復(fù)合添加絮凝劑在建筑泥漿處理中的應(yīng)用

李志旺

(民航機場建設(shè)工程有限公司，天津 300456)

0 前 言

陰離子聚丙烯酰胺具有優(yōu)良的絮凝性，得益于內(nèi)部較長的分子鏈，在其作用下有效吸附泥漿顆粒，提升了泥水分離效果，在較短時間內(nèi)便可實現(xiàn)泥漿的固化，是當前建筑業(yè)中典型的絮凝劑[1]。本文圍繞復(fù)合添加絮凝劑在建筑泥漿處理中的應(yīng)用展開探討。

1 工程概況

甌海區(qū)鐵路站前保障性安居工程(B-22地塊)二期項目中，實際占地面積31 574.43 m2，總建筑面積151 491.57 m2，地上建筑面積為104 225 m2，地下建筑面積為47 266.57 m2，地下室為地下2層局部為地下1層，其中地下室1層建筑面積為26 783.88 m2，地下室2層建筑面積為20 482.69 m2。其工程量偏大，樁基工程尤為突出，合計灌注樁施工數(shù)量為2 268根，灌注樁混凝土總量41 015 m3，泥漿使用量大。

2 工程土質(zhì)

從影響建筑泥漿性能的角度來看，以工程土質(zhì)情況尤為關(guān)鍵。經(jīng)勘察得知，本項目所在區(qū)域為典型的沖海(淤)積平原，周邊有大量農(nóng)田與荒地，且臨近已有建筑物。區(qū)域內(nèi)交通便捷，上匯河位于北側(cè)與東側(cè)，流速較緩，經(jīng)施工作業(yè)產(chǎn)生的泥漿性能良好，具有較好的粘附性。對此，合理選擇絮凝劑，要求該材料中含陰離子聚丙烯酰胺，以便提升應(yīng)用效果。

3 工作原理

3.1 陰離子聚丙烯酰胺

此藥劑的特點在于內(nèi)部含有極性基-CONH2和-COONa，其具備吸附水中固體懸浮顆粒的能力，通過架橋的方式連接大量顆粒，形成較大團狀絮凝物[2]，具體如圖1所示，加快顆粒沉淀速度，改善過濾效果，實現(xiàn)泥、水的高效分離。但其局限之處在于不具備過濾有毒物質(zhì)的能力，因此，材料中含有鉛等物質(zhì)。

圖1 分子鏈極性基吸附架橋作用示意

3.2 復(fù)合添加劑

本次應(yīng)用分析中，以陰離子聚丙烯酰胺為基礎(chǔ)材料，充分運用了其絮凝原理，從而提出了新型復(fù)合添加劑，在其中摻入適量甘油酯等藥劑，以便改善材料的性能。若泥漿中含有超標物質(zhì)，此時在該復(fù)合添加劑的作用下除了絮凝泥漿外，還能夠有效處理鉛、鎘等，并具備調(diào)節(jié)pH值的能力[3]。同時在新型復(fù)合添加劑的支持下，還能實現(xiàn)對次生泥漿的有效處理，發(fā)揮出優(yōu)良的效益性。

4 試驗設(shè)計與效果

在上述基礎(chǔ)上，為進一步評定新型復(fù)合添加劑的性能，組建試驗技術(shù)小組，引入工程實例，由此展開針對性探討，共設(shè)計了3組試驗，具體做如下分析。

4.1 試驗1：陰離子聚丙烯酰胺的應(yīng)用效果

4.1.1 泥漿樣品分析

從組分上考慮，含大量的硅酸鹽礦物微粒，彼此匯聚可共同形成混合懸浮體系，其具備高度分散的基本特點，存在鉛、鎘有害物質(zhì)成分，pH檢測呈酸性。

4.1.2 表觀反應(yīng)

在制得的樣品中選取1 000 mL，將其轉(zhuǎn)移至量杯內(nèi)，向其中摻入陰離子聚丙烯酰胺(用量為100 mg)，在上述基礎(chǔ)上通過玻璃棒以順時針的方式持續(xù)攪動，當操作約10回合后則形成明顯的絮團，并在短時間內(nèi)下降到杯底，整個容器內(nèi)的液體處于較為澄清的狀態(tài)。

4.1.3 微觀反應(yīng)

依然通過上述方法展開分析，經(jīng)持續(xù)攪動10回合后，分析不同靜置時間下所表現(xiàn)出的上清液狀態(tài)(不同時間段的檢測方法有所不同，泥水初步分離時需要加大檢測頻率，在后續(xù)階段可適當延長檢測間隔時間)，并做好記錄工作。

1)對鉛含量的影響?；趯υ紶顟B(tài)下泥漿鉛含量的分析得知該值為0.27 mg/L，在此基礎(chǔ)上摻入陰離子聚丙烯酰胺，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)鉛含量在短時間內(nèi)急速下降，最終在0.22 mg/L處微弱變動，降幅為18.5%。從而得知，當摻入陰離子聚丙烯酰胺后，雖然發(fā)揮出降低鉛含量的能力，但相對有限。

2)對鎘含量的影響。在原始狀態(tài)下，基于對鎘的檢測得知其含量為0.03 mg/L，在此基礎(chǔ)上摻入陰離子聚丙烯酰胺，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)隔含量并未出現(xiàn)明顯變化，因此，不具備有效處理鎘的能力。

3)對pH值的影響。通過對原泥漿的分析得知pH值為5.7，在此基礎(chǔ)上摻入陰離子聚丙烯酰胺呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢，達到5.8后趨于穩(wěn)定，因此，陰離子聚丙烯酰胺并不具備有效改變pH的能力。

