用。然后，將飛灰和螯合飛灰分別與水按質(zhì)量比均勻混合，設(shè)計(jì)含水率為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%。將制備的樣品使用聚乙烯薄膜覆蓋并在溫度20±2 ℃條件下靜置6 h。作為對(duì)比，將平行樣品直接置于空氣中，在濕度為40%，溫度為20±2 ℃條件下，靜置6 h。靜置后，測(cè)定飛灰及其螯合物的實(shí)際含水率。根據(jù)TCLP1311SW84方法，檢測(cè)靜置6 h后，覆蓋聚乙烯薄膜的飛灰及其螯合物重金屬（Cu、Cr、Cd、Zn、Ni、Pb）浸出濃度（TAS990， Persee General， China）。

早期強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：分別制備含水率為40%、60%、80%的飛灰和含水率為40%、60%的螯合飛灰，并于內(nèi)徑為50 mm、高為100 mm的套筒中分層壓實(shí)；脫膜后將樣品置于恒溫恒濕標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱（HBY15B， Donghua， China）中，在濕度為90%、溫度為20±2 ℃條件下，分別養(yǎng)護(hù)至20 min、40 min、1 h、3 h、5 h，取樣測(cè)試其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度并記錄破壞應(yīng)變。

中晚期強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：設(shè)計(jì)飛灰含水率為20%、40%、60%、80%，螯合飛灰含水率為20%、40%、60%。通過分層壓實(shí)法制備直徑為50 mm，高為100 mm的圓柱體試樣，并置于濕度為90%、溫度為20±2 ℃養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)；同時(shí)將同條件制備所得樣品覆蓋聚乙烯薄膜在溫度20±2 ℃下養(yǎng)護(hù)，至不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間7、14、28 d，分別取樣測(cè)試其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變和樣品實(shí)際含水率。

使用微機(jī)控制電子試驗(yàn)機(jī)對(duì)不同工況下飛灰及其螯合物無側(cè)限抗壓強(qiáng)度（qu）、破壞應(yīng)變（εf）進(jìn)行測(cè)試，并計(jì)算飛灰及其螯合物的變形模量。變形模量是指無側(cè)限條件下應(yīng)壓力與相應(yīng)壓縮應(yīng)變的比值，反映材料抵抗彈塑性變形的能力。常用變形系數(shù)E50作為表征材料變形特性的參數(shù)，計(jì)算式如式（1）所示。E50 = σ1/22εf（1）式中：σ1/2是壓縮應(yīng)變?yōu)槠茐膽?yīng)變一半時(shí)的壓縮應(yīng)力，E50可視為此時(shí)的割線模量[14]。為確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)的可信度，每組不同工況下（含水率、養(yǎng)護(hù)環(huán)境和養(yǎng)護(hù)時(shí)間）的樣品均設(shè)置3個(gè)平行樣品。

2結(jié)果與討論

2.1含水率及重金屬浸出特性

圖2列出了靜置6 h后，覆膜與暴露空氣中（濕度40%）的飛灰及其螯合物的實(shí)際含水率。不難看出，與初始含水率相比，靜置后，覆膜飛灰的含水率平均減少5.95%，暴露空氣中的飛灰含水率平均減少3.14%。含水率減小的差異主要?dú)w因于飛灰的吸水性，暴露空氣中的飛灰可從空氣中汲取水分，而覆膜的飛灰只能消耗自身的水分[15]。與飛灰相比，靜置后，覆膜和暴露于空氣中的螯合飛灰含水率減少量均較大，高達(dá)15.70%和14.22%。不同環(huán)境下，螯合飛灰含水率減小量的不同，可能也歸因于螯合飛灰的吸水性。

圖2靜置6 h后覆膜與暴露空氣（濕度40%）

飛灰及其螯合物實(shí)際含水率

Fig.2Actual moisture content of fly ash and chelated fly

ash with different conditions after standing 6 hours圖3列出了靜置6 h后，覆膜飛灰及其螯合物的重金屬浸出濃度。不難看出，螯合飛灰重金屬浸出濃度遠(yuǎn)低于飛灰，螯合飛灰重金屬浸出濃度均低于USEPA浸出標(biāo)準(zhǔn)[4]。含水率對(duì)飛灰及其螯合物的重金屬浸出濃度影響較小，可歸結(jié)于飛灰及其螯合物呈堿性，堿性環(huán)境對(duì)重金屬浸出有明顯的抑制作用，而含水率的增減，未改變堿性環(huán)境[7，16]。

