岩土胶结工程用复合环氧树脂胶黏剂的制备及性能研究

以高渗透改性环氧树脂、乙二胺、活性稀释剂、交联促进剂以及磺化油离子交换剂为主要原料,制备了一种适合岩土胶结工程用的复合型环氧树脂胶黏剂FHZ-2,并通过无侧限抗压强度实验和耐水性能实验对其综合性能进行了评价。实验结果表明,复合型环氧树脂胶黏剂FHZ-2的加量越大,养护时间越长,固化土试件的无侧限抗压强度值和水稳定系数就越大,而随着土样含水率的不断增大,固化土试件的无侧限抗压强度值则呈现出“先升高后降低”的趋势,并且随着浸水时间的延长,固化土试件的水稳定系数逐渐降低。当使用含水率为10%的土样时,在FHZ-2的加量为6%,养护时间为7d的条件下,固化土试件的无侧限抗压强度值可以达到2.65MPa,并且在浸水时间为48h时,固化土试件的水稳定系数仍能达到90%以上。复合型环氧树脂胶黏剂FHZ-2的加入,能够显著提高实验用土样的无侧限抗压强度和水稳定系数。     

高速公路含红黏土路段路基稳定性及改良措施研究

针对红黏土作为路基填料时具有含水量高、液限和塑限值高以及遇水易软化等特点，以某高速公路路基现场红黏土样品为研究对象，通过击实试验、CBR试验和无侧限抗压强度试验评价了红黏土的稳定性，并提出了采用固化剂HRT-3进行改良的措施。结果表明:红黏土的天然承载性能和稳定性较差，通过加入固化剂HRT-3能够很好地提高其承载能力。当固化剂HRT-3质量分数为5%时，红黏土的最佳含水率明显降低;击实试验曲线随含水率的变化趋势明显趋于平缓;红黏土的CBR值指标显著提高，最大值可以达到55%以上;红黏土的无侧限抗压强度明显提高，经过5次干湿循环试验后其无侧限抗压强度仍能维持在3 MPa以上，改良效果显著。     

水泥土无侧限抗压强度的尺寸效应

针对当前水泥土搅拌桩防渗墙强度的现场检测与室内强度试验,存在试样的尺寸不统一,不同尺寸之间的强度无法进行换算的问题。通过试验,分析了不同尺寸和形状的水泥土无侧限抗压强度之间的尺寸效应,并通过线性回归的方法,得出了不同尺寸和形状的水泥土的无侧限抗压强度换算关系,对解决水泥土搅拌桩防渗墙墙身强度检测中不同尺寸和形状的试件所导致的强度差异问题,具有很好的指导性和实用性。     

干湿循环条件下玄武岩纤维水泥土力学强度试验研究

为保证干湿条件下水泥土工程特性,在水泥土中掺入玄武岩纤维,研究水泥掺量、纤维掺量、干湿循环次数对水泥土力学强度的影响规律。结果表明,干湿条件下,随水泥掺量或纤维掺量的增加,水泥间接抗拉强度提高较抗压强度明显;同一干湿次数下,水泥掺量增加1%,纤维水泥土抗压强度、间接抗拉强度至少分别提高12%、15%;纤维掺量为0.3%的水泥土力学强度达到最大值,纤维掺量≤0.3%时,纤维掺量增加0.1%,抗压强度和间接抗拉强度分别平均提高了18%、26%;纤维水泥土力学强度均随干湿次数增加先增大后减小,干湿次数为5次时,力学强度达到最大值。     

