生活垃圾焚烧底灰在疏浚淤泥固化中的应用

针对生活垃圾焚烧底灰和疏浚淤泥处置难的问题,提出将焚烧底灰作为骨架材料与疏浚淤泥混合固化的处理技术。分别以石灰、石膏、水泥为固化剂开展淤泥—焚烧底灰混合固化试验,通过无侧限抗压强度及耐水性测试,研究各固化剂的固化效果。结果发现:焚烧底灰对淤泥固化具有良好的促进作用;水泥的固化效果最好,掺量仅为4%的固化土7 d无侧限抗压强度可达到400 k Pa,且耐水性较好,满足填土要求,具有推广价值。     

水泥固化淤泥无侧限抗压强度试验研究

为研究初始含水率和水泥掺量对水泥固化淤泥无侧限抗压强度的影响,对龄期为28天,初始含水率为100%、150%和200%,水泥掺量为2%、3%、4%、5%和6%共15组水泥固化淤泥试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,随初始含水率增大,单位体积水化产物减少,难以形成整体强度,水泥固化淤泥无侧限抗压强度降低;随水泥掺量增大,水泥水化物胶结填充淤泥土颗粒作用越明显,水泥固化淤泥无侧限抗压强度增大。     

南水北调东线疏浚淤泥固化力学性质试验研究

为了处理南水北调东线工程中产生的大量疏浚淤泥,采用固化方法对其进行改良,进行了室内试验研究。结果表明,添加水泥处理高含水率疏浚淤泥时,淤泥固化土强度受初始含水率影响较大,且影响淤泥固化土的强度因素包括：水泥掺量、水泥强度等级、龄期等因素;淤泥掺加不同强度等级而形成的淤泥固化土无侧限抗压强度随水泥用量增大而增大,随龄期的增长而增长;龄期对淤泥固化土无侧限抗压强度的提高比水泥掺量的影响更为显著;运用52.5等级普通硅酸盐较32.5等级普通硅酸盐水泥固化后对强度提升效果较为显著。     

碱渣-矿渣固化疏浚淤泥含水率控制方法研究

以碱渣和矿渣为固化剂，电石渣为激发剂，通过设置不同含水率，碱渣、矿渣含量，开展固化疏浚淤泥的无侧限抗压强度和击实试验，以及核磁共振(NMR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试，研究固化淤泥强度与含水率的关系。试验结果表明：固化淤泥强度随含水率的增加先增后减，可分为高强度段、强度急剧下降段和缓慢下降段，养护14 d时最高强度可达600 kPa以上。为使碱渣、矿渣高效地固化疏浚淤泥，可将含水率控制在淤泥塑限至液限之间，14 d强度不低于345 kPa。强度最优含水率与击实最优含水率相差不大，采用碾压法施工可将含水率控制在最优含水率的±3%范围，使固化淤泥强度处于高强度段；采用流动固化施工时，可根据强度要求，利用急剧下降段和缓慢下降段强度与混合含水率的幂函数公式确定含水率。     

固化海相土抗拉强度特性研究

试验分析了固化剂掺量、养护龄期和含水率对固化海相软土的抗拉强度影响规律。结果表明，水泥和石灰混掺的固化效果明显优于水泥和粉煤灰混掺。水泥+石灰混掺的固化土各龄期抗拉强度均比水泥+粉煤灰的高，前者是后者的1.3～2.9倍。海相软土的初始含水率为60%时，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了14%～27%。初始含水率增至80%后，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了120%～170%。相同固化剂掺量下，海相软土的初始含水率对固化土抗拉强度影响显著。固化土无侧限抗压强度和抗拉强度呈正相关，水泥+石灰混掺固化土的28 d龄期抗拉强度是其无侧限抗压强度的9%～16%。指出影响固化海相软土抗拉强度的因素依次为初始含水率、养护龄期、固化剂掺量。固化剂掺量中水泥掺量的影响最大，粉煤灰掺量次之，石灰掺量影响最小。实际工程中，降低土体初始含水率，保证充足的养护时间以及选择合适的固化剂掺量能提高固化土的抗拉强度。     