圖3靜置6 h后覆膜飛灰及其螯合物重金屬浸出濃度

Fig.3The leaching of heavy metals of fly ash and chelated

fly ash covering polyethylene film after standing 6 hours圖4列出了經(jīng)不同時(shí)間養(yǎng)護(hù)后，覆蓋聚乙烯薄膜的飛灰及其螯合物的實(shí)際含水率。飛灰及其螯合物的含水率在養(yǎng)護(hù)7、14、28 d后均有不同程度的降低：就螯合飛灰而言，養(yǎng)護(hù)后樣品的實(shí)際含水率比初始含水率（20%、40%、60%）分別減少9.6%、111%和7.0%；就飛灰而言，養(yǎng)護(hù)后樣品的實(shí)際含水率比初始含水率分別減少3.7%、4.3%、5.2%和8.7%，可以看出，隨著初始含水率的增加，養(yǎng)護(hù)前后飛灰含水率減少量也隨之增大，這主要?dú)w結(jié)于飛灰中含有一定量的生石灰，與外加的自由水發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)反應(yīng)放出的熱促使水分蒸發(fā)，進(jìn)一步減小了飛灰的實(shí)際含水率[15]。

圖4不同工況下（含水率、中晚期養(yǎng)護(hù)時(shí)間）

覆膜飛灰及其螯合物實(shí)際含水率

Fig.4Actual moisture content of fly ash and

chelated fly ash with different conditions2.2飛灰及其螯合物早期應(yīng)力應(yīng)變特性

圖5列出了90%濕度條件下，不同含水率的飛灰及其螯合物早期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變和割線模量的均值。從圖5可以看出，隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，飛灰強(qiáng)度和割線模量呈上升趨勢(shì)，而破壞應(yīng)變隨之減小。與養(yǎng)護(hù)20 min的飛灰樣品相比，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為40 min、1 h、3 h、5 h的飛灰強(qiáng)度增長(zhǎng)均值約為115%，破壞應(yīng)變減小的均值約為19%。螯合飛灰的強(qiáng)度和破壞應(yīng)變隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間變化趨勢(shì)與飛灰相同，較養(yǎng)護(hù)40 min樣品，養(yǎng)護(hù)1、3、5 h的螯合飛灰強(qiáng)度增長(zhǎng)均值約為267%，破壞應(yīng)變減小的均值約為17%。在相同含水率和養(yǎng)護(hù)時(shí)間條件下，飛灰強(qiáng)度為螯合飛灰的3.59倍。對(duì)于含水率為60%的螯合飛灰，養(yǎng)護(hù)20 min后不存在無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變，主要是螯合飛灰的液限為58.09%，養(yǎng)護(hù)20 min后，60%含水率的螯合飛灰尚未初凝，無法成型。養(yǎng)護(hù)40 min以上則可成型且有強(qiáng)度。

圖5不同工況下（含水率、早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間、90%濕度）

飛灰及其螯合物抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變、割線模量

Fig.5The unconfined compressive strength， strain at failure，

and secant modulus of fly ash and chelated fly ash with

different moisture content under different conditions與螯合飛灰相比，不同含水率的飛灰早期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度較大，如圖5（a）所示。這主要由于飛灰及其螯合物的顆粒粒徑分布不同，飛灰中含有較多的黏粒（≤0.005 mm），其含量是螯合飛灰的15.74倍。Mitchell等[17]發(fā)現(xiàn)：固相中黏粒越多，其可塑性和粘聚性越高，強(qiáng)度越大，這也揭示了飛灰比螯合飛灰強(qiáng)度較大的原因。

