水泥掺量对固化土早期结构形成的影响

本文以内蒙古自治区河套平原粉质粘土为研究对象,对不同掺量和小同龄期下水泥土的无侧限抗压强度与水泥掺龄关系进行了试验研究,研究结果表明20%水泥掺量作为分界点,20%水泥掺量以下,强度旱线性平缓的增长趋势,水泥水化后胶凝颗粒主要吸附于土体颗粒表面,对强度贡献较小;水泥掺量超过20%,强度增幅较大且趋于幂指数增长趋势,土体颗粒间填充空隙效应明显,对强度贡献较高.     

电石渣-脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响

流态固化土基本性能指标包括湿密度、泌水率、流动值和抗压强度。为探究电石渣和脱硫灰复掺对流态固化土基本性能及微观特性的影响,使用同掺量的电石渣和脱硫灰单一替代以及同时替代Ca(OH)₂和CaSO₄(分析纯),测试其对流态固化土的流动值、泌水率、抗压强度等的影响,采用XRD及SEM对比分析两种分析纯试剂和两种固废制备的试件28 d的物相组成及微观形貌。结果表明,使用电石渣和脱硫灰单掺或复掺制备的流态固化土的流动性均优于使用Ca(OH)₂和CaSO₄复掺流态固化土,泌水率均满足要求,虽然其28 d抗压强度小于Ca(OH)₂和CaSO₄复掺试样,但是能满足大部分应用场景抗压强度要求。     

流态粉煤灰室内试验研究

研究了水泥掺量对流态粉煤灰流动性及力学性能的影响.结果表明.在同样的水灰比条件下,流态粉煤灰的流动性随水泥掺量增加而降低;流态粉煤灰强度随水泥掺量的增加而增加.在水泥掺量<6.00%的情况下,流态粉煤灰强度随着龄期发展增长并不明显,>6.00%时,流态粉煤灰强度随着龄期发展快速增加.     

脱硫石膏钢渣无熟料水泥对软土固化效果的研究

利用脱硫石膏钢渣无熟料水泥固化软土,既可以充分利用工业废渣,又能减少水泥的用量,保护自然资源.通过研究在不同掺入比和不同龄期时固化土的无侧限抗压强度,分析了掺入比、龄期对固化土强度的影响.试验结果表明,脱硫石膏无熟料水泥固化早期强度较低,与水泥相比不同掺入比时随龄期的增长固化强度变化较大.当脱硫石膏钢渣无熟料水泥的掺入比较水泥的掺入比大5％时,在龄期达到28 d以后,其固化强度与水泥土的固化强度相当.     

铁水脱硫渣固化土基层材料力学性能研究

基于土壤固化技术,将铁水脱硫渣、高炉矿渣微粉、普通硅酸盐水泥与素土按一定比例拌和制备铁水脱硫渣固化土基层材料,通过击实、无侧限抗压强度、劈裂强度等试验对其性能进行测定,并分析物料掺量对铁水脱硫渣固化土力学性能的影响,结果表明：提高铁水脱硫渣掺量和降低矿渣微粉掺量均会使混合料最大干密度增大、最佳含水率下降;铁水脱硫渣固化土基层材料具有较好的力学性能,7 d无侧限抗压强度均大于6 MPa;当矿渣微粉掺量为40%时,铁水脱硫渣固化土基层材料达到力学峰值,道路基层强度最佳。     

建筑废弃物再生冗余土制备预拌流态固化土及性能研究

再生冗余土作为建筑废弃物资源化利用处理的副产物,具有成分组成复杂、含泥量高等特点,相较已经得到成熟应用的再生骨料,再生冗余土的研究与应用相对较少。为解决其资源化利用难题,采用再生冗余土作为原料,水泥、钢渣粉、粉煤灰作为固化剂制备预拌流态固化土,研究加水量、固化剂掺量与组成对预拌流态固化土工作性能与力学性能的影响。结果表明,通过调整加水量与固化剂掺量,可制备坍落度80~240 mm的再生冗余土-预拌流态固化土,28 d龄期强度介于0.68~9.54 MPa,作为低成本回填材料可以替代素土或素混凝土回填,有效消纳冗余土的同时实现与工业固废的协同利用。     

钢渣混合土基层材料制备及性能研究

以钢渣、矿渣为主要原料,采用土体固化技术制备新型道路基层材料-钢渣混合土.开展24组钢渣-土-矿渣微粉配合比试验,通过7d无侧限抗压强度测试确定钢渣混合土最佳配合比:50％钢渣+50％土并掺入占钢渣重量40％的矿渣微粉,其强度值可达7.19 MPa.在此基础上,对最佳配合比的钢渣混合土进行了体积安定性试验和无侧限抗压强度影响因素试验,发现钢渣混合土在90℃高温水浴激发下,90 d整体膨胀率仅为0.25％;其无侧限抗压强度随龄期增长而增大,随含水率增加呈先增后减,随压实度增加而增大,室温养护值略低于标准养护值,具有良好的水稳定性.SEM研究表明,钢渣混合土内部结构早期为单一混合料团聚体堆叠,随着龄期增长,逐渐衍变为团聚体与C-S-H凝胶片状网格结构相结合,使得土体结构更加密实.     

