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。

低温养护下电石渣激发偏高岭土基地聚物固化土力学特性及固化机制研究

为解决使用水泥固化冻土时热扰动大及水泥带来的碳排放等问题,采用电石渣作为碱激发剂激发偏高岭土基地聚物固化土质,研究偏高岭土掺量、电石渣掺量、养护温度和养护龄期对固化土抗压强度的影响规律,并与水泥固化土进行平行对比,采用X射线衍射和电镜扫描等试验方法进行微观分析,揭示其固化机制。试验结果表明:偏高岭土和电石渣均存在最优掺量,当掺量小于最优掺量时发挥积极作用,超过时则会产生反作用。其中偏高岭土和电石渣的最优掺量分别为10%和6%,最优掺量试样在20、-2、-10℃养护28 d的抗压强度分别为3.783、1.164、0.901 MPa。电石渣激发偏高岭土基地质聚合物主要产物有无定型的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶,是固化土抗压强度提升的主要原因。地聚物固化土在-2℃和-10℃养护28 d的抗压强度相较于在20℃养护28 d分别降低69%和76%,冻结状态下土体冰晶扩张土孔隙,同时促使裂缝生长,降低地质聚合反应效率,聚合产物数量减少。试样抗压强度随养护龄期的增加而增加,地质聚合反应产生的硅铝网格结构随养护龄期的增加而增多,使土体内部结构相互交织联结,形成更加密实的结构。地质聚合反应受到低温影响较小,地聚物固化土在20、-2、-10℃养护28 d的抗压强度分别为水泥固化土的1.07、1.13和1.19倍。研究结果可为地聚物在冻土区路基土质加固的应用奠定一定的理论基础。

固氚用粉煤灰-矿渣基地聚物水泥体系研究

针对核工业含氚废水安全处理的难题,构建了一种以碱激发粉煤灰-矿渣为基础的地聚物水泥固化体系。优化设计制备的地聚物水泥固化体具有优异的抗硫酸盐侵蚀、抗冻融性能,且微观结构致密。引入聚丙烯酸极大地增强了纤维与基体间的界面粘结性能,从而有效提高了固化体的抗压和抗折强度。模拟氚水的固化实验研究表明,地聚物水泥固化体的氘渗漏率显著低于传统的普通硅酸盐水泥固化体。地聚物水泥固化体采用聚脲喷涂表面处理后,10%氘水浓度下的喷涂前后氘渗漏率分别为25.11%、0.68%。

地聚物固化临江软弱土的试验研究及机理分析

采用“两步法”制得矿渣-粉煤灰基地聚物作为固化剂,通过无侧限抗压强度、SEM形貌观察和EDS能谱分析研究了地聚物固化软黏土的力学性能及固化机理,并评估地聚物作为固化剂与水泥相比的可靠性。结果表明:固化剂掺量相同的情况下,地聚物固化土比水泥固化土的微观结构更加密实,无侧限抗压强度更高,证实地聚物可以替代水泥作为固化剂,且其掺量宜取15%;增大地聚物中矿渣粉占比或提高碱激发剂掺量,都有助于提高地聚物固化土的强度;通过综合考虑,矿渣粉-粉煤灰比例宜取80∶20,碱激发剂掺量宜为30%。研究成果可为临江软弱土的加固提供新的思路,为类似工程提供参考。

含砷废渣固化处理技术研究进展

目前冶炼厂产生的大量含砷烟尘及废水90%以上被转化为固体废物,形成含砷废渣。由于缺乏合适的处理方法或处理和处置成本高等原因,砷渣的无害化处理与综合利用受到限制。含砷废渣的固化是目前较好的一种处理方式,主要技术有水泥固化、地聚物固化和矿渣固化等。水泥固化是一种比较成熟且使用最广泛的技术,但固化体长期稳定性不好,砷离子易浸出;地聚物材料来源广,固砷效果较好,但常需要高温条件,能量消耗大;矿渣胶凝固砷基本可以实现水泥“零添加”,减少水泥的使用,降低能耗,是目前单一固化技术最好的选择。通过对文献进行比较分析可知,一种固化技术很难对含砷废渣进行大容量、持久的固封,三种技术联合使用效果较好。目前水泥固化和地聚物固化的机理都尚未形成标准,矿渣固化机理已有较为明确的研究成果,后期还需要加强联合技术固化机理及工艺探究,同时进一步评估固化材料的环境风险。

城市生活垃圾焚烧飞灰的固化/稳定化处理技术

焚烧是目前我国处理城市生活垃圾普遍采用的方法。该法可实现垃圾的减量化和无害化,但焚烧过程会产生大量的飞灰,飞灰的处理是当前环境领域的研究热点和难题。介绍了目前我国城市生活焚烧飞灰的处理现状,并分析了常规飞灰固定化处理技术的优缺点。基于循环经济理念和资源有效利用,着重介绍了一种新的固化方法即地聚物固化。