2.3飛灰及其螯合物中晚期應(yīng)力應(yīng)變特性

圖6列出了不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境和養(yǎng)護(hù)時(shí)間條件下，不同含水率的飛灰及其螯合物無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變和割線模量的均值。從圖6不難看出，就飛灰而言，在養(yǎng)護(hù)箱中（濕度90%）飛灰的強(qiáng)度隨含水率的減小而增大，破壞應(yīng)變呈下降趨勢(shì)。與含水率80%的樣品相比，含水率60%的飛灰樣品強(qiáng)度增長(zhǎng)了129%，含水率20%的樣品強(qiáng)度進(jìn)一步增長(zhǎng)了71%；較80%含水率的飛灰，含水率20%、40%、60%的樣品破壞應(yīng)變減小的均值約為35%。覆膜飛灰的強(qiáng)度隨著含水率的增加而減小，破壞應(yīng)變逐漸增大；當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間逐漸增加，其強(qiáng)度呈上升趨勢(shì)。較20%含水率的飛灰，含水率40%、60%、80%的樣品強(qiáng)度減小的均值約為39%，破壞應(yīng)變?cè)黾拥木导s為31%。較養(yǎng)護(hù)7 d的樣品，養(yǎng)護(hù)14、28 d的飛灰強(qiáng)度分別增長(zhǎng)了102%、167%。就螯合飛灰而言，在養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)7、14、28 d后，螯合飛灰強(qiáng)度隨含水率的增加呈上升趨勢(shì)，較含水率為20%的樣品，40%、60%含水率的樣品強(qiáng)度增長(zhǎng)的均值分別為303%、838%；隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，螯合飛灰強(qiáng)度和割線模量也隨之增大，較養(yǎng)護(hù)7 d的樣品，其余養(yǎng)護(hù)時(shí)間的樣品強(qiáng)度增長(zhǎng)的均值約為281%、455%。覆膜的螯合飛灰強(qiáng)度和破壞應(yīng)變隨含水率增加而增大。較20%含水率的樣品，其余含水率螯合飛灰的強(qiáng)度、破壞應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)的均值分別約為211%、509%。對(duì)比可得，經(jīng)養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)后，飛灰的強(qiáng)度約為螯合飛灰強(qiáng)度的23.11倍。較覆膜條件下飛灰，90%濕度環(huán)境下的飛灰強(qiáng)度為其3.29倍。

圖6不同工況下（含水率、中晚期養(yǎng)護(hù)時(shí)間、條件）

飛灰及其螯合物無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、破壞應(yīng)變、割線模量

Fig.6The unconfined compressive strength， strain at failure，

and secant modulus of fly ash and chelated fly ash with

different moisture content under different conditions在不同的養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，飛灰的強(qiáng)度都隨含水率減小而增大。主要?dú)w結(jié)以下幾點(diǎn)：高含水率的飛灰含有多余的水分，在壓實(shí)時(shí)很難快速排出而在孔隙中形成水團(tuán)，削弱了顆粒間的聯(lián)結(jié)，使灰粒潤(rùn)滑而變得易于移動(dòng)，壓實(shí)性變差[15]；從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，在含水率較高時(shí)，飛灰顆粒間孔隙水較多，裝樣壓實(shí)時(shí)，部分擊實(shí)能量被自由水吸收，轉(zhuǎn)化為超靜孔隙水壓力，未能使得顆粒有效靠近、密實(shí)，致使強(qiáng)度減小，而在含水率較低時(shí)，孔隙水吸收的能量減少，壓實(shí)的能量被飛灰吸收，促使飛灰顆粒之間靠近而密實(shí)，強(qiáng)度增大[18]；在養(yǎng)護(hù)過程中飛灰會(huì)生成碳酸鹽，填充部分孔隙，但在較高的含水率下，碳酸鹽化主要在液體的表面進(jìn)行，生成的沉淀會(huì)阻礙碳酸鹽化的繼續(xù)進(jìn)行，無法有效填充孔隙[15]。這也進(jìn)一步解釋含水率為20%的飛灰強(qiáng)度達(dá)到最大值。

由圖6（a）可知，養(yǎng)護(hù)7 d后，90%濕度環(huán)境下養(yǎng)護(hù)的飛灰強(qiáng)度遠(yuǎn)大于覆膜的飛灰以及相同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下的螯合飛灰。這主要?dú)w結(jié)于飛灰中含有的生石灰（CaO）與水（H2O）和二氧化碳（CO2）反應(yīng)生成碳酸鈣（CaCO3），反應(yīng)式為CaO + H2O = Ca（OH）2（2）

