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自上世纪60年代以来，受工业活动快速发展的影响，霞湾港段内的重金属污染情况十分严重。历经几十年的积累，部分底泥中的重金属含量已远远超过危险废物标准，若不尽快加以处置将对湘江水质安全造成巨大隐患。本文在传统的水泥粉煤灰联合固化的基础上掺入少量的膨润土和混凝土外加剂，通过这种改进的水泥基固化方法来处理含高浓度Cu、Cd、Pb的污染底泥。使用的外加剂主要为硝酸钙、亚硝酸钠、铝酸钠、硫酸钠、木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠和三乙醇胺（质量比为5:5:5:10:0.5:0.75:0.25）。通过正交试验得出固化材料的最佳配比，即水泥，粉煤灰，膨润土，外加剂重量比为200:300:30:25，同时还表明混凝土外加剂的掺入能够提高固化体的强度和固化体重金属的稳定性。另外还进行了重金属形态浸提试验，考察不同龄期时底泥固化体中重金属的主要存在形态。另外还进行了重金属形态浸提试验，考察不同龄期时底泥固化体中重金属的主要存在形态。底泥固化后几乎每种重金属的各种形态均发生了不同程度的改变，固化体养护至稳定时残渣态的Cu、Cd、Pb都有所增加，分别为50%、36%、40%左右。凝胶材料的加入提高了固化体的pH，从而导致某些重金属形态发生溶解，同时碳酸盐结合能力的增强，相应地固化后有机态Cu含量急剧下降，各重金属碳酸盐态在初期会稍有提高。至固化后60d龄期时，重金属各形态均变化不大。通过扫描电镜分析能清晰地发现各种水化产物，如钙矾石、氢氧化钙、水化硅酸钙。在初期阶段，固化体表面主要以大量的的针状水化产物钙矾石存在，这是早期强度提高的主要原因。之后带晶体光泽的氢氧化钙逐渐呈现，并取代一部分钙矾石填充在固化体水化产物周围，当养护至60d龄期时，生成大量的絮状的水化硅酸钙（C-S-H）替代了原来的水化产物，这是后期固化体强度增加的主要原因。