煤矸石质固土材料的制备

利用大量排放的工矿业固体废弃物煤矸石,按一定比例掺加矿渣、水泥熟料、消石灰以及石膏,可制备出性能优良、成本低廉的煤矸石质固土材料.试验结果表明,煤矸石质固土材料的各组分含量对固化土的无侧限抗压强度都有较大影响,固化土的强度随着煤矸石与矿渣比的上升而下降;随着消石灰外掺量的增加而上升,并在消石灰掺量为20%时达到最大;石膏外掺量的增加也能有效提高固化土强度,测得其固化土7 d无侧限抗压强度为4.3 MPa,28 d和90 d分别可达5.3MPa和6.55 MPa.     

纤维补强增韧固化土的试验研究

在土壤固化剂固化土中加入聚丙烯纤维改善固化土的力学性能,考察了试件养护龄期、聚丙烯纤维以及固化剂掺量对固化土无侧限抗压强度和受压过程的影响.结果表明,聚丙烯纤维可有效提高固化土的无侧限抗压强度,掺量为0.1％时纤维固化土的无侧限抗压强度较同龄期未掺时提高了9.4％;随着龄期增长和固化剂掺量增加,抗压强度不断增加;聚丙烯纤维的掺入可有效提高固化土的韧性.     

炉渣-粉煤灰地聚合物固化铜污染土的试验研究

利用低钙粉煤灰、炉渣为原料制备的炉渣-粉煤灰地质聚合物（BA-FAG）作为固化剂,开展铜污染土的固化试验研究。通过无侧限抗压强度试验和毒性浸出试验,探讨了养护龄期、固化剂掺量及初始铜离子浓度对BA-FAG固化铜污染土效果的影响,并利用X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）测试及X射线光电子能谱（XPS）分析等手段进行了表征。结果表明,增大固化剂掺量及养护龄期,可以提高BA-FAG固化铜污染土的无侧限抗压强度（UCS）,以及减少铜离子浸出,而污染土中初始铜离子浓度与固化土的强度负相关,并与毒性浸出浓度正相关;掺入20%和30%的BA-FAG可分别固化浓度不超过6000mg/kg与10000mg/kg的铜污染土,固化土28d的UCS值分别不低于0.358MPa和0.457MPa,且在酸性和中性淋滤下毒性浸出浓度均低于100mg/L;重金属铜在被BA-FAG物理封存过程中主要以Cu2+离子和Cu(OH)2沉淀的形式存在。     

垃圾焚烧飞灰的酸处理及其固化效果研究

以苏州城市垃圾焚烧灰为主要研究对象,采用磷酸、醋酸分别对其进行先陈化后酸浸的预处理,并控制酸处理飞灰的碱度p H值不低于8.0。采用水泥对其进行固化,按规范测定体系的凝结时间、无侧限抗压强度及膨胀性,结果表明:与原样飞灰水泥固化体系相比,酸处理飞灰水泥固化体系的凝结时间缩短,无侧限抗压强度接近1 MPa,对P2酸处理飞灰固化的水泥掺量达到22%后,体系无侧限抗压强度达到稳定土填埋标准(1.5 MPa);经过酸处理的飞灰胶砂体系的膨胀率明显小于原样飞灰胶砂体系。在10%水泥对酸处理飞灰固化的体系中,随着粉煤灰对酸处理飞灰替代量达到30%时,固化体系的无侧限抗压强度达到稳定土填埋标准。固化体系中Cu、Mn、Pb、Cd、Cr、Zn等重金属浸出质量浓度均远低于危险标准值。     

