原料及配比对磷酸镁水泥性能影响的研究

采用磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸氢二铵作为引入磷的材料,不同细度的重烧镁砂以及不同掺量硼砂作为缓凝剂,通过测定其标准稠度需水量、凝结时间和抗压强度,结合X射线衍射分析和扫描电镜分析,研究了不同的磷酸盐原料及配比对磷酸镁水泥性能的影响。结果表明,磷酸盐水泥的凝结时间和强度随原料及配比变化有较大差异,磷酸二氢钾与磷酸二氢铵的性能较为接近,而采用磷酸氢二铵既加大了标准稠度用水量,也大幅度延长了凝结时间;同时采用磷酸氢二铵试样的强度相对也远小于采用磷酸二氢钾与磷酸二氢铵的试样;硼砂作为缓凝剂也可明显延长磷酸镁水泥的凝结时间。     

掺加矿渣的土壤聚合物对重金属的固化

在土壤聚合物固化重金属时进行了掺加不同量高炉矿渣的实验，测定固化体的抗压强度、浸出毒性．试验结果表明，土壤聚合物掺加一定量的高炉矿渣固化重金属对不同的重金属固化效果不同，但总体来说，固化体的浸出毒性低于国家标准，抗压强度可迭30MPa以上，能用于建材．高炉矿渣的掺量在30％左右时抗压强度最好，浸出毒性则随着高炉矿渣掺量的增加而下降，所以利用土壤聚合物固化一定含量的重金属时，可以加入适当的高炉矿渣来减小浸出毒性．     

水泥对铬渣无害化处理及其固化体浸出毒性的研究

对水泥作胶凝材料固化铬渣进行了研究。首先硫酸亚铁溶液与铬渣搅拌，然后再加入粉煤灰，水泥，矿渣等，部分还原的六谷铬转换为三价铬被固定在水泥基质中。研究结果表明，这样得到的固化体六价铬浸出毒性低于国家标准，抗压强度可达30MPa以上，能用于建材。本实验还考虑日晒，浸出时间和固化体粒度等因素对固化体浸出毒性的影响。     

激发剂在尾矿固化中的应用研究

以采用工业粉状废物为主要原料配制的无水泥固结剂对细粒铁尾矿膏体进行固化处理,以三乙醇胺、氯化钙、水玻璃为激发剂来提高固结剂的活性,重点研究这3种激发剂在单掺或复掺时对固结体抗压强度的影响。结果表明,激发剂单掺时,水玻璃的激发效果要明显优于三乙醇胺和氯化钙,水玻璃掺量为0．75％时,其激发效果最好,固结体7 d抗压强度比不掺激发剂时提高了29％;水玻璃与三乙醇胺复掺时的激发效果最优,当水玻璃掺量为0．75％、三乙醇胺掺量为0．035％时,固结体7d抗压强度达到1．4MPa,比单掺水玻璃时提高了16％。     

硅灰改性水泥固化含U（Ⅵ）模拟有机废液试验

以铝酸盐水泥（Aluminate Cement,AC）和普通硅酸盐水泥（Ordinary Portland Cement,OPC）为基材,活性炭为吸附剂,硅灰、聚合物外加剂为水泥改性剂,研究了水泥种类、改性剂掺量、水胶比等因素对模拟混合浆体流动度、固化体的有机废液最大包容量的影响,测定了优化配方条件下固化体的力学性能及U（Ⅵ）浸出性能。结果表明：硅灰（Silicon Fume,SF）和聚合物外加剂协同作用下,可以显著提高有机废液的最大包容量。当硅灰掺量为15%,聚合物外加剂掺量为2%,水胶比为0.45,OPC及AC固化体有机废液的包容量分别可达21%和24%;优化配方条件下,固化体28 d抗压强度均大于20 MPa,抗冲击性合格,U（Ⅵ）42 d浸出率均为2×10-6cm/d,符合GB 14569.1-93的要求。     

污水处理厂污泥固化及影响因素的试验研究

通过对2种含水率的污水处理厂污泥采用石灰与粘土或水泥与粘土进行固化,测试不同龄期和掺量下固化污泥的无侧限抗压强度。研究发现：固化强度随龄期和掺量增大均增大,且相同条件下,水泥的固化效果要好于石灰,前者固化强度约是后者的2~5倍;龄期较短时,粘土对固化强度影响明显,龄期较长时,石灰或水泥的影响明显。短龄期内提高固化材料的掺量,对于强度提高不明显;污泥含水率由92.1%减小到53.1%时,强度增大2~10倍。最后,建立固化强度预测模型,预测含水率相近污泥的固化强度。     

利用垃圾焚烧飞灰固化污染底泥的实验研究

为探讨利用垃圾焚烧飞灰代替水泥进行污染底泥固化的可行性,研究了不同配比的底泥、水泥、垃圾焚烧飞灰的固化体抗压强度及浸出毒性.结果表明：固化剂中用20%的垃圾焚烧飞灰替代10%的水泥配置的固化体7.d,其抗压强度可达0.24.MPa,重金属浸出浓度低于毒性标准,固化体可进入固废填埋场填埋处置.     

