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。     

钢渣-杂填土基层材料的性能研究

将钢渣、矿渣微粉与废弃混凝土碎料混拌制备钢渣-杂填土基层,并对其性能开展研究。体积安定性试验表明,矿渣微粉具有明显抑胀作用,掺入50%(质量分数,下同)钢渣、50%杂填土以及外掺钢渣质量30%矿渣微粉的试件的10 d高温水浴膨胀率仅为1.32%,而未掺矿渣微粉的试件3~5 d膨胀率均超过2%限值。7 d无侧限抗压强度和28 d劈裂强度正交试验表明:7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度影响因素大小顺序为钢渣、水泥掺量、混凝土碎料占比、土壤固化剂;各组试件中7 d无侧限抗压强度、28 d劈裂强度最大值分别为12.41 MPa、2.24 MPa;钢渣-杂填土基层最佳配比为50%钢渣、50%杂填土(m(混凝土碎料)∶m(素土)=6∶4),外掺钢渣质量40%的矿渣微粉、5%水泥、0.018%固化剂,此时试件具有良好的水稳定性。强度影响因素试验表明,矿渣微粉对试件强度的增幅影响最大。X射线衍射及扫描电子显微镜分析表明,在矿渣微粉和土壤固化剂的作用下,钢渣中f-CaO被有效消解,团聚体与混凝土碎料、钢渣颗粒的密实包裹阻止了内部水分的挥发和外部自由水的侵入,既保证了钢渣-杂填土基层的强度,又有效抑制了膨胀。     

电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的试验研究

钢渣和矿渣是常见的两种工业废渣,大量堆放且资源化利用困难。以钢渣粉和矿渣粉为基础材料,电石渣粉作为激发剂,可对淤泥质土进行固化处理。通过开展无侧限抗压强度试验,分析固化淤泥质土的强度特性和应力-应变关系,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试,探索电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的作用机理。结果表明,电石渣粉质量掺量为6%时,电石渣-钢渣-矿渣固化淤泥质土无侧限抗压强度最大,28 d固化淤泥质土强度与同龄期水泥土相当,且具有较好的延性。电石渣可以提供碱性环境和大量钙离子,有效激发钢渣和矿渣的水化活性,促进C-S-H凝胶的大量生成,同时促进离子交换和团粒化作用,使固化淤泥质土强度显著提高。     

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.     

矿渣基地聚合物固化有机质土的强度试验及影响因素分析

通过采用无侧限抗压强度试验、电镜扫描等试验方法,研究了有机酸总量、胡富比、胡敏酸(HA)、富里酸(FA)及矿渣掺量对矿渣基地聚合物固化有机质土(GGBS-G)强度的影响规律.结果表明:矿渣基地聚合物固化有机质土强度随着有机酸总量的增加显著降低,而随着胡富比的增大而上升.随着胡敏酸含量的增加,固化有机质土的强度先减小后增...     

新型灰渣胶材料固化疏浚淤泥的试验研究

用燃煤电站脱硫灰、电炉钢渣、矿渣等工业固体废物以及化学激发剂制备出一种新型灰渣胶凝材料-DA固化剂,并对利用该种材料固化广州珠江疏浚淤泥进行了试验研究.研究结果表明,所制备出的胶凝材料28 d净浆和胶砂强度分别为46.0和27.3 MPa;5.00%DA固化剂掺量下淤泥固化土击实试件的最大干密度、最佳含水率、无侧限抗压...     

脱硫石膏-矿渣微粉复合胶凝材料的研究

研究矿渣微粉掺量和碱性激发剂用量对脱硫石膏-矿渣微粉复合体系性能的影响.结果表明:矿渣微粉掺量为20％时脱硫石膏-矿渣微粉复合体系物理力学性能较好,抗压强度、抗折强度和软化系数分别为11.2 MPa、4.6MPa和0.42.采用硅酸钠作为复合材料的激发剂,当碱性激发剂用量为1％时,能够有效激发矿渣微粉潜在活性,提高复合体系性能,7d抗压强度达12.3 MPa,软化系数为0.56;28 d抗压强度达12.6 MPa,软化系数为0.59.     

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。     

矿渣微粉对水泥净浆性能及氯离子固化作用的影响

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%(质量分数)时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。     

矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了矿渣微粉掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、软化系数、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能显著提高脱硫石膏基砂浆稠度、新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度,降低脱硫石膏基砂浆的抗压强度、抗折强度和软化系数,尤其是早期强度;但能明显提高粘结拉伸强度,显著降低干燥收缩率,改善干燥收缩性能;矿渣微粉掺量不超过20%时,其对脱硫石膏基砂浆上述物理力学性能的改善效果较佳。     