基于固废物的矿用充填材料研制

将粉煤灰和电石渣作为主要原料制成矿用充填胶凝材料,并开展了对胶凝材料凝结时间和强度的研究。采用单因素变量的实验方法,取粉煤灰和电石渣掺量作为试验变量,对胶凝材料7 d和28 d的抗压和抗折强度进行研究,并采用SEM对其微观结构进行分析。研究发现:凝结时间随着粉煤灰和电石渣掺量的增加而降低,在不同粉煤灰掺加比例(50%、55%、60%、65%、70%)下,随着粉煤灰掺加比例的增加,其强度逐渐降低,尤其是早期强度下降较快,在不同电石渣掺加比例(3%、6%、9%、12%、15%)时,随着电石渣掺加比例的增加,其强度逐渐增加。     

冻融循环条件下人工冻结砂土力学特性试验研究

通过两淮地区人工冻结砂土在不同含水率和冻结温度(-5℃、-10℃、-15℃等3水平)下进行冻融循环单轴无侧限抗压强度试验。结果表明：在冻结温度较高(-5℃)的条件下,不同含水率的冻结砂土随着冻融循环次数的增加,无侧限抗压强度先减小后增大。当冻结温度较高(-10℃)时,随着冻融作用次数的增加,瞬时强度先增加后减小,但变化幅度很小。当冻结温度为-15℃时,冻融作用对人工冻土的单轴抗压强度影响不显著。在试验温度范围内,冻融作用使其强度变化范围为0.16～1.32MPa。试验结果对深部矿井冻结法设计和施工提供科学指导。     

水泥增强粉煤灰浆液性能的实验研究

为了满足井下充填堵漏对灌浆防灭火材料的强度要求,在水泥-粉煤灰灌浆防灭火材料的浆液固化实验基础上,结合X射线衍射分析手段,研究了水泥掺量对粉煤灰浆液的初凝时间及抗压强度的影响,并探讨了水泥增强粉煤灰浆液的强度形成机理。结果表明:当灰水比为14∶10,粉煤灰与水泥的添加比例为3∶1,井下胶凝固化剂的添加量为3%~5%时,粉煤灰水泥固化浆液快速初凝,3 d抗压强度为2.91 MPa,14 d抗压强度为7.50 MPa,28 d抗压强度为7.95MPa,完全可以满足井下充填堵漏的需要。水泥水化与粉煤灰水化过程协同相互作用,形成致密界面结构是水泥增强粉煤灰浆液的主要原因。     

建筑垃圾黏土砖的水热固化再利用

利用水热固化技术通过添加消石灰,可将建筑垃圾黏土砖在低温(～200℃)下固化成抗折强度约为23 MPa的建筑材料。实验结果表明,样品强度增加的主要原因是托勃莫来石晶相的生成,而托勃莫来石的量受蒸馏水添加量、Ca(OH)2添加量、固化时间、固化温度等因素的影响。     

电石渣对于矿用充填胶凝材料的影响规律研究

将电石渣、粉煤灰、高炉水渣作为一种矿用充填胶凝原材料应用到矿井充填中。研究发现,当电石渣和粉煤灰的最佳掺入比为21∶50时,电石渣对粉煤灰的激发作用最明显;掺入高炉水渣后,胶凝材料的力学性能明显增加,养护28 d的试件具有更高的强度,这是因为水化作用产生更多的钙矾石和C-H-S凝胶。     

新型铝渣固化剂及其固化土的工程特性研究

新型铝渣固化剂是一种以铝渣、矿渣、脱硫石膏和粉煤灰为主要原材料,外掺复合激发剂制备而成的土体固化剂。试验表明,新型铝渣固化剂有较好的力学性能和耐久性能。借鉴水泥固化土的试验方法对新型铝渣固化土进行一系列变形和力学性能试验,分析试验结果并找到其变形及受力变化规律。分析了掺入比、龄期对铝渣固化土强度的影响规律。对比了新型铝渣固化土与复合水泥固化土的抗压强度、劈裂强度、压缩性、抗剪强度和抗压回弹模量等工程特性。试验结果表明,新型铝渣固化土物理力学性能基本与复合水泥固化土相似,为新型铝渣固化剂的推广使用提供理论依据。