随着城市化进程不断加快,城市土地资源日益紧缺,原本以抛泥、填埋为主处理废弃泥的方式常占用大量土地资源,而且容易引发一系列环境岩土工程问题,不能适应城市的快速发展,对淤泥进行资源化处理成为相关领域的研究热点。因行洪、排污的需要,大部分城市中都有兼具景观功能的河道。这些城市景观河道地处城市繁华地段,人口密度较大,受人类活动影响有大量的污水、废物排入,加之水流速度较慢,造成严重淤积,需定期清淤,产生数量可观的疏浚淤泥。这些淤泥成分复杂,与一般的湖海相淤泥的性质有很大不同,需要采用针对性的处理方法,而目前疏浚淤泥的处理研究多针对湖海相淤泥,关于城市河道淤泥的资源化利用方面的研究成果报道还很少。因此,论文针对城市河道淤泥的资源化利用技术进行了相关研究。论文依托国家水体污染治理专项“城市轻度污染景观河道多元生态水质改善与功能提升关键技术研究与工程示范”项目,以南京市内秦淮河中段的河道淤泥为研究对象(后简称城市河道淤泥),在系统研究城市河道淤泥的淤积特征及其性质的基础上,分别采用烧结处理和固化处理的方法对城市河道淤泥的资源化利用进行了研究,并对烧结砖的导热系数随温度、淤泥掺量的变化规律以及固化淤泥的干湿耐久性等进行了试验研究,取得如下研究成果和认识。(1)采用自行研制的淤泥测深标尺对研究区域的淤泥厚度进行测量,结合对排污口及周边环境的现场调查,分析了研究区域淤泥淤积规律,通过土工试验等方法研究了城市河道淤泥的物理化学性质以及其重塑土的力学性质,研究结果表明:沿着水流方向淤泥厚度逐渐增加,受人类活动的影响,淤泥的有机质含量、液塑限、粗粒含量、平均粒径均有不同程度增大,而比重则有所减小;与其它湖海相淤泥相比,城市河道淤泥具有有机质含量高、黏粒含量低、而粗粒含量较高等特点,其未经处理的淤泥力学性质差,难以直接在工程上使用。(2)通过X射线衍射、X射线荧光光谱仪、热重分析仪等方法测试了河道淤泥的矿物成分,原生矿物成分以石英为主,粘土矿物以伊利石为主。为轻质保温砖的掺料配比、制备和烧结奠定了理论基础。(3)研究了以淤泥作为主要原料、南京下蜀土为次要原料烧结制备轻质保温砖的可行性,探讨了轻质保温砖的生产工艺。研究了淤泥掺量及温度制度变化对烧结砖的烧失率、线收缩率、体积密度、吸水率及抗压强度等参数影响规律,试验结果表明:烧成温度及淤泥掺量均对烧结砖的性能有很大影响,1050℃是适宜的烧成温度,1100℃的烧成温度时三组试验均出现不同程度过烧现象;随着淤泥掺量逐渐增加,烧结砖烧失率逐渐增加,线收缩率逐渐减小,体积密度逐渐减小,吸水率逐渐增加,抗压强度逐渐减小;当淤泥掺量50%时,1050℃的烧成温度下保温2h所制备的烧结砖能够满足规范对MU10级优质砖的要求,且重金属浸出浓度均低于规范限定值,没有重金属浸出风险。(4)采用基于稳态法的EKO-HC110型导热系数测试仪,测试了不同环境温度下烧结砖的导热系数,从矿物成分、孔隙率及微观结构等三方面的变化特征研究了烧结砖导热系数随烧成温度、淤泥掺量的变化规律,研究结果表明:随着环境温度逐渐增加,导热系数逐渐增大,但变化幅度较小;随着烧成温度逐渐增加,砖体中熔融液相量逐渐增多,填充小空隙,砖体收缩,微观结构改善,导热系数有小幅度增加;随着淤泥掺量逐渐增加,原料中有机质含量逐渐增加,烧结砖中孔隙率逐渐增加,导热系数显著减少。例如淤泥掺量50%、烧成温度1050℃时,烧结砖导热系数从0.820 W/m℃降低到0.480W/m℃,降低约40%。显然,与其他有机成孔剂相比,城市河道淤泥具有相当的成孔效果。(5)通过无侧限抗压强度试验和压缩试验研究了淤泥固化土的性质随水泥掺量、龄期、初始含水率的变化规律,运用SEM和XRD实验方法对淤泥水泥固化土进行了微观分析,针对城市河道高有机质含量的特点,提出了淤泥的固化处理对策,即掺入碱性组分石灰和膨胀性组分石膏,并对这一新型固化土的力学性质及其环境影响进行了研究。研究结果表明:淤泥固化效果随水泥掺量增加而逐渐增强,且最低水泥掺量受城市河道淤泥成分的影响,固化淤泥的强度增长主要在前28d龄期内,降低初始含水率可显著提高新型固化土的强度;添加外掺剂可以显著改善其固化效果,且重金属污染物可有效固定在骨架内,这一处理方法成本低,具有重要的实际价值。(6)采用干湿循环试验测量了两种不同有机质含量的城市河道淤泥固化土的强度、质量损失率及体积的变化规律,对新型固化土的干湿耐久性进行评价,试验结果表明:新型固化土的干湿耐久性主要受固化剂、养护作用及胀缩裂隙等控制,在低水泥掺量条件下,新型固化土的抗压强度随干湿循环次数增加逐渐降低,在较高水泥掺量条件下,新型固化土的抗压强度随干湿循环次数增加先增大而后降低,固化剂的掺入可显著提高固化淤泥的干湿耐久性,当水泥掺量大于5%时,其干湿耐久性较好。