河道疏浚淤泥固化技术研究

近年来我国河道疏浚大量开展,河道疏浚淤泥固化问题亟待解决。为研究水泥以及水泥和粉煤灰共同作用对河道淤泥固化的效果,为经济有效地对河道淤泥进行固化,特对固化淤泥进行单轴抗压强度试验。结果表明,固化淤泥强度与水泥掺量呈线性关系,与龄期呈对数关系,随水泥掺量和龄期增大,固化淤泥强度越高;由于粉煤灰主要与水泥水化物反应,故粉煤灰对水泥固化淤泥前期强度影响不大,对后期强度有较大提升。     

航道疏浚淤泥管中固化处理试验研究

基于管中气动输送固化土技术,研制了一套柱塞式管中混合固化试验系统,开展固化剂配制、管道方案设计和试验研究。以水泥、粉煤灰和生石灰作为三掺固化剂配料,水泥用量在3%~5%,可降低成本,提高固化效果。柱塞式管中固化系统以疏浚泥含水率调整装置、压缩空气输入和固化剂注入装置为主要组成部分。在固化剂注入处将输泥管直径扩大1倍作为混合区,根据CFD数值仿真确定混合区的长径比为5.8∶1。通过调整三部分的输入压力,可获得较好的混合效果,有效通过输泥管道输送固化土。该试验系统适合于大体积量固化土制备、输送和高效的处理,可为我国疏浚淤泥的处理提供参考。     

河道淤泥固化土干湿耐久性试验分析

选取有机质含量分别为7.8%和11.9%的两种河道淤泥材料,分别掺加普通硅酸盐水泥、生石灰、粉煤灰、减水剂等固化剂制备试样,并分别进行了试样物理化学属性、热重差热分析以及干湿循环试验、无侧限抗压强度试验、击实试验及结果分析,揭示了淤泥固化土在干湿循环作用下强度的变化机理。结果表明,通过掺加固化剂改造淤泥固化土,提升其工程性能的做法切实可行,通过选择固化剂类型、掺量及改性技术,最终达到河道淤泥资源化利用的目的。     

淤泥固化技术在深厚淤泥地基处理中的应用

依托于浙江省某围垦工程海堤淤泥地基土固化案例,对淤泥固化技术中固化剂成分配比、固化剂掺量以及施工中的关键技术参数等进行了分析总结。分别基于现场正交试验和室内平行试验研究,对固化剂中主要配方,如水泥、粉煤灰、石膏、石灰、减水剂以及三乙醇胺等掺量进行了试验研究,绘制了各配方掺量(质量比)与淤泥固化土无侧限抗压强度之间的敏感关系曲线。认为水泥、粉煤灰两种胶凝材料的掺量与固化土无侧限抗压强度之间呈正相关关系,而石膏、石灰和减水剂等掺量存在最优掺量值。根据试验成果,确定依托工程中固化剂掺量为15%,并合理控制各配方掺量比,以充分发挥固化土强度。通过对28 d龄期固化土钻芯取样分析,认为固化土28 d无侧限抗压强度不小于1. 0 MPa,满足设计要求。     

疏浚泥固化过程中水分量的变化与 强度关系研究

采用计算含水率来表示固化疏浚泥中由于水泥反应引起的真实含水率变化,通过对7 d和28 d龄期水泥固化疏浚泥的含水率和无侧限抗压强度测定研究,发现固化疏浚泥无侧限抗压强度、计算含水率及其变化量均与水泥量之间存在良好的线性关系。因此,在工程应用中可以用计算含水率的变化量来推测固化疏浚泥的无侧限抗压强度     

Compound stabilization/solidification of MSWI fly ash with trimercapto-s-triazine and cement

A new treatment technology of municipal solid waste incineration (MSWI) fly ash is presented in this paper. Feasibility of solidification/stabilization treatment of MSWI by successively adding trimercapto-s-triazine and cement, and the effect of addition, fly ash size and curing time were studied by batch tests. The results showed that MSWI posed a huge environmental risk, the partial distribution showed normal distribution approximately. Treatment of fly ash with trimercapto-s-triazine and cement showed a good effect, the leaching toxicity of treated fly ash solidified blocks with 2% trimercapto-s-triazine and 20% cement could meet the standard for pollution control on the landfill site of MSW in China after curing for 7 days, and the flexural strength of solidified blocks could reach 2.4 MPa. Ground fly ash had a positive effect on both leaching toxicity and strength.     