流态固化开挖砂质土回填基坑侧壁的应用研究

随着我国道路建设的发展,如何处理废弃开挖砂质土成为亟需解决的问题,将砂质土流动化后回填便是解决方法之一。通过室内试验研究了水灰比、灰土比对流态固化土的流动度以及无侧限抗压强度的影响,并结合现场试验确定水灰比和灰土比的最优配比。结果表明：流态固化土的流动度随水灰比增加而增加,随灰土比的增加而减小,其中灰土比对流动度的影响较大;强度随水灰比增加而减小,随灰土比增大而增大,其中灰土比对强度的影响较大;现场实测强度相对室内强度较低,灰土比0.16、水灰比2∶1为最佳质量配比,满足流动度介于200～250 mm和回填土强度大于0.5 MPa的要求。     

高性能镍渣基胶凝材料固化滨海盐渍土力学性能评价*

镍渣利用率较低,露天堆放对土壤、水体和大气造成严重污染。盐渍淤泥土含盐量和含水率较高,很难固化处治。通过对固化材料力学性能进行评价,研究了镍渣目数、活化材料掺量和固化材料掺量等对镍渣基胶凝材料固化盐渍土效果的影响,并通过微观结构分析了固化作用机理。结果表明：固化材料配方为镍渣∶矿渣∶活化剂=5∶4∶1时,其中镍渣达到800目,固化体力学性能最佳;综合考虑经济性因素,选用20%掺量的固化材料固化滨海盐渍土较为适宜,固化土28 d无侧限抗压强度达3.8 MPa。     

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250～285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_e和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。     

热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料的制备及性能

以铅锌尾矿为主要原料,添加由矿渣、钢渣、氟石膏混合而成的辅助胶凝材料,以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备铅锌尾矿基碱激发胶凝材料。通过正交试验,探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量及尾矿与辅助胶凝材料质量比对胶凝材料抗压强度的影响,并得出最佳原料配比。通过800 ℃、1 000 ℃、1 200 ℃的热处理,制备热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料,并测试其性能。采用X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜对热活化前后尾矿和胶凝材料进行分析表征。结果表明,当水玻璃模数为1.8,水玻璃质量掺比为0.15,尾矿与辅助胶凝材料质量比为7 ∶3时,胶凝材料28 d抗压强度可达到20.68 MPa。胶凝材料内部形成大量水化硅酸钙(C-S-H)与硅铝多聚物构成三维网状结构,覆盖在尾矿晶体表面形成致密整体。当热活化温度为1 000 ℃时,胶凝材料28 d抗压强度达到28.05 MPa。热活化后的尾矿内部结构疏松,利于硅铝质在碱性条件下解聚,同时使得反应体系中生成了更多硅铝多聚体,取代了二聚体为主的C-S-H凝胶,为胶凝材料提供了更优良的抗压强度和早硬特性。此外胶凝材料对Pb、Zn重金属的固定作用极好,大幅降低了尾矿重金属Pb、Zn的毒性浸出浓度,有效解决了尾矿中重金属对周围环境的危害问题。     

钢渣微粉用于重金属污染土壤固化剂实验研究

采用正交试验法研究了钢渣微粉固化剂对重金属污染土壤的修复效果.原土经过固化处理后,Cr、Ni、Cu、Zn和Pb的浸出浓度大大降低,浸出浓度普遍下降了99％以上,但掺量、时间、固液比、钢渣微粉比例对重金属的浸出浓度呈现了不同的影响,浸出浓度结果证明了钢渣粉除了具有胶凝性的特征外,其多空性和富含碳酸盐、铁锰氧化物等特点能够使其具有更加优越的固化效果.同时,经过处理后的固化体无侧限抗压强度可达2.4 MPa以上,且与时间、掺量具有良好的相关性,但钢渣微粉比例的增加能够一定程度降低固化体的前期强度.     

河南粉砂土制备道路基层材料研究

研究了叙述了采用矿渣、赤泥、脱硫石膏和激发剂配制的固化剂固化河南新乡粉砂土。获得了一种专门针对河南粉砂土作为道路基层的固化材料,该固化剂中各物质的组成比为:激发剂28%,矿渣36%,赤泥28%,脱硫石膏8.00%。采用该固化剂固化粉砂土,当掺量为3.00%时,就能满足高等级公路对道路基层的强度要求。技术经济分析表明:粉砂土固化剂具有广阔的市场前景和良好的经济效益,在道路工程中推广应用能显著降低工程成本。     

水泥固化铬污染土强度及浸出试验研究

为了解决重金属铬污染带来的土壤及地下水污染问题,以沈阳铬渣堆场污染土为研究对象,进行水泥固化重金属铬污染土中Cr(VI)和Cr(Ⅲ)试验研究,测定了水泥掺量、养护龄期、铬不同含量及价态对固化土体的无侧限抗压强度及淋滤特性影响.结果表明,水泥是Cr(VI)和Cr(Ⅲ)污染土的有效固化剂,水泥掺量以20%为宜;Cr(VI)和Cr(Ⅲ)对固化土强度都具有弱化效应,Cr(Ⅲ)弱化效应更明显;SEM图从微观上解释了水泥固化铬污染土强度的变化,该变化与无侧限抗压强度试验结果一致.     

