利用红黏土弃渣制备岩溶区注浆材料配比及其性能研究

在岩溶地区进行灌注桩施工时,注浆法可有效改善混凝土易流失、断桩、桩身孔洞等问题,但传统注浆材料成本较高且性能过剩,而且施工现场往往存在大量弃渣需要妥善处理。鉴于此,提出利用红黏土弃渣为基材,以水泥、粉煤灰为主固化剂,辅以水玻璃,制备新型注浆材料。通过正交试验,探究各组分对浆液关键性能指标的影响,确定最佳配比,并对最优配比下浆液结石体的微观结构进行分析。结果表明:水土比是影响浆液性能的主控因素;水泥掺量对浆液结石体的强度影响最大;粉煤灰可以增加浆液结石率,并提高结石体的后期强度;水玻璃主要起到加速凝结的作用。推荐的最佳配比为水土比0.6(质量比),水泥掺量10%(质量分数),粉煤灰掺量12%(质量分数),水玻璃掺量1.1%(质量分数)。经综合分析,该浆液具有流动性好、填充性好、强度适中、造价低廉等特点,适合工程大规模使用。     

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。     

冶金污泥用于路基回填土的试验研究

以冶金污泥资源化为宗旨,对冶金污泥固化/稳定化后用于路基回填土进行研究。试验研究表明,通过适宜固化处理工艺,冶金污泥能够满足路基回填土物理化学、力学以及重金属浸出安全性等要求。选用水泥、石灰和粉煤灰作固化剂（内掺）,适宜掺量为20%（水泥5%、粉煤灰10%、石灰5%）和掺量为25%（15%水泥、10%粉煤灰）,对于公路等级较低的公路,还可以进一步减少固化剂掺量,以降低成本。     

外加剂对水泥-水玻璃固化软土影响效果试验研究

针对含水率高于75％,孔隙度大于2.0软土的固化处理,提出了一种在传统水泥-水玻璃基础上添加氯化铝溶液与石膏的固化方法,并结合无侧限抗压强度试验研究了石膏掺量、氯化铝溶液浓度、龄期及水泥掺入比对固化效果的影响规律.试验结果表明:石膏的添加能显著提高固化土强度,且存在一定最佳掺量.在未添加石膏时,固化土强度随氯化铝溶液浓度增大而提高.在掺有石膏时,添加低浓度氯化铝溶液的固化土早期强度较高,但后期强度增长较小;添加高浓度氯化铝溶液的固化土早期强度较小,但后期增长较大,同时氯化铝溶液也存在一定最佳浓度.     

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.     

超高含水率水泥固化泥炭土压缩模量和固结系数研究

泥炭土具有高含水率、高有机质含量、大孔隙比和低剪切强度等特点。化学固化常用于提升泥炭土地基承载力和抵抗变形能力。通过开展单向固结试验,研究了含水率、有机质含量、pH值、水泥掺量和掺料粒径对水泥固化泥炭土压缩模量和固结系数的影响。研究表明,随着水泥掺量和养护龄期增加,水泥水化反应生成的凝胶不断增长,固化土压缩模量随之增长。泥炭土初始含水率从600%降至300%后,固化土压缩模量增加了3.5倍。有机质含量从40%增至80%(质量分数)时,固化土压缩模量降低了50%。pH值从7.0降至3.5时,固化土压缩模量降低了15.8%。固化泥炭土的压缩模量和固结系数受含水率、水泥掺量影响最大,有机质含量次之,pH值影响最小。掺石英砂能提升固化泥炭土的压缩模量,且石英砂粒径越小,固化土压缩模量增幅越大。     

粉煤灰固化剂与常温固化技术

本文对几种粉煤灰固化剂（水玻璃，石灰，镁质材料，水泥，树脂）的基本性能，固化机理与固化技术分别做了深入的阐述。     

高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化铅离子及防辐射性能研究

研究利用高炉矿渣（BFS）、粉煤灰（FA）作为原材料制备地质聚合物。以氢氧化钠与水玻璃作为碱激发剂,在碱激发条件下制备地质聚合物固化二价铅离子（Pb²⁺）。研究Pb²⁺的掺量对固化体强度的影响,并通过浸出毒性实验、X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FT-IR）、扫描电镜（SEM）等表征分析、防辐射实验测试,探究其固化效果与固化机理。结果表明,高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物与Pb²⁺具有良好的相容性,且固化体在28 d最高抗压强度可以达到43 MPa,Pb²⁺的添加质量分数为1%时能提高其固化体的强度。浸出实验表明,固化体对质量分数为1% Pb²⁺的固化效率在97%以上。微观分析认为大部分重金属是以羟基配合离子的形式被物理封装在地质聚合物内部。防辐射实验测试表明,Pb²⁺的掺量与高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物的γ射线屏蔽效果成正相关,实验中Pb²⁺最优掺入质量分数为3%,线性吸收系数和半衰减层厚度最优值分别为0.222 0 cm^-1和2.309 5 cm。     

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。     

钢渣作为混合材在复合水泥中的应用

对钢渣作为一种混合材在复合水泥中的综合利用进行了研究,并通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、水化热测试、孔结构测试等现代物相检测手段,揭示钢渣复合水泥微观结构与宏观性能之间的内在联系。结果表明:钢渣能显著降低水泥的水化热,降低水泥的标准稠度用水量;钢渣水泥浆体线膨胀率很小,均没有超过0.1%,体积稳定性良好;一定掺量混合材能有效降低浆体孔隙率,改善孔径分布,提高浆体致密度;复合掺加20%钢渣、10%粉煤灰时,水泥的28 d抗折、抗压强度分别达到了8.3、48.9 MPa;钢渣和粉煤灰复合掺加有利于水泥强度发展。     