固化剂固化疏浚土的渗透性与微观机理研究

用水泥和石灰等胶结剂及激发剂构成的固化剂对上海市横沙岛东滩的疏浚土进行改良,在不同养护龄期和固化剂掺量的条件下,用自配固化剂对岛区疏浚土进行了渗透试验。分析了固化疏浚土的渗透系数与固化剂掺量、养护龄期之间的关系, 得到了疏浚土渗透系数在不同固化剂掺入比和龄期下的变化规律。结果表明:固化疏浚土的渗透系数随固化剂掺量和龄期的增加而明显变小,但在同一龄期下,当固化剂掺量继续增加时,其渗透系数变化不大。并利用电镜扫描(SEM)对不同固化剂掺量和不同龄期下的固化疏浚土的微观结构进行观测,获得了疏浚土固化前后的微观结构SEM图,结合SEM图对疏浚土固化前后的微观结构变化做了定性的对比和分析,从固化疏浚土微观结构中发现固化疏浚土中含有水化硅酸钙(C-S-H)、氢氧化钙晶体、无定形文石、钙矾石等能够填充孔隙的胶结物,并从微观上解释了固化剂固化疏浚土的固化机理。     

硫酸铵腐蚀混凝土性能劣化时变规律及预测

通过在5%浓度硫酸铵溶液中长期浸泡,对不同水灰比、不同浆骨比、不同粉煤灰掺量的混凝土试件进行腐蚀试验研究,得到0~120 d腐蚀龄期下试件抗压强度的劣化规律。采用灰色关联分析方法研究了不同因素对混凝土抗压强度影响的显著程度,通过构建GM(1,1)预测模型对受硫酸铵腐蚀的混凝土强度劣化规律及服役寿命进行预测。结果表明:水灰比0.4、浆骨比0.28和粉煤灰掺量10%的受腐蚀混凝土抗腐蚀性能较强,随水灰比、浆骨比和粉煤灰掺量比例增大,抗压强度降幅明显。构建的GM(1,1)预测模型具有较高的精度,运用该模型在预测受腐蚀混凝土的寿命中,粉煤灰掺量10%、水灰比0.4及浆骨比0.28的受腐蚀混凝土分别比其它影响因素相同下的受腐蚀混凝土增加247%,125%,74%。     

天津临港疏浚土固化特性及强度预测分析

由于天津临港地区航道清淤产生了大面积的疏浚土,其含水率高、压缩性大,无法满足施工要求,所以一种大幅度提高疏浚土的抗压强度的固化技术成为解决问题的关键。针对疏浚土可塑性差、强度低、大面积放置占用土地的问题,为了达到废弃物资源化的目的,采用炉渣粉、粉煤灰代替大量的水泥作为胶凝材料,通过单掺、三掺试验,以无侧限抗压强度为指标,通过不同配比的正交试验筛选出最优的固化剂配比。建立神经网络预测模型,以正交试验数据为训练样本,以正交试验掺量范围内的试样为测试样本,对固化土的强度进行预测。结果显示:网络输出结果与试验测试结果有11%的误差,模型预测精度较高。研制的高强度固化剂不仅可以解决疏浚土的放置和处理问题,还能减少水泥的使用量,提高粉煤灰和炉渣粉的利用率,同时也为工程提供了一种再生资源,具有很大的发展前景。     