水泥-废旧混凝土细骨料固化海泥的强度和变形特性

选取水泥、废旧混凝土细骨料和海泥为试验材料,通过无侧限抗压强度试验,测定水泥-废旧混凝土细骨料双掺固化海泥（简称双掺固化海泥）的无侧限抗压强度,分析水泥掺量和废旧混凝土细骨料掺量对双掺固化海泥试样无侧限抗压强度的影响,研究双掺固化海泥试样极限应变分布特征。结果表明,本研究中双掺固化海泥试样的无侧限抗压强度随废旧混凝土细骨料掺量的增加而增大,当掺加废旧混凝土细骨料质量与海泥干质量之比为0.12时,无侧限抗压强度提升最明显;试样无侧限抗压强度与水泥掺量呈正相关关系,当掺加水泥质量与海泥干质量之比为0.16时,试样无侧限抗压强度最大。双掺固化海泥极限应变稳定在一个特定区间。     

废催化剂制备免烧砖强度和重金属浸出性能的研究

将废FCCs作为原料,以水泥作为胶凝剂,在20 MPa压力下成型、通过28 d养护,成功制备出抗压强度为16.34 MPa、抗折强度为4.72 MPa的废FCCs免烧砖。在研究了水泥、废FCCs加入量对强度影响的基础上,分析了免烧砖重金属元素浸出性能。结果表明,免烧砖中Pb、Ni和Sb元素固化率分布达到99.99%,99.51%和98.20%,其重金属浸出浓度满足参照标准GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》中熟料重金属浸出浓度的限制要求。制得的废FCCs免烧砖,适合做墙体材料,无重金属浸出风险,安全环保。     

淤泥质土的固化机理研究

为了消除腐植酸对水泥固化处理淤泥质土的不利影响,阐述了淤泥质土中腐植酸的特性,探讨了腐植酸对水泥水化过程的影响机理,提出了从减薄黏土双电层厚度、添加膨胀组分、提高固化土早期强度、提高土壤pH值、裂解有机质大分子结构以及调节水泥离子和黏土颗粒的活性的角度固化淤泥质土的对策.抗压强度试验表明,三乙醇胺和氢氧化钠双掺效果优于单掺效果,不仅可以加速早期强度的增长,而且对后期强度发展有利;随着生石灰、高效减水剂、水玻璃和生石膏掺量的增加水泥固化土的强度均呈现先提高后降低的规律.正交试验得到了复合固化剂中各添加剂间的最优配比.强度对比试验表明,复合固化剂的固化强度优于单掺水泥和水泥复掺固化剂SN201的固化效果,充分验证了其在强度提高方面的优越性.     

以α-磷酸三钙和磷酸四钙为主要原料的磷酸盐骨水泥的制备及其性能比较

分别以α 磷酸三钙和磷酸四钙为基本原料,添加羟基磷灰石、磷酸氢钙、碳酸钙等其他辅助原料,钙磷比均为1.50,制备了2种类型的骨水泥。对固化骨水泥样品进行了Ringer's模拟液浸泡实验。测定浸泡液pH值、样品的抗压强度和样品的断面显微形貌随浸泡时间的变化。结果表明:2种骨水泥的凝结时间基本相同,初凝时间为5min左右,终凝时间为19.5min;但两者浸泡液的pH值变化和抗压强度等性能有较大的差别,以α 磷酸三钙为主要原料的骨水泥的主要性能明显优于以磷酸四钙为主要原料的骨水泥。     

