流态固化土用无熟料胶凝材料的性能研究

流态固化土是近年来为提高市政、建筑工程狭窄空间回填质量而发展的一种新材料。本文采用钢渣粉、CFB脱硫灰、稻壳灰等多种低品质固废作为无熟料胶凝材料制备流态固化土,并对流态固化土的无侧限抗压强度、干燥收缩性能、重金属浸出性能、微观结构等开展相关试验。研究表明:采用无熟料胶凝材料制备的流态固化土,其拌合物流动扩展度和无侧限抗压强度可满足一般填筑工程的要求,硬化体的干燥收缩值明显低于同掺量的水泥固化土,且无重金属浸出毒性超标的风险;在多种固废协同作用下,土颗粒聚集成团,孔隙明显减小,絮状的凝胶与针棒状的钙矾石晶体相互交织,附着在土颗粒表面,联结土颗粒,使得固化土的强度显著提高。     

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。     

熟石灰-矿渣联合修复重金属污染土强度及淋滤特性研究

固化/稳定化修复技术已经成为治理重金属污染土的一种有效且经济的技术.以沈阳矿渣堆场污染土为研究对象,使用熟石灰和高炉矿渣作为混合固化剂,进行固化/稳定化联合修复重金属铬和镉污染土试验研究,测定不同固化剂掺量、不同含水量、不同养护龄期条件下,联合固化污染土的无侧限抗压强度、浸出特性及酸中和能力.结果表明,熟石灰-高炉矿渣联合修复镉和铬污染土壤具有有效性,力学性能主要由固化剂掺量和水含量控制,而重金属铬和镉的浸出主要受pH和固化剂掺量的影响;熟石灰与高炉矿渣质量比1∶4作为混合固化剂掺量20％、含水量为最佳含水率22％时,满足填埋场的废物接受标准和相关环境质量标准要求.     

基于PPR建模的固废材料固化戈壁土抗压强度计算模型

为实现固废材料在戈壁土固化中的资源利用,选用工业矿渣粉和粉煤灰组成一种戈壁土固化掺合料,加入碱激发剂激发活性,对其固化戈壁土的抗压强度进行试验研究,采用投影寻踪回归对试验高维数据进行分析,建立固化戈壁土抗压强度PPR计算模型,验证了模型的精度和稳定性,最后采用该模型进行仿真计算,分析各影响因素与固化戈壁土抗压强度的关系。研究结果表明：该PPR计算模型具有可靠性,各影响因子对抗压强度贡献权重系数顺序为：固化剂掺量>龄期>粉煤灰掺量>碱掺量;仿真计算结果定量描述了各影响因素与固化戈壁土抗压强度的关系;PPR模型较深入地挖掘了固化戈壁土抗压强度高维数据的内在结构,为固废材料固化戈壁土的力学性能研究提供参考。     

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.     

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。     

淤泥质软弱路基土的固化改良试验研究

淤泥质软弱土的处理历来是道路工程中重点关注的问题，其处理方法主要有吹填造地、脱水处理、化学处理等方法。从淤泥质土的固化改良机理出发，添加淤泥质土固化剂和外掺剂，并通过试验方法研究淤泥质软弱路基土的固化改良效果。试验结果表明：固化剂的选取对固化土性能有着重大影响，水玻璃掺量10%、碳酸钙掺量1.0%、生石灰掺量2%、FDN减水剂掺量1.5%时，固化剂的改良效果最佳。     

脱硫废渣掺量对土聚水泥抗压强度影响研究

催化裂化废催化剂粉末从反应器中部分跑损进入脱硫系统中,在废液预处理部分形成脱硫废渣,废渣中含有大量硅铝化合物,活性系数大于1,可以作为土聚水泥掺料实现固废的建材化利用.详细分析了脱硫废渣组成、结构、粒度和放射性,并对脱硫废渣低掺量(<30％)和高掺量(>30％)制备的土聚水泥试块的抗压强度分别进行了测试,在碱质量分数为5％、水玻璃模数为1.1的条件下,30％废渣掺量制备的试块抗压强度实验结果较好,均大于40 MPa,符合《混凝土路面砖》(GB28635—2012)的抗压强度等级Cc40的要求,因此30％为制备路面砖的掺量上限,该方法为脱硫废渣的资源化处理提供了一条有效的技术路线,具有十分显著的经济和环境效益.     