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土制备及性能

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂,通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺,不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能,干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性,借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明,复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势,RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min,搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求,初期抗压强度相当;随着龄期增加,RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土,28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。     

碱渣-粉煤灰基新型注浆材料固化机理试验研究

为了得到碱渣-粉煤灰-硅酸钠溶液体系新型注浆材料各组分的作用和固化机理,考虑不同固体质量配比和养护条件,通过温度变化、固化收缩、抗压强度和傅里叶变换红外光谱试验对比研究不同体系的差别.结果表明:碱渣中Ca(OH)2和粉煤灰中的CaO遇到硅酸钠溶液时发生放热反应;浆液早期抗压强度由碱渣中CaCl2、Ca(OH)2和CaSO4与硅酸钠溶液反应生成水化硅酸钙凝胶决定,由于粉煤灰受碱激发生成了硅铝酸盐聚合物凝胶使得注浆液7~50 d抗压强度有大幅增长;FTIR试验证实了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和硅铝酸盐凝胶(N-A-S-H)的存在;原材料组分保证了浆液收缩程度小、流动性好、不易离析、结石率大等优点.     

重金属污泥磨细粉对硅酸盐水泥基材料性能的影响

为了更好地实现对重金属污泥的资源化利用,研究了高温无害化处理重金属污泥与建筑渣土混合渣料磨细粉对硅酸盐水泥基材料工作性、力学性能、早期收缩变形、抗氯离子渗透性能及重金属浸出的影响及机理。研究结果表明,随着磨细粉掺量的增加,硅酸盐水泥基材料的工作性没有降低,但其力学性能均有一定程度下降,这说明磨细粉与硅酸盐水泥的需水比相差不大,但其掺量越大水泥基材料中水泥的量越低,其强度均会有一定程度下降。磨细粉不会引起硅酸盐水泥基材料的体积安定性问题,可以提高早期抗裂性,但会降低其抗氯离子渗透性能。含磨细粉试件中重金属的浸出浓度、水胶比的下降与龄期的上升呈负相关,且在28 d龄期下含40%(质量分数)磨细粉的硅酸盐水泥基材料中重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出量均低于GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》规定的浸出浓度限值。     

铜渣胶凝材料高温力学性能的实验研究

利用工业固体废弃物铜渣制备无机胶凝材料,并对其胶砂试件的高温力学性能进行了实验研究.分别制备了普通硅酸盐水泥-铜渣复合胶凝体系(CSC-x)和碱激发铜渣胶凝体系(CSA-x),测试了常温及100℃、200℃、400℃、600℃、800℃、1000℃、1200℃高温作用后的质量损失、残余抗折强度和残余抗压强度.结果表明:200℃后,CSA-x体系的质量损失率低于CSC-x体系;CSA-x体系表现出较好的耐高温性能,1200℃高温作用后CSA-x体系的残余抗压强度为常温时的3～4倍.     

胶凝材料的组成、力学性能与交流阻抗谱的关系

在胶凝材料力学性能与孔结构的关系的基础上,本文从交流阻抗谱表征孔结构的两个电学参数出发,建立了力学性能与交流阻抗谱之间的关系,并进一步研究了胶凝材料品种、组成与交流阻抗谱和力学性能之间的关系,指出了各种不同因素对力学性能的不同影响.     

碱激发作用下海相软土固化研究

为提高工业废料电石渣、原状灰固化软土的作用效果,选择聚羧酸减水剂,硅酸钠、硫酸钠、三乙醇胺作为外加剂,采用无侧限抗压强度试验、X射线衍射、电镜扫描试验研究各外加剂间的协同作用。结果表明,0.1%质量分数的聚羧酸减水剂分别与3%(质量分数)硅酸钠、0.9%(质量分数)硫酸钠复配时能显著提高固化土强度,并确定硅酸钠与硫酸钠以1:1双掺的复合早强剂。通过正交试验确定出减水剂、复合早强剂与工业废渣复配的最优配比。7 d、28 d龄期时,掺入复合早强剂的工业废渣固化软土比未掺时的强度增幅可达47%、77%。7 d龄期时,减水剂的分散效应在固化土中起主导作用,28 d龄期时,复合早强剂碱激发作用下的火山灰效应则更加明显。