矿渣在尾砂胶结充填中的应用与研究进展

普通硅酸盐水泥在尾砂胶结充填中被广泛使用,但存在两个问题:水泥生产过程能耗高,需要大量不可再生资源、CO2排放量大;充填成本高,灰砂比可调范围窄,适应性差。为消除该影响,可采用工业副产品粒化高炉矿渣,辅以少量激发材料形成不同类型固化剂以取代水泥固化尾砂。该类固化剂水化所需碱度低,形成的水化硅酸钙在钙硅比上比普通硅酸盐水泥低,因而其强度和稳定性优异,同时可形成水滑石等产物填充结构孔隙;此外,还能因地制宜调整固化剂配方,固化剂性价比高,可在满足充填需求的同时提高对尾砂的适应性和固化效率。

外掺剂对水泥固化土强度的影响

水泥与软土拌合后水泥水化形成的氢氧化钙(CH)可能会被土样吸收而导致固化土中CH浓度欠饱和,使得形成水化硅酸钙(C-S-H)的Ca2+和OH-减少,导致C-S-H生成量降低,阻碍水泥固化土强度增长。本研究选择部分理论上可以提高CH饱和度的化学试剂作为水泥固化土外掺剂。通过对比固化土抗压强度和固化土CH饱和度,探讨这些外掺剂对固化土强度增长的影响。研究结果表明,当固化土中CH不饱和时,掺加这些外掺剂可以显著提高固化土强度,固化土中CH饱和度越低,需要的外掺剂量越大,固化土强度增量越大;当固化土中CH饱和后,这些外掺剂对强度没有作用,即外掺剂可以通过提高固化土CH饱和度提高固化土强度。

一种新固化材料固化滨海氯盐渍土的试验研究

中国滨海有大面积含盐量较高的吹填淤泥需固化处理。现采用自制固化剂A与普通硅酸盐水泥对含盐量为8%的天津滨海新区吹填淤泥TT进行固化试验,当固化剂掺入比为10%和15%时,采用自制固化剂A的固化土强度分别比用普硅水泥的固化土强度提高了2.4倍和1.7倍。采取SEM、XRD和EDXA等试验对各固化土进行对比分析,结果表明:固化剂A固化TT固化土时,除产生了与水泥水化物相同的水化产物外,还与TT中的NaCl共同作用生成水化产物Ca4Al2Cl2O6?10H2O;Ca4Al2Cl2O6?10H2O体积膨胀填充土中空隙,是吹填淤泥固化土的强度大幅提高的原因之一。

高硫尾砂胶结充填试验研究

普通硅酸盐水泥广泛用于高硫尾砂的胶结充填,但因硫酸盐侵蚀会导致充填体早期强度低而后期膨胀、开裂以及强度倒缩。本研究以矿渣为主要材料辅以少量激发剂配制成KL固化剂取代水泥固化高硫尾砂,相同条件下,试样7d和60d强度是水泥试样的2.3倍和6.0倍,早期强度高,后期强度不倒缩。KL固化剂中的低碱环境使得适量钙矾石在早期形成,不破坏水化硅酸钙凝胶结构,还能充当骨架降低孔隙率使试样更密实。综上可知,与水泥相比,KL固化剂固化高硫尾砂具有更好的强度和耐久性。

适用于超盐渍土的固化剂研究

随着西部大开发的推进,越来越多的基础设施不得不建设在超盐渍土上。已有研究表明:用现有固化剂固化超氯盐渍土则抗压强度不能满足工程要求;固化超硫盐渍土则因会生成膨胀性的水化硫铝酸钙(AFt)而破坏固化土结构。本研究针对超氯盐渍土开发了固化剂GM1,利用其固化氯盐渍土可以提供满意的固化土强度;对于超硫盐渍土的固化,采用以下两种技术路线可以获得满意的抗压强度、体积稳定性和耐久性:(1)通过降低水化硅酸钙(CSH)的生成速率使其主要在AFt大体生成后才大量生成,以尽可能减小AFt膨胀对CSH胶结形成的固化土结构的破坏;在AFt生成后采用加压工艺弥合AFt膨胀给固化土带来的裂隙;控制固化剂中Ca的含量,保证固化土中后期无自由Ca2+,以断绝AFt形成的必要条件;(2)使用不含晶态的Ca的化合物的固化剂GM2,断绝AFt形成的必要条件。

生活垃圾渗滤液膜浓缩液固化初探

富集盐分和难降解有机物的生活垃圾渗滤液膜浓缩液处理困难。文章以粒化高炉矿渣为主要成分,辅以碱性激发剂和增稠组分配制专用固化剂,对多地垃圾渗滤液膜浓缩液进行了固化试验,固化剂掺量占浓缩液质量50%的前提下,固化后浆体不泌水,固化试样28 d强度可达2 MPa以上,且试样重金属浸出浓度等指标符合生活垃圾填埋场填埋要求。

生活垃圾渗滤液蒸发母液固化

为了解决处置生活垃圾渗滤液蒸发母液时缺少适合的固化用胶凝材料的问题,以水泥、水泥+石灰和自配固化剂分别对某项目蒸发母液进行固化试验.结果表明,蒸发母液固化后化学需氧量、氨氮质量浓度、油脂质量浓度和电导率等指标下降显著,重金属离子质量浓度限值也满足生活垃圾填埋场填埋要求.水泥和水泥+石灰固化蒸发母液凝结时间长,强度低,无法满足浆体及时转场填埋的要求,而在采用自配固化剂后,浆体工艺和强度指标提升明显,符合快速转场的要求.综合分析可知,固化剂在钙基膨润土和添加剂的协同作用下有效消除了蒸发母液对Ca^(2+)的吸附,确保固化体系中生成了足量的钙矾石和水化硅酸钙并且都能稳定存在,保证了固化蒸发母液的快速凝结和强度稳定.

硅烷涂层对腐蚀性水环境下水泥基材料的保护试验

暴露在腐蚀性水环境下的混凝土结构的破坏是各种工业、桥梁设施面临的主要问题。在混凝土结构表面涂刷保护涂料是一种避免混凝土遭受破坏的简单可行的办法。本文介绍了涂覆乙烯基苯丙烯酸硅烷涂料的圆柱体和立方体砂浆试块在3%硫酸溶液、7000mg/l的无水硫酸钠溶液和模拟海水环境中侵蚀试验,结果显示经过这种硅烷涂料处理的砂浆试块具有优异的耐海水和抵抗硫酸盐的能力,但是在3%硫酸溶液中,试块的表面被严重破坏,重量变化明显。

早期低温养护对固化超氯盐渍土强度的影响

采用自制固化剂对含盐量高达12.5%的超氯盐渍土进行固化,通过室内试验和现场试验研究早期低温养护对固化土强度的影响。结果表明:固化土在早期低温养护时强度增长缓慢,5℃时28d龄期仅为标准养护强度的44.7%,转入常温养护后,经过150d固化土强度最终能够达到标准养护条件下28d的固化土强度。根据对察尔汗盐湖地区冬季地温与试验条件的对比分析认为,固化土法在青海察尔汗盐湖地区冬季施工是可行的,但在施工中应注意由温度带来的强度与龄期关系的变化。