Ca（OH）2 + CO2 = CaCO3 + H2O（3）碳酸鈣作為一種膠結(jié)物，分布于骨架顆粒表面以及骨架顆粒之間，在顆粒間起著連接作用，使得飛灰強(qiáng)度大幅度增長(zhǎng)[19]。而在覆膜的飛灰和螯合飛灰中則不存在碳酸鈣，這也揭示兩者強(qiáng)度較小的原因。在覆膜條件下的飛灰，因其與外界隔絕，無法接觸CO2，進(jìn)而無法形成CaCO3膠結(jié)物，致使其強(qiáng)度變小。圖7為不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下飛灰及其螯合物斷面圖。

圖7不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下飛灰及其螯合物

（養(yǎng)護(hù)時(shí)間7 d，含水率40%）斷面圖

Fig.7Sectional drawing of fly ash and chelated fly

ash with different condition圖8列出了90%濕度環(huán)境下，養(yǎng)護(hù)14、28 d后的飛灰強(qiáng)度均值。較養(yǎng)護(hù)14 d的飛灰，養(yǎng)護(hù)28 d后樣品強(qiáng)度均有不同程度的恢復(fù)，且恢復(fù)量隨著含水率的增加而減小。較含水率為80%的飛灰強(qiáng)度恢復(fù)量，含水率為40%樣品的恢復(fù)量增加了82.0%，含水率為20%的樣品強(qiáng)度恢復(fù)量進(jìn)一步增長(zhǎng)了764.7%。該變化規(guī)律與陳恒等[20]的研究結(jié)果一致。

圖8不同工況下（含水率、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、90%濕度）飛灰抗壓強(qiáng)度

Fig.8The strength of fly ash with different moisture content3結(jié)論

對(duì)飛灰及其螯合物應(yīng)力應(yīng)變及環(huán)境特性進(jìn)行了研究，并探討了含水率、養(yǎng)護(hù)條件等關(guān)鍵性影響因素。研究結(jié)果表明：飛灰及其螯合物都存在吸水性；飛灰螯合物的重金屬浸出濃度較低，均滿足USEPA標(biāo)準(zhǔn)；在早期養(yǎng)護(hù)時(shí)間內(nèi)，飛灰及其螯合物的強(qiáng)度隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)而呈上升趨勢(shì)，而破壞應(yīng)變隨之減小，脆性增大。經(jīng)90%濕度養(yǎng)護(hù)后，中后期的螯合飛灰強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間和含水率增加而增大；在覆膜條件下，螯合飛灰的強(qiáng)度和破壞應(yīng)變也隨含水率增加而增大。在各類養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，飛灰的強(qiáng)度都隨含水率的增大而減小，主要是：飛灰中過多的孔隙水對(duì)壓實(shí)能量的吸收致使飛灰結(jié)構(gòu)松散。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局. 中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 北京： 中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社， 2014.

National Bureau of Statistics of the Peoples Republic of China. China statistical yearbook [J]. Beijing： China Statistics Press， 2014. （in Chinese）

[2] WALSER T， LIMBACH L K， BROGIOLI R， et al. Persistence of engineered nanoparticles in a municipal solidwaste incineration plant [J]. Nature Nanotechnology， 2012， 7（8）： 520 524.

[3] TANG Q， KIM H J， ENDO K， et al. Size effect on lysimeter test evaluating the properties of construction and demolition waste leachate [J]. Soils and Foundations （JGS）， 2015， 55（4）， 720736.

[4] TANG Q， LIU Y， GU F， et al. Solidification/stabilization of fly ash from municipal solid waste incineration facility using ordinary Portland cement [J]. Advances in Materials Science and Engineering， 2016 （2016）： 7101243.

[5] HU H， LUO G， LIU H， et al. Fate of chromium during thermal treatment of municipal solid waste incineration （MSWI） fly ash[J]. Proceedings of the Combustion Institute， 2013， 34（2）： 2795 2801.

[6] LIAO W P， YANG R， KUO W T， et al. The application of electrocoagulation for the conversion of MSWI fly ash into nonhazardous materials [J]. Journal of Environmental Management， 2014， 137： 157162.