海相沉积淤泥复合固化强度的试验研究

针对现有淤泥固化试验采用的固化剂相对单一的问题,为了系统研究多材料固化滨海沉积淤泥强度特性,以唐山南堡典型滨海沉积淤泥为研究对象,通过对比单掺、双掺及三掺等固化剪切强度,结合粉煤灰废物利用问题,系统研究了水泥、生石灰及粉煤灰等不同固化剂组合对滨海相沉积淤泥固化强度的影响。结果表明:不同固化剂对滨海相沉积淤泥抗剪强度影响的差异较为明显,抗剪强度基本随掺加固化剂的种类增加而增加,掺加6%生石灰、10%水泥和6%粉煤灰28 d龄期的固化淤泥抗剪强度最高,其黏聚力为238.4 kPa、内摩擦角为32.94°;抗剪强度指标的提高随龄期的变化存在差异,即淤泥单掺生石灰抗剪强度指标的提高主要在养护后期,施工中可适当增加闷料时间以使生石灰和淤泥颗粒反应充分;采用水泥来固化淤泥可在短期内明显提高强度,在高含水率的淤泥材料施工中有更好的工程效果;固化剂掺量相同情况下,抗剪强度随着龄期增长而增加。研究成果对滨海沉积淤泥的固化和工程应用具有参考价值。     

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。     

垃圾焚烧炉渣混合土大型直剪试验研究

底渣为城市生活垃圾焚烧后的产物,具有砂性材料的性质,可作为路基的填料。为研究其抗剪性能,将其与黏土进行混合,分别在两种压实度和4种黏土含量下进行室内大型直剪试验。试验结果得到了8种底渣混合土的黏聚力和内摩擦角。试验结果表明:① 压实后的底渣具有良好的抗剪性能,随着底渣含量的增加,底渣混合土的抗剪强度增加,黏聚力下降,内摩擦角增加;② 随着压实度的增加,底渣的抗剪性能增加,黏聚力明显增加,内摩擦角有所下降。     

城市固体垃圾炉渣的三轴试验研究

炉渣是城市固体垃圾焚烧后的产物,可以代替骨料作为路基垫层材料使用,实现资源的二次利用。为了研究炉渣在路基填筑过程中的强度以及变形特征,对干密度ρ_d分别为1.4, 1.5, 1.6 g/cm³、龄期t分别为3, 7, 14, 28 d的饱和炉渣试样进行不同围压下的三轴固结排水试验,通过Lambe平面方法确定炉渣的抗剪强度参数(黏聚力、内摩擦角)。研究结果表明:在低围压下(100,200 kPa),城市固体垃圾炉渣的应力-应变曲线呈现应变软化特性;随着围压增大硬化特征明显,在高围压下(200,400 kPa)呈现应变硬化特性;炉渣的峰值强度与龄期增加呈现对数关系,即随着时间增长,强度逐渐增加,在早期阶段(14 d以前)强度增长迅速,随后增长速率减缓;黏聚力和内摩擦角随着龄期增加呈现不同的变化趋势,黏聚力随着龄期增加而不断变大,且近似呈现线性增长,而内摩擦角基本保持不变。研究成果可为炉渣的二次利用提供参考。     

固化疏浚土宏-微观力学特性室内试验研究

以上海某沿海港域吹填场地的砂土和黏土为试验土料,通过掺入自制固化剂和WK-G1型固化剂在室内制备固化疏浚土试样,采用土力学直剪和压缩试验方法,着重分析了固化剂掺量和养护龄期对固化疏浚土试样抗剪强度与压缩变形特性的影响。此外,利用扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)从微观层面分析了固化疏浚土试样的结构特征,采用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件和自编MatLab程序,提取和分析与颗粒、孔隙及颗粒表面起伏相关的微观结构分维数,基于分形理论,探讨了固化过程中试样微观结构变化与宏观强度及变形特性的宏微观关联。试验结果表明:无论砂土还是黏土,试样压缩模量和抗剪强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加呈现出非线性增长规律,在微观机制上,试样压缩模量和抗剪强度的提升与颗粒平均面积与平均半径的增加密切相关。