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。     

工业废料稳定路基土的无侧限抗压强度及环境影响评价

随着社会的发展,道路工程建设规模日益庞大,常用的石灰、水泥等固化剂价格较高,然而电石渣、粉煤灰这两种工业废料应用于道路建设中,将很好地提高资源的回收再利用率,同时降低建设成本。本文研究了电石渣和粉煤灰固化土的最优配合比,并探讨了电石渣代替石灰用于固化土的可行性,另外,在电石渣-粉煤灰固化土中掺入聚丙烯纤维,探究了聚丙烯纤维的最优掺量。无侧限抗压试验结果表明,电石渣与粉煤灰的最优配比为1:1,聚丙烯纤维的最优掺量为0.6%(质量分数)。在此基础上探究了电石渣-粉煤灰固化土在雨淋条件下对环境的影响程度。pH试验结果表明,电石渣-粉煤灰固化土的pH值最大为12.28,其环境影响程度满足国家标准规范要求,可以在实际工程中得以应用。此研究为工业废料应用于道路基层提供了一定的借鉴意义。     

原状磷石膏基固化材料固化粉质土性能评价

针对原状磷石膏耐水性差、体积稳定性差和利用率低等问题,以原状磷石膏为主要原料,富硅铝材料、增强材料和耐水材料作为辅助材料制备固化材料,选择原状磷石膏基固化材料（40%原状磷石膏+30%富硅铝材料+30%增强材料）和掺耐水材料的原状磷石膏基固化材料（40%原状磷石膏+30%富硅铝材料+30%增强材料+外掺5%耐水材料）对粉质土进行固化试验,评价固化土的力学性能、水稳性及长期耐水性、体积稳定性和环境毒性。结果表明：固化材料掺量为12%,其中耐水材料掺量占固化材料的5%时,7 d和28 d的无侧限抗压强度分别为4.1 MPa和4.7 MPa,较未掺耐水材料试样分别提高了37%和12%;掺耐水材料试样标养28 d后浸水60 d,强度可达3 MPa,高于未掺耐水材料的2.7 MPa;体积膨胀率在浸水720 h后达到稳定值0.07%,浸出液检测结果表明没有环境危险。原状磷石膏基固化材料较传统的二灰土力学性能、水稳性及长期耐水性、体积稳定性都得到明显改善。     

再生微粉砂浆抗压强度增长模型研究

根据水泥基材料强度与水灰比定律:水泥基材料的强度之比与水灰比成一次函数,用实验方法建立起水泥用量和养护龄期与再生微粉砂浆强度的关系式,以此为基础分别研究砂浆中水泥、自配固化剂LQ1、LQ2添加量、砂浆养护龄期与抗压强度的关系式.并采取随机实验对固化剂LQ1、LQ2固化砂浆的关系式进行检验和修正,得到LQ1、LQ2固化再生微粉砂浆强度增长模型的有效预测模型.     

粉煤灰在废钻井液固化中的应用

废钻井液的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、某些金属离子和重晶石中的杂质,对环境造成极大危害。为了减轻环境污染而应寻找经济和环境上都能够接受的处理方式,实现最优化废物处理体系。本文主要介绍粉煤灰复合材料在废钻井液中的固化处理方法。粉煤灰复合材料是选用粉煤灰和水泥作为主要固化剂,辅以化学添加剂的固化体系。此体系固化物强度高,硬化速度快,固化物的浸出液毒性在控制指标内;该方法能显著降低废钻井液中金属离子和有机质对土壤的侵蚀和土壤沥滤程度,从而减少对环境的影响和危害,回填还耕也比较容易,并且成本低,具有较好的社会效益和经济效益。     