4.1.4 結(jié) 論

基于上述分析，陰離子聚丙烯酰胺可達到泥漿絮凝沉降的效果，但不具備改變鉛、鎘含量以及pH值的能力，泥渣外運及污水排放仍不具備條件，泥漿處理指標不達標。

4.2 試驗2：復(fù)合添加劑的應(yīng)用效果

提升添加劑的整體性能，技術(shù)人員在上述基礎(chǔ)上展開進一步試驗，旨在提升復(fù)合添加劑的性能，使其能夠有效去除鉛、鎘，并調(diào)節(jié)pH值。

4.2.1 試驗程序

依然采取4.1.1～4.1.3的方法展開試驗，檢測數(shù)據(jù)并記錄。

4.2.2 兩種試劑分別作用下的試驗比對

通過對數(shù)據(jù)的整理，探尋鉛、鎘含量以及pH值變動特性，所得結(jié)果如圖2～4所示。

圖2 鉛含量變化

圖3 鎘含量變化

圖4 水的pH值變化

1)鉛含量變化?；趯D2內(nèi)容的分析得知，在使用復(fù)合添加劑后，前期鉛含量出現(xiàn)明顯的變動，呈急劇下降的趨勢，到達特定值后微弱變動，相較于陰離子聚丙酰胺試劑而言，通過此方式可有效改變鉛含量。

2)鎘含量變化?；趯D3內(nèi)容的分析得知，在使用復(fù)合添加劑后，前期鎘含量出現(xiàn)明顯的變動，呈急劇下降的趨勢，到達特定值后微弱變動，相較于陰離子聚丙酰胺試劑而言，通過此方式可有效改變鎘含量。

3)pH值變化。基于對圖4內(nèi)容的分析得知，在使用復(fù)合添加劑后，前期pH值出現(xiàn)明顯的變動，呈急劇上升的趨勢，到達特定值后微弱變動，相較于陰離子聚丙酰胺試劑而言，通過此方式可有效改變pH值。

4.2.3 結(jié) 論

經(jīng)上述分析，使用復(fù)合添加劑可實現(xiàn)對重金屬的有效處理，將其鎖定在絮團內(nèi)，同時還可改變鉛、鎘含量及調(diào)節(jié)pH值，有助于提升泥漿性能，控制對建筑環(huán)境的污染，泥漿處理效果明顯。

4.3 試驗3：復(fù)合添加劑的最佳投放量

投放劑量是影響泥漿質(zhì)量的關(guān)鍵因素，為探尋合適的使用方法，技術(shù)小組從已有的工程資料出發(fā)，在此基礎(chǔ)上推測合適的劑量范圍。

4.3.1 投放量實測

從泥漿成分的角度來看，若含泥率偏高將會抑制絮凝反應(yīng)。通過對樣品的稀釋處理并向其中摻入復(fù)合添加劑(要求其分子量達1 200萬)，對不同摻量下的泥漿性能狀況展開分析：若摻量為76 mg/L則形成較為微小的絮團，雖然沉降但速度較慢，此時會產(chǎn)生沉降界面；與此同時，鉛、鎘的含量發(fā)生變化，pH值也有所改變。加大投放量，若為106 mg/L可以發(fā)現(xiàn)泥漿溶液產(chǎn)生具有穩(wěn)定性的沉降界面，并伴隨有明顯的絮團，相較之下沉降速度有所提升，并且鉛、鎘、pH值均達到相對穩(wěn)定的狀態(tài)，不再發(fā)生明顯變動。

4.3.2 結(jié) 論

經(jīng)技術(shù)人員的綜合比對后，得出如下結(jié)論：若泥漿含泥率不超過20%，通過使用復(fù)合添加劑的方式可帶來較為優(yōu)良的絮凝分離效果，且需要嚴格控制投入量，以76～106 mg/L為宜。

5 工程質(zhì)量控制

基于本文的分析得知，在絮凝劑的作用下，可顯著提升泥水分離效果。經(jīng)大量實踐后，總結(jié)出如下幾項要點。

1)關(guān)于絮凝溶液的拌和需合理控制剪切力，以免出現(xiàn)分子鏈斷裂的現(xiàn)象，所用設(shè)備以低速槳葉為宜，攪拌過程中速度約60 r/min；此外拌和得到的絮凝溶液需盡快使用，以免長時間存放對質(zhì)量造成影響。

2)泥漿含泥率需在20%內(nèi)，若該值過大則會降低泥漿初步分離效果。實際施工中若遇到含泥量過高的情況，需向其中摻入清水稀釋，以便提升絮凝溶液的應(yīng)用效果。

3)控制好復(fù)合添加劑的使用量，以76～106 mg/L為宜；若選取的是1 m3藥劑溶液與9 m3泥漿，需要嚴格控制藥劑濃度，將其穩(wěn)定在760～1 060 g/m3，確保最終的應(yīng)用效果。

6 結(jié)束語

本文圍繞復(fù)合添加絮凝劑泥漿處理中的應(yīng)用展開探討。通過實驗確定絮凝效果性能效果及最優(yōu)復(fù)合添加絮凝劑用量，從而有助于節(jié)約工程成本，解決了本工程施工中泥漿處理面臨的生態(tài)環(huán)境污染和破壞問題，確保了本工程順利開展推進。復(fù)合添加絮凝劑泥漿處理能夠在多種工程環(huán)境中取得良好應(yīng)用效果，值得推廣應(yīng)用。

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