石灰-水泥-粉煤灰改性磷石膏对水泥物理性能的影响研究

采用石灰、水泥、粉煤灰对磷石膏进行改性处理,测定了改性磷石膏中硫酸根的溶解性能,对比了原状磷石膏与改性磷石膏对水泥物理性能的影响,并结合X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了改性前后磷石膏对水泥不同龄期水化产物的影响。结果表明：随着石灰掺量的增加改性磷石膏的pH逐渐增大,当石灰掺量为4%（质量分数）时磷石膏的pH达到12.22,此时磷石膏中的可溶性磷、氟转化成难溶性的磷酸盐、氟化钙;随着水泥和粉煤灰掺量的增加,改性磷石膏的溶解性能呈现降低趋势。当石灰掺量为4%、水泥掺量为10%（质量分数）、粉煤灰掺量为10%（质量分数）时,改性磷石膏经过7 d养护在水中浸泡8 h所得滤液中硫酸根的质量浓度为0.30 g/L,比未改性磷石膏在水中浸泡8 h所得滤液中硫酸根的质量浓度降低了81.8%。与掺加未改性磷石膏的水泥浆体相比,掺加改性磷石膏的水泥浆体的水灰质量比由0.41降低到0.38、初凝时间和终凝时间分别缩短34.6%和27.2%、28 d抗压强度提高21.1%。石灰、水泥、粉煤灰改性处理磷石膏后,生成的水化硅酸钙和钙矾石等水硬性产物包裹在石膏颗粒表面,使硫酸根在水中的溶出速率降低,减少了对水泥中铝酸三钙的影响,使得硬化体内部结构变得致密、力学性能显著提高。     

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。     

石膏基复合胶凝材料的物理力学性能研究

在石膏基复合胶凝材料优化配合比的基础上,研究了石膏原料煅烧温度、萘系减水剂、聚羧酸减水剂、养护条件等因素对其性能的影响,借助扫描电镜SEM、X射线衍射的表征手段,分析石膏基复合胶凝材料水化过程特点、凝结硬化作用机理.结果表明:当脱硫建筑石膏、粉煤灰、水泥、熟石灰用量分别为52%、25%、20%、3%,复合激发剂适量,基准水胶比0.40时,常温自然养护条件下该复合材料28 d和56 d抗压强度分别为24.25 MPa和26.20 MPa,软化系数0.816.常温下粉煤灰水化反应条件不同于一般水泥基材料的情况,关键是控制碱性激发剂用量应适中.适宜蒸养工艺参数为70℃、24 h,还需再经适当龄期常温养护,可以显著加快CSH凝胶和AFt的生成数量.     

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。     

Utilization of fly ash coming from a CFBC boiler co-firing coal and petroleum coke in Portland cement

Fly ash coming from a circulating fluidized bed combustion (CFBC) boiler co-firing coal and petroleum coke (CFBC fly ash) is very different from coal ash from traditional pulverized fuel firing due to many differences in their combustion processes, and thus they have different effects on the properties of Portland cement. The influences of CFBC fly ash on the strength, setting time, volume stability, water requirement for normal consistency, and hydration products of Portland cement were investigated. The results showed that CFBC fly ash had a little effect on the strength of the Portland cement when its content was below 20%, but the strength decreased significantly if the ash content was over 20%. The water requirement for normal consistency of cement increased from 1.8% to 3.2% (absolute increment value) with an addition of 10% CFBC fly ash; and the free lime (f-CaO) content of CFBC fly ash affected the value of increasing. The setting time decreased with an increase of CFBC fly ash content. The volume stability of the cement was qualified even when the content of SO₃ and f-CaO reached 4.48% and 3.0% in cement, respectively. The main hydration productions of cement with CFBC fly ash were C-S-H (hydrated calcium silicate), AFt (ettringite), and portlandite.     

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。     

Replacement of raw mix in cement production by municipal solid waste incineration ash

The feasibility of municipal solid waste incineration (MSWI) ash utilized as the replacement of raw mix in cement production is investigated. Result shows that sieving, self-grinding, and magnet separation processes are necessary to remove the debris, salt, and metallic contents that existed in the MSWI ash. By using the pretreated MSWI ashes, the produced cement specimens were in compliance with the unconfined compression strength (UCS) standard in Taiwan at small replacement percentage (<5%). When ash replacement percentage is large (more than 10%), the strength development of specimens would be hindered due to the deficient formation of the calcium silicate. Calculation on lime saturation factor (LSF) also shows a descending trend in consequence of the increase in replacement percentage. Thus, compositional effect should be taken into consideration for promoting the calcium silicate formation at the case of large ash replacement. In this research, adjustment of chemical composition was achieved by adding 183 g calcium oxide per kilogram of cement raw mixture with 15% ash replacement. After adjustment, the produced cement could develop seven- and fivefold increase on UCS compared with those without calcium oxide supplement at 3 and 7 days of curing, respectively. Results concluded that the MSWI ash was suitable in reuse for cement production under a well-conditioned situation.