针状硅灰石对磷酸盐骨水泥性能的影响

以磷酸氢二钾和磷酸二氢钾为固化液,以磷酸四钙、α-磷酸三钙、磷酸氢钙、焦磷酸钙、羟基磷灰石和碳酸钙为原料合成骨水泥,向其添加针状硅灰石,研究了针状硅灰石对其性能的影响。结果表明,在磷酸钙骨水泥中添加针状硅灰石可以缩短凝结时间,提高抗压强度。当针状硅灰石的添加量为3%,骨水泥性能达到最佳;其初凝时间、终凝时间分别为14和28 min,样品在Ringer’s模拟液溶液中浸泡2周后抗压强度达49.23 MPa,浸泡液的pH值变化幅度小(7.1~7.8),在安全范围之内。     

模拟高盐、高碱中低放废液水泥固化体的浸出性能

针对高盐、高碱中低水平放射性废液的特性,研究了掺合料的种类、掺量对水泥固化体Sr^2＋,Cs^＋的浸出性能的影响。结果表明,矿渣和粉煤灰同时掺入,对降低Sr^2＋的浸出率较为明显;沸石、凹凸棒石的掺入,对降低Cs^＋的浸出率显著。当硅酸盐水泥：矿渣：粉煤灰：沸石：凹凸棒石=4：2：2：1：1时,42dCs^＋的累积浸出率仅为未含掺合料时的15．2％。浸出液的电导率表明,矿渣、粉煤灰、沸石、凹凸棒石的掺入对废液中的可溶性盐固化有利。用掺有矿渣、粉煤灰、沸石、凹凸棒石的硅酸盐水泥固化模拟高盐、高碱中低水平放射性废液时,固化体中Sr^2＋,Cs^＋的浸出率可以满足GB14569．1—2011的要求。     

水泥-膨润土复合固化市政污泥强度试验研究

针对固化污泥的强度问题,以水泥作为复合剂的固化基质材料,采用材料比选强度试验,优选复合剂的外掺剂;开展了不同水泥添加量和不同膨润土添加量条件下固化污泥的强度试验,研究固化污泥的强度特性。结果表明：膨润土可作为优选的外掺剂,其特殊的离子交换和团粒化作用,使得膨润土复合水泥固化市政污泥相比于黏土、页岩效果更好;固化污泥土的无侧限抗压强度总体上随着水泥、膨润土添加量的增加而增大,试验表明水泥和膨润土复合可有效固化市政污泥,提高污泥的强度特性;基于试验数据建立的固化污泥土强度预测模型,可以对固化污泥土的无侧限抗压强度进行准确预测。     

低放高盐模拟核废液水泥固化体中无机盐的赋存状态研究

采用水泥固化法对模拟核废液（主要核素为137^Cs,90^Sr,主要含钠盐（质量分数〉15%））进行固化并在普通硅酸盐水泥中掺入矿渣、粉煤灰、沸石及凹凸棒土掺合料,以观察掺合料对固化体中无机盐赋存状态的影响。采用SEM,XRD及FT-IR对核废物固化基材的微观结构、物相及产物组成进行了表征与分析。结果表明：引入矿物掺合料能降低水泥固化体中无机盐的流失量,尤其掺入矿粉使无机盐的流失量降至82.5%;废液中大部分无机盐以沉淀或持留在水泥水化产物中的形式存在于硬化水泥石的孔隙中;矿物掺合料引入大量SiO2,使得水泥石中Ca（OH）2相基本消失,C-S-H凝胶的含量大幅度提高,部分Na^＋进入C-S-H凝胶的层间位置从而提高盐的固容量。     

固化粉煤灰防渗铺盖材料的研制

为防止灰水下渗而造成的环境污染,贮灰场必须采取适当的防渗结构和措施,而铺盖防渗是一种适宜的防渗形式.针对不同质量等级的粉煤灰,通过试验确定了 HAS 固化剂、粉煤灰、减水剂和水的配合比,获得28 d 龄期抗压强度2.0 MPa 以上、90 d 龄期渗透系数不大于10~(-6)cm/s 数量级的铺盖材料.性能测试表明,固化粉煤灰铺盖材料能满足贮灰场防渗要求,价格经济,是一种新型环保防渗材料.     

固化粉煤灰防渗铺盖材料的研制

为防止灰水下渗而造成的环境污染，贮灰场必须采取适当的防渗结构和措施，而铺盖防渗是一种适宜的防渗形式．针对不同质量等级的粉煤灰，通过试验确定了HAS固化剂、粉煤灰、减水剂和水的配合比，获得28d龄期抗压强度2．0MPa以上、90d龄期渗透系数不大于10^-6cm／s数量级的铺盖材料．性能测试表明，固化粉煤灰铺盖材料能满足贮灰场防渗要求，价格经济，是一种新型环保防渗材料．