建设用地重金属污染土壤固化稳定化效果评估方法总结

反复冻融方法在检验混凝土的抗冻等级中应用较多，我国《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）对该方法也有描述。反复冻融试验包括慢冻法和快冻法，其中慢冻法适用于测定混凝土试件在气冻水融条件下，以经受的冻融循环次数来表示的混凝土抗冻性能;快冻法适用于测定混凝土试件水冻水融条件下，以经受的快速冻融循环次数来表示的混凝土抗冻性能。慢冻法所耗费的时间及工作量较大，因此一般采用水冻水融为基础的快速冻融试验方法，以提高试验效率。

实验以快冻法为基础，考察了不同次数反复冻融处理对固化稳定化土壤的物理性能和浸出浓度影响，结果显示，反复冻融处理会在一定程度上增加三种重金属的浸出浓度，并削弱三种固化土壤的物理性能。根据结果，建议以快冻法开展固化稳定化土壤的反复冻融处理，冻融循环次数不少于200次。

研究中参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）和ASTM D4813—88对固化稳定化土壤开展干湿交替处理。其中GB／T 50082—2009中的干湿交替为抗硫酸盐侵蚀试验，适用于测定混凝土试件在干湿交替环境中，以经受的最大干湿循环次数来表示混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。考察了干燥温度、交替次数以及硫酸盐对固化稳定化土壤稳定性的影响。结果显示，干湿交替处理会在一定程度上增加Pb和As的浸出浓度，同时会削弱三种固化土壤的抗压强度。干燥温度的变化对于固化稳定化稳定性能的影响未呈现明显一致的规律，但随着交替次数的增加，Pb和As的浸出浓度提高，5%硫酸钠溶液比去离子水更能削弱土壤的稳定性能。因此根据结果，建议在开展固化稳定化干湿交替处理实验时，干燥温度为60～80℃，交替次数不少于18次，在土壤或地下水硫酸盐含量较高的固化稳定化土壤处置场所、酸雨较多地区以及采用过硫酸盐开展有机物与重金属复合污染土壤中有机物的高级氧化处理土壤，建议采用5%硫酸钠溶液作为浸泡介质，其他情况可采用去离子水作为浸泡介质。

参考《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》（GB／T 50082—2009）开展固化稳定化土壤的碳化实验，一定CO2浓度下，考察碳化时间对固化稳定化土壤稳定性能的影响。结果显示，碳化处理会增加稳定化土壤中Pb的浸出浓度，降低As的浸出浓度，对Cd浸出浓度的提高并不明显。碳化对于三种固化土壤物理性能的影响未呈现一致的规律，碳化可能会削弱或增强固化土壤的物理性能。由于固化稳定化土壤在其处置场所中会受到空气中CO2的影响，因此将加速碳化实验纳入固化稳定化土壤长期稳定性的后评估工作中有一定必要性，并建议在标准碳化箱中，碳化时间不少于28 d。实验中的CO2浓度为20%，在该浓度下碳化28 d，大致相当于在自然环境中50年的碳化影响，可以在一定程度上反映固化稳定化的长期稳定性。

此外，考察了不同温度和时间条件下，高温老化对于固化稳定化土壤稳定性能的影响。结果显示，温度的变化和老化时间的延长对重金属浸出浓度的影响并未呈现明显一致的规律。有研究结果显示高温会提高稳定化土壤的稳定性，而高温老化会对固化土壤的抗压强度产生削弱影响，且随着时间的延长而增加，温度变化后的影响差异不明显。基于重金属浸出浓度变化的结果，同时考虑在干湿交替实验中包含了高温条件，因此建议在固化稳定化土壤长期稳定性的考察中，将高温老化实验作为可选实验。

对上述实验条件和结果进行分析，确定实验关键参数后，一般实验步骤汇总如下：(www.xing528.com)

（1）反复冻融实验基本步骤：①将养护后的固化稳定化土壤置于反复冻融设备的套筒或其他容器中，套筒或容器中盛装去离子水;②开启反复冻融设备，设置其最低温度为不高于-20℃，最高温度为不低于20℃，单次冻融时间为不小于3 h;③对样品开展反复冻融处理，冻融次数不小于200次;④如采用慢冻法进行冻融处理时，可根据设计寿命调整反复冻融次数。

（2）干湿交替实验基本步骤：①将样品置于烘箱中以60～80℃烘6 h，立即取出室温下自然冷却2 h;②冷却后的固化样品置于装有去离子水的水槽中进行浸泡，浸泡过程中固化块之间的间隔应不小于2 cm，水面超过固化块表面不小于2 cm，冷却后的稳定化样品和对照样品加入25%～30%的去离子水，封口静置，固化块浸泡和稳定化样品静置时间为15 h，实验温度为20～25℃;③将样品取出或揭开封口，使其在自然通风条件下风干1 h;④将样品置于烘箱中，重复①～③步骤至少18次;⑤存在土壤和地下水环境中SO4 2-过高、所在区域酸雨量较大、针对有机物与重金属复合污染土壤中的有机污染物，采用以过硫酸盐为主体氧化剂的高级氧化修复后的土壤情况时，可将样品的浸泡介质更换为5%硫酸钠溶液。

（3）加速碳化实验基本步骤：①将样品放入碳化箱中，密封，通入二氧化碳，使箱内二氧化碳浓度控制在20%，相对湿度为（70±5）%，温度为（20±2）℃;②所有样品的间隔不小于5 cm;③根据需要更换二氧化碳压力罐，并向加湿装置中加水;④碳化时间不小于28 d。

（4）高温老化实验基本步骤：①将所有样品放入烘箱中进行烘烤，烘烤温度为60～80℃;②烘烤完毕后，取出样品，将固化块样品在去离子水中室温浸泡1 d（浸泡方法参见干湿交替实验），稳定化样品和对照样品中添加30%的去离子水，室温静置1 d;③老化时间不少于10 h。