冻融循环下不同龄期水泥土损伤特性和能量耗散

为了研究冻融循环对水泥土损伤特性和能量耗散的影响,通过对饱水状态下不同龄期的水泥土试样进行冻融循环试验,测得了不同冻融循环次数下水泥土的无侧限抗压强度、相对动弹性模量、质量变化率和应变能密度,并建立了无侧限抗压强度、应变能密度与冻融循环次数的衰减方程.试验结果表明:不同龄期下水泥土的无侧限抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小,经历15次冻融循环,水泥土无侧限抗压强度和相对动弹性模量在龄期为7d、28 d、60 d时分别下降了59.79％和54.47％、64.10％和54.89％、59.79％和53.08％,并建立了相关性良好的无侧限抗压强度与冻融循环次数的指数函数表达式;在冻融循环条件下,随着龄期的增长,水泥土质量的变化波动幅度逐渐减小;分析得出了不同龄期下水泥土无侧限抗压强度的损伤量可以近似用动弹性模量的损伤量进行估算;水泥土能量耗散随着冻融循环次数的增加而逐渐降低.     

无机结合料处治铁尾矿渣路用水稳定性试验研究

通过对不同掺量的水泥粉煤灰处治铁尾矿渣用作半刚性路面基层试件的水稳定性系统试验,确定各铁尾矿混合料配合比下的水稳定性系数。试验结果表明:水泥粉煤灰稳定铁尾矿混合料的最大干密度随着粉煤灰掺量的增加有小幅度提升;水泥:粉煤灰:铁尾矿=9:21:70的配合比能够满足中、轻交通荷载下的二级及二级以下公路的路面基层强度要求;铁尾矿用量70%保持不变,水泥掺量由9%、11%、13%逐步增加,干湿循环后的抗压强度比其标养的无侧限抗压强度有所降低,但水稳定系数大于0.80,具有较好的耐水性,能够满足二级及二级以下公路的路面基层的水稳定性要求。     

纳米SiO2和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料改性试验研究

为了研究纳米SiO₂和聚丙烯纤维对煤矸石二灰混合料力学性能及水稳定性能的影响,通过无侧限抗压强度试验、劈裂试验测得各组试件改性前后强度值,并对干湿循环后试件质量、强度值及声发射特性进行分析。结果表明:纳米SiO₂可以提高煤矸石二灰混合料的抗压强度,掺量为2.5%(质量分数)时效果最佳;同时加入纳米SiO₂和聚丙烯纤维可以进一步提升混合料的力学性能,掺加2.5%纳米SiO₂和0.15%(体积分数)聚丙烯纤维时煤矸石二灰混合料力学性能最好;掺加2.5%纳米SiO₂和0.10%(体积分数)聚丙烯纤维的煤矸石二灰混合料水稳定性能最佳。     

持续荷载与干湿循环耦合作用下混凝土毛细吸水性能试验研究

荷载与干湿循环作用均对混凝土内部物质传输和混凝土结构服役寿命有着关键性影响。为研究荷载与干湿循环耦合作用下混凝土毛细吸水性能,对混凝土试件分别施加0%、10%、20%、35%荷载水平的持续压荷载,并观察不同荷载水平第1次、3次、7次干湿循环吸水过程中管内水位的变化,处理得到吸水过程前300 min的累计吸水量曲线。研究结果表明:混凝土的累计吸水量以及各个阶段的吸水率与干湿循环次数成负相关;干湿循环次数相同时,混凝土初始吸水率S₁随荷载水平增加存在阈值,且阈值随干湿循环次数增加而减小;混凝土初始吸水率S₁与后期吸水率S₂之间的差值随干湿循环次数的增加而减少;建立的相关回归模型能够较好地描述荷载与干湿循环耦合作用下混凝土毛细吸水性能的变化趋势。     

水泥土早期力学性能影响因素分析

选取内蒙古土默川地区广泛分布的粘土进行力学性能工程试验研究,对两种不同尺寸形状φ50 mm×H50mm和φ40 mm×H80 mm的试件,分别采用静力压实和分层击实成型方法条件下的水泥土,探讨在不同水泥掺量5％、10％、15％和20％,不同养护龄期7d、14 d、21 d和28 d下无侧限抗压强度发展规律,并分析了以上几种不同因素对水泥土无侧限抗压强度的影响,定量的确定了水泥掺量、养护龄期对水泥土无侧限抗压强度的影响关系.对表征水泥土力学性能应力-应变曲线进行四个阶段特征分析,试验水泥土试件无侧限受压破坏形式与混凝土无侧限受压破坏形式相似.并对早期水泥土的变形模量和微结构进行探讨,得出变形模量的估算公式,为实际工程应用中提供理论试验依据.     