[7] SOBIECKA E， OBRANIAK A， ANTIZARLADISLAO B. Influence of mixture ratio and pH to solidification/stabilization process of hospital solid waste incineration ash in Portland cement[J]. Chemosphere， 2014， 111： 1823.

[8] 王威， 吳寧. 城市生活垃圾焚燒飛灰資源化利用的研究狀況[J]. 北方環(huán)境， 2013， 25（7）： 2728.

WANG W， WU N. Beneficial utilization of municipal solid waste incineration fly ash [J]. Inner Mongolia Environmental Sciences， 2013， 25（7）： 2728. （in Chinese）

[9] COLANGELO F， CIOFFI R， MONTAGNARO F， et al. Soluble salt removal from MSWI fly ash and its stabilization for safer disposal and recovery as road basement material [J]. Waste Management， 2012， 32（6）： 1179 1185.

[10] 李新明， 王士革， 樂金朝， 等.城市垃圾焚燒飛灰資源化利用研究進(jìn)展[J]. 熱力發(fā)電， 2010， 39（5）： 15.

LI X M， WANG S G， YUE J C， et al. Advancement of study on utilizing fly ash resource from MSW incineration [J]. Thermal Power Generation， 2010， 39（5）： 15. （in Chinese）

[11] GU F， SAHIN H， LUO X， et al. Estimation of resilient modulus of unbound aggregates using performancerelated base course properties [J]. Journal of Materials in Civil Engineering， 2015， 27（6）： 04014188.

[12] GU F， ZHANG Y， DRODDY C， et al. Development of a new mechanistic empirical rutting model for unbound granular material [J]. Journal of Materials in Civil Engineering， 2016， 28（8）： 04016051.

[13] TANG Q， KATSUMI T， INUI T， et al. Influence of pH on the membrane behavior of bentonite amended Fukakusa clay [J]. Separation and Purification Technology， 2015， 141： 132142.

[14] 湯怡新， 劉漢龍， 朱偉. 水泥固化土工程特性試驗(yàn)研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)，2002， 22（5）： 549 554.

TANG Y X.， LIU H L， ZHU W. Study on engineering properties of cementstabilized soil [J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering， 2002， 22（5）： 549554. （in Chinese）

[15] 何品晶， 劉星， 馮軍會(huì)， 等. 城市生活垃圾焚燒飛灰的工程性質(zhì)表征[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 2007， 35（11）： 1503 1506.

HE P J， LIU X， FENG J H， et al. Engineering characteristics of air pollution control residues from municipal solid waste incineration plant[J]. Journal of Tongji University， 2007， 35（11）： 1503 1506. （in Chinese）

[16] TANG Q， CHU J M， WANG Y， et al. Characteristics and factors influencing Pb（II） desorption from a Chinese clay by citric acid [J]. Separation Science and Technology， 2016， 51（17）， 27342743.

[17] MITCHELL J K， SOGA K. Fundamentals of soil behavior [M]. John Wiley and Sons， 1993： 95.

[18] 王清， 張奇， 馬玉飛，等. 廣西紅土擊實(shí)特性的影響因素及機(jī)理分析[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 44（6）：19601965.

WANG Q， ZHANG Q， MA Y F， et al. The influence factors of compaction characteristics and mechanism analysis of laterite in Guangxi [J]. Journal of Jilin University， 2014， 44（6）： 19601965. （in Chinese）

[19] 王緒民， 陳善雄， 程昌炳. 酸性溶液浸泡下原狀黃土物理力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào)， 2013， 35（9）： 16191626.

WANG X M， CHEN S X， CHENG C B. Experimental study on physicomechanical characteristics of undisturbed loess soaked in acid solution [J] Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2013， 35（9）： 1619 1626. （in Chinese）

[20] 陳恒， 馬克生. 含水率對(duì)擾動(dòng)粉土強(qiáng)度恢復(fù)規(guī)律影響研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程， 2015， 15（23）：184188.

CHEN H， MA K S. Study on effect of moisture to strength recovery of disturbed silt [J]. Science Technology and Engineering， 2015， 15（23）： 184 188. （in Chinese）