固化废弃软黏土的强度特性及水稳定性研究

为了提高水泥和粉煤灰固化高含水率废弃软黏土的固化效果,选取水玻璃作为外加剂,吸水性强的生石灰作为分散剂,采用无侧限抗压强度试验、X 射线衍射、扫描电镜试验研究掺量与龄期对固化软黏土水稳定性和强度特性的影响。试验结果表明,3%(质量分数)的水泥、7%(质量分数)的粉煤灰、2%(质量分数)的生石灰与2%(质量分数)的水玻璃复合时能较好提高高含水率软黏土固化后的强度和水稳定性,其强度能达到水泥粉煤灰类基底层最低强度(1 MPa)。在水泥、粉煤灰和水玻璃质量掺量相同情况下,生石灰质量掺入比由0%增加至2%,其强度增大约375 kPa,且有利于后续固化剂的均匀搅拌,说明生石灰的减水和分散效应在固化土中起主导作用。此外,扫描电镜结果显示加入复合固化剂后大集聚体消失,产生大量的片状结构,大孔隙被填充,土体的强度也随之提高。     

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明：再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。     

含钒废催化剂的固化处理

以水泥固化废催化剂,从而达到资源化利用为主要目标。将固化体养护7 d后,通过无侧限抗压试验及浸出率试验,确定满足建材要求的最佳配合比,m(废催化剂)∶m(水泥)∶m(砂土)为1∶2.5∶5,熟石灰投加量为1%,水灰比0.6。通过实验研究及国内外相关项目前期经验,确定减水剂为木质素磺酸钠,投加量为水泥用量的0.3%,从而实现固化混凝材料水灰比降低,提高混凝土性能,为后续工厂应用提供技术基础。     

快速固化型环氧树脂灌浆材料的制备及性能

利用腰果酚、多聚甲醛、二乙烯三胺曼尼西反应合成的酚醛胺与聚丙二醇二缩水甘油醚反应制备了环氧树脂固化剂,与环氧树脂E?51、F?51、稀释剂692制备了双组分环氧树脂灌浆材料。研究了固化剂的合成工艺以及环氧树脂灌浆材料的固化行为和固结体的性能。结果表明,合成固化剂的最佳投料比为n(醛)∶n(酚)∶n(胺)∶n(醚)= 1∶1.1∶1.2∶0.4,固化剂组分与环氧树脂组分的体积比为100∶（80~120）时,浆液的初始黏度为400~500 mPa·s,凝胶时间为25~45 min,固结体性能都符合JC/T 1041-2007的要求;在浆液发生凝胶前,浆液黏度先随着时间逐渐降低后快速上升,凝胶时间随着使用温度的降低逐渐增加。     

活化牡蛎壳固化余泥渣土及其机理分析

为实现牡蛎壳和余泥渣土两种固废资源的利用,提出了预处理的牡蛎壳经磷酸或磷酸氢二铵(DAP)活化后固化土体,制得牡蛎壳固化土。试验测定了不同配比的牡蛎壳固化土的力学性能,研究牡蛎壳固化土的边坡抗冲刷性能,并使用扫描电镜和X射线衍射仪观察固化土的微观结构,分析其固化机理。结果表明,掺磷酸、DAP能提高牡蛎壳固化土的抗压强度,其中掺加DAP的效果更好。材料最佳配比(质量分数)为:73.6%土,18.4%牡蛎壳(粒径≤1 mm),8%DAP。其烘干抗压强度达到2.14 MPa,是牡蛎壳稳定余泥渣土抗压强度的2.43 倍,软化系数达到0.5,改变了原土遇水崩解的特性。在室内边坡冲刷试验中,掺DAP牡蛎壳固化土与素土相比,有效降低了坡面冲刷的产沙量。微观结构分析表明,磷酸、DAP分别与牡蛎壳作用生成磷酸钙晶体、羟基磷灰石,两者都能胶结土粒,从而固化土体。