干湿循环下pH值对砂岩静态单轴力学特性的影响

为研究不同pH值溶液干湿循环作用对砂岩力学性能劣化的影响,采用pH值为3、5、6.5(蒸馏水)和7的 4种溶液对砂岩进行干湿循环作用,对经历0次(干燥状态)、1次、10次和20次干湿循环作用的砂岩进行纵波波速测定、吸水率试验、XRD试验和单轴抗压试验。试验结果表明:pH值相同时,随着干湿循环次数的增加,砂岩试件的单轴抗压强度逐渐降低;干湿循环次数相同时,随着溶液pH值的减小,砂岩试件的纵波波速呈下降趋势,吸水率逐渐增加,内部矿物成分发生变化,单轴抗压强度逐渐下降并趋于稳定。酸性溶液干湿循环作用下砂岩试件的劣化程度要比中性溶液更为严重,pH值越小劣化程度越大。     

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.     

The recycling of MSWI bottom ash in silicate based ceramic

The possibility of recycling the Municipal Solid Wastes Incinerated (MSWI) bottom ash by its incorporation in ceramic tiles was investigated. The MSWI bottom ash was introduced both in untreated (previous deironization) and vitrified condition. The sintering of the different products was investigated by determining water absorption and linear shrinkage. To evaluate possible variations due to the presence of different amount of bottom ash, mineralogical and microstructural examinations by quantitative X-ray diffraction and scanning electron microscopy, were performed. While the untreated bottom ash, till an amount of 5 wt%, did not seem to affect the above characteristics of selected materials, the vitrified bottom ash, 5–10 wt%, as strong fluxing agent, promoted the sintering of porcelain stoneware. Leaching results allow to assert that the fired samples are not dangerous.     

利用城市垃圾焚烧飞灰研制阿利尼特水泥熟料

以城市垃圾焚烧飞灰(以下简称焚烧飞灰)为主要原料,在实验室电炉里成功烧成了阿利尼特水泥熟料,分析了熟料烧成所需适宜的生料组成和最佳煅烧温度,并研究了石膏掺量对阿利尼特水泥强度影响,以及阿利尼特水泥的标准稠度用水量和凝结时间.结果表明:以焚烧飞灰为主要原料合成阿利尼特水泥熟料无需外掺MgO;较适宜的生料化学组成为CaO 55%～59%,SiO2 17%～20%,Al2O3 3%～5%-MgO 0.5%～3%,Cl 8%～10%最佳煅烧温度为1200℃;添加适量石膏有助于提高阿利尼特水泥早期抗压强度;阿利尼特水泥较硅酸盐水泥有较低的标准稠度用水量和较短的凝结时间.     

MSWI ashes as mineral additions in concrete

The paper describes the results of a research aimed at studying the effect of replacing part of portland cement with fly ash and bottom ash, both from municipal solid waste incinerators (MSWIs). Fly ash was subjected to a washing treatment to reduce the chloride content, while bottom ash was subjected to dry or wet grinding underwater. Concretes with addition of different types of ashes, including a traditional coal fly ash (FA), were manufactured. Fresh and hardened properties of the concretes were compared in order to study the advantages and the side effects of each type of addition. Results showed that MSWI bottom ash is potentially attractive as mineral addition for the production of concrete, provided that the risk of entrapment of hydrogen bubbles produced by corrosion of aluminium metallic particles in the fresh concrete is prevented. This could be achieved by wet grinding the bottom ash so that reactions leading to gas development exhaust within the slurry before this is added to the concrete mixture. However, by considering bottom ashes from different incinerators, a great variability was observed in the time required to complete the hydrogen gas production. Nevertheless, when the hydrogen development in the fresh concrete could be avoided, wet ground MSWI bottom showed a good pozzolanic behavior and proved to give a significant contribution to the development of the strength and impermeability of concrete.     