纳米硅粉改良碱渣-矿渣固化淤泥的抗硫酸镁侵蚀性能

利用纳米硅粉对碱渣-矿渣固化淤泥抗硫酸镁侵蚀性能进行改良，对MgSO₄溶液浸泡后的固化淤泥试样开展无侧限抗压强度、核磁共振和X射线衍射试验，研究硅粉掺量、养护龄期、浸泡时间对固化淤泥强度的影响规律及其微观机理。研究表明：在标准养护条件下，当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥试样的孔隙体积最小，无侧限抗压强度最大，生成水化铝酸钙等产物。在MgSO₄侵蚀环境下，标准养护7 d试样具有很好的抗侵蚀能力，当硅粉掺量为3%(质量分数)时固化淤泥抗MgSO₄侵蚀能力最好，无侧限抗压强度随浸泡时间的增加而增大；标准养护28和60 d时，固化淤泥抗MgSO₄侵蚀能力减弱。建立了固化淤泥无侧限抗压强度与硅粉掺量及浸泡时间的关系式，预测了最危险条件和最低强度。适量的纳米硅粉可增加固化淤泥中水化速度和程度，减少钙矾石的生成量及其不利影响，达到提高碱渣固化淤泥抗MgSO₄侵蚀性能的目的。     

赤泥-矿渣基地聚物固化黄土冻融后力学特性研究

本文通过击实试验获得了不同赤泥掺量、水玻璃模数、水玻璃掺量条件下地聚物固化黄土的最大干密度和最佳含水率;基于最佳含水率结果制作试块并开展地聚物固化黄土冻融循环试验,测试了固化黄土试块的质量损失和无侧限抗压强度,分析了地聚物组成对固化黄土试块抗冻性能的影响。结果表明：地聚物固化黄土试块的最大干密度均小于素黄土;掺入适量地聚物能够有效提升黄土的抗冻性能,且固化黄土的无侧限抗压强度均大于素黄土,最高可达0.7 MPa;随着赤泥掺量增大,固化黄土试块的无侧限抗压强度降低;随着冻融次数增加,固化黄土试块的无侧限抗压强度先减小后增加,最终趋于稳定。     

CaO改性赤泥固化剂固化黄土的力学性能研究

为研究CaO改性赤泥固化剂固化黄土的力学性能,对不同赤泥掺量、不同养护龄期的固化土进行无侧限抗压强度测试,分析了强度随赤泥掺量、养护龄期的变化规律,提出了赤泥强化因子和龄期强化因子,揭示了无侧限抗压强度的变化机理.结果表明:随着赤泥的增加和养护龄期的增加,无侧限抗压强度逐渐增大;强度随赤泥掺量的增加符合二次函数变化,随龄期的增加符合线性变化规律;当赤泥掺量达到45％～60％时,强度在此区间达到最大值;应用赤泥强化因子和龄期强化因子分析,发现在28～90 d龄期且赤泥掺量为30％～60％时,强度相比水泥固化土可提高2.5～4倍.     

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.     

基于含油污泥热解残渣的路基材料制备与性能评价

通过击实试验、无侧限抗压强度试验和水稳性试验研究了水泥、粉煤灰掺量对含油污泥热解残渣路基材料性能的影响.结果 表明:随水泥、粉煤灰掺量的增加,最大干密度和最佳含水量均减小.含油污泥热解残渣路基材料的无侧限抗压强度随水泥掺量的增加而增大,考虑经济性和强度值,选择水泥掺量为4％制备路基材料.随粉煤灰掺量的增加(10％ ～ 30％),无侧限抗压强度先增大后减小,粉煤灰掺量存在最优值(20％).含油污泥热解残渣路基材料的水稳系数随水泥掺量和龄期的增加而增大.     

新型废渣软土固化剂的试验研究

通过配合比正交试验和优化,将脱硫石膏、钢渣、矿渣复合形成固化剂(简称GSC);采用扫描电镜对其水化产物进行微观分析;并通过无侧限抗压试验对GSC固化土与水泥土作了强度对比分析.研究结果表明,钢渣作为胶凝材料对GSC固化剂强度影响最大;发现GSC固化剂安定性、凝结时间可以满足使用要求,其水化产物和水泥相似;GSC固化土无侧限抗压强度随龄期的增长规律与水泥土一致,但早期强度比水泥土低;调节GSC的用量和水灰比大小可以实现与水泥相同的固化效果.     

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.     

用固硫渣作土壤固化剂的可行性研究

研究了用固硫渣复掺碱激发剂制作土壤固化剂的可行性。结果表明,当固硫渣掺量为10%,碱激发剂掺量为5%时,试件7天抗压强度达到2.54MP,满足规范要求;碱激发剂掺量为5%,固硫渣掺量控制在50%以内时,随着固硫渣掺量增加,固化土样无侧限抗压强度提高。     

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。     

基于响应面法的碱激发地聚物固化淤泥质土试验研究

为实现滩涂淤泥质土和工业废料资源化利用,定量优化地聚物固化淤泥质土的关键因素,基于Box-Behnken响应面法对碱激发矿渣-粉煤灰基地聚物固化淤泥质土的配合比进行优化,选取矿渣掺量、碱激发剂模数和碱激发剂掺量为主要考察因素,并结合宏观性能和微观形貌进行固化机理分析。结果表明：固化土最优配合比为矿渣掺量86.5%(质量分数),碱激发剂模数0.84,碱激发剂掺量7.3%(质量分数),此时固化土7和28 d无侧限抗压强度分别为5 823和7 027 kPa,预测值与实际值误差较小,所建立的模型与实际数据拟合准确可靠;固化土的水化产物主要为无定形凝胶水化硅铝酸钙(C-(A)-S-H)和硅铝酸盐聚合物(N-A-S-H),可增强土体的密实程度和骨架结构,以此提高固化土的强度。本研究为碱激发地聚物固化淤泥质土提供了理论依据和实验基础。