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。     

垃圾焚烧飞灰胶凝活性和水泥对其固化效果的研究

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质,其主要成分属CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O体系,与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近,因其中含有能被水浸出的重金属物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定及固化处理。通过试验研究了掺入垃圾焚烧飞灰的硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,考察了水泥固化垃圾焚烧飞灰的效果,探讨了垃圾焚烧飞灰作为辅助性胶凝材料利用的可行性。研究表明:垃圾焚烧飞灰的水化反应活性较低,它的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,虽然其水化过程可以形成适量的钙矾石,对强度发展有利,但掺量较大时会显著降低水泥强度;采用水泥稳定及固化垃圾焚烧飞灰的效果良好,垃圾焚烧飞灰中重金属可以通过包容、替代或吸收等形式固化进水化产物结构中。     

磨细循环流化床飞灰对水泥性能的影响

本文用球磨机将循环流化床飞灰磨细,通过测试细度、安定性、需水量比、砂浆流动度、活性指数、胶砂强度等指标,分析粉磨前后飞灰的物理性能变化和对水泥性能的影响。结果表明：随着磨细时间的增加,可有效降低掺入飞灰后水泥的需水量,使流动度提升;粉磨可明显提高飞灰活性,使飞灰自硬性与干缩性能也有所改善;粉磨30 min和50 min的飞灰掺入水泥后均未发现安定性问题;10%飞灰掺量可以使水泥胶砂强度提升,继续增加飞灰掺量则会降低水泥胶砂强度。将循环流化床飞灰磨细可有效改善原状飞灰需水量大、活性低的问题,可作为辅助胶凝材料用于水泥或混凝土中。     

免烧结微生物垃圾焚烧飞灰砖的抗压强度研究

针对当前城市垃圾焚烧飞灰(MSWI)处置费用高昂、环境污染严重等问题,提出一种利用微生物矿化原理制备免烧结垃圾焚烧飞灰砖的方法。通过在飞灰砖固结体中加入微生物菌液,利用微生物诱导碳酸盐沉积原理,实现飞灰中重金属的固化和稳定化。本文以垃圾焚烧飞灰、Ca(OH)₂、砂子、微生物菌液为原材料,通过单因素试验,探究了制备微生物飞灰砖最优的飞灰掺量、菌液浓度、营养液中钙离子浓度。试验结果表明,当飞灰掺量为40%(质量分数),菌液OD₆₀₀值为0.60,营养液中钙离子浓度为0.30 mol/L时,飞灰砖力学性能最优。此时规格为100 mm×100 mm×50 mm免烧结微生物飞灰砖的干密度为1 937.40 kg/m³,抗压强度达到33.90 MPa,并且重金属浸出浓度满足限值要求,实现垃圾焚烧飞灰的资源化利用。     

垃圾焚烧飞灰早期胶凝活性激发研究

从城市生活垃圾焚烧飞灰在水泥混凝土材料领域中的资源化利用角度出发,采用比强度分析方法试验研究了飞灰的胶凝活性,探讨了化学激发剂对飞灰-水泥复合胶凝体系早期强度的活性激发以及相关的机理。结果表明：飞灰早期胶凝活性较低,尤其当掺量高于20％后,表现十分明显。分别掺入1％～3％的CaSO4,KAl（SO4）2,Al2（SO4）3和Na／SiO3的化学激发剂后,浆体的早期抗压强度明显提高,激发效果显著,但随龄期的延长,激发效果减弱。