含水率对非饱和城市垃圾炉渣强度的影响

为了研究含水率(质量分数)对城市垃圾炉渣强度特性的影响,对含水率10%~20%的城市垃圾炉渣进行了超声波波速试验及无侧限抗压强度试验。采用PFC 2D软件对不同含水率条件下的垃圾炉渣进行了模拟,得出垃圾炉渣强度特性随含水率变化的规律。试验结果表明:垃圾炉渣的最佳含水率为15%;含水率10%~20%时,超声波纵波波速及轴向压力随含水率的增加,表现为先增加后减小的趋势,在最佳含水率处达到峰值。PFC 2D软件模拟结果表明:含水率约15%时,垃圾炉渣强度最大,试验验证了垃圾炉渣强度随含水率的变化规律。

城市生活垃圾焚烧炉渣路基填料的力学特性研究

【目的】城市生活垃圾焚烧炉渣(municipal solid waste incineration,MSWI)是生活垃圾焚烧后产生的一种高密实颗粒状材料。本文研究MSWI应用于路基材料时的强度和变形等力学特性。【方法】分别开展MSWI的材料特性分析,MSWI的三轴剪切应力-应变分析,以及基于离散元PFC2D软件的MSWI循环三轴荷载模拟分析。【结果】MSWI的材料特性满足路基填筑要求。在室内三轴剪切试验中,MSWI峰值强度随着围压的增加不断提高;而随含水率的增加,先增大后减小。MSWI的抗剪强度指标内摩擦角为34.75°,黏聚力为54.13 kPa,满足作为路基材料的要求。同时基于PFC^(2D)分析围压、偏应力对MSWI循环荷载永久变形的影响规律:随着围压的增大,轴向应变逐渐减小;随着偏应力的增大,轴向应变逐渐增加。【结论】MSWI应用于路基填筑具有可行性,本文结果可为后续研究MSWI工程应用提供参考。

城市固体垃圾炉渣的三轴试验研究

炉渣是城市固体垃圾焚烧后的产物,可以代替骨料作为路基垫层材料使用,实现资源的二次利用。为了研究炉渣在路基填筑过程中的强度以及变形特征,对干密度ρ_d分别为1.4, 1.5, 1.6 g/cm^3、龄期t分别为3, 7, 14, 28 d的饱和炉渣试样进行不同围压下的三轴固结排水试验,通过Lambe平面方法确定炉渣的抗剪强度参数(黏聚力、内摩擦角)。研究结果表明:在低围压下(100,200 kPa),城市固体垃圾炉渣的应力-应变曲线呈现应变软化特性;随着围压增大硬化特征明显,在高围压下(200,400 kPa)呈现应变硬化特性;炉渣的峰值强度与龄期增加呈现对数关系,即随着时间增长,强度逐渐增加,在早期阶段(14 d以前)强度增长迅速,随后增长速率减缓;黏聚力和内摩擦角随着龄期增加呈现不同的变化趋势,黏聚力随着龄期增加而不断变大,且近似呈现线性增长,而内摩擦角基本保持不变。研究成果可为炉渣的二次利用提供参考。

城市生活垃圾焚烧炉渣用于制备无熟料砌筑水泥的探讨

依照GB/T3183—2003砌筑水泥标准规定的试验方法,对以城市生活垃圾焚烧炉渣、矿渣为主要原料制备的无熟料砌筑水泥的各项性能进行了研究。结果表明,城市生活垃圾焚烧炉渣对激发矿渣的活性具有一定作用,以炉渣、矿渣为主要原料,掺入水玻璃作为补充激发剂能制备出性能满足要求的无熟料砌筑水泥。

垃圾炉渣力学性质的颗粒流模拟

基于离散单元法理论和PFC3D软件,采用平行胶结模型来模拟炉渣中的胶结作用,建立了城市垃圾炉渣的细观颗粒模型。将模型细观参数和材料宏观力学性质联系起来,标定了模型的细观力学参数,将数值模拟结果和室内试验数据进行了对比。结果表明:离散元方法可以较好的模拟炉渣的应力-应变变形关系;细部结构调整的变化速率是影响模型受力变形机制的主要因素;改变边界刚度,分析了边界刚度对剪切强度参数和压缩模量的影响。从细观角度揭示影响炉渣强度的因素,对离散单元法的应用有一定的价值。

利用生活垃圾焚烧发电厂炉渣制备免烧砖的研究

在对广州李坑生活垃圾焚烧发电厂炉渣的成分和特性分析的基础上,进行了利用该炉渣制备焚烧炉渣免烧砖的初步研究,探讨了不同激发剂(Na2SiO3、Na2SO4、NaOH)对焚烧炉渣免烧砖性能的影响,分析了焚烧炉渣砖的环境安全性。研究结果表明,当焚烧炉渣和Na2SiO3的掺量分别为原料总量的70%和5.5%时,28 d抗折强度和抗压强度分别达3.24 MPa和20.56 MPa,其重金属溶出量符合GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水要求。这为城市生活垃圾焚烧炉渣的高效资源化利用提供了一种技术途径。

用生活垃圾焚烧发电厂炉渣制备混凝土路面砖的研究

基于利用广州生活垃圾焚烧发电厂炉渣制备混凝土路面砖(码头用),探讨了不同活化剂对焚烧炉渣制造混凝土路面砖性能的影响,分析了焚烧炉渣制备混凝土路面砖的环境安全性。研究结果表明,当焚烧炉渣和活化剂的掺量分别为原料总量的34%和1.5%时,焚烧炉渣制备的混凝土路面砖,28d抗压强度达45MPa,其重金属溶出量符合GB3838-2002《地表水环境质量标准》v类水要求。

旋转压实成型水泥稳定类基层材料试验

针对固体废料用于水泥稳定类基层材料时存在压实过程中破碎严重且压实含水率偏高的问题,分别进行水泥稳定碎石(CSM)和掺城市生活垃圾焚烧炉渣(IBA)的水泥稳定炉渣碎石(CSMI)旋转压实试验,研究旋转压实试验参数(垂直压力和压实次数)对试件旋转压实过程、矿料级配衰变、压实标准、强度和模量等物理力学指标的影响,阐述旋转压实机理,探讨旋转压实与击实、静压和现场压实的差异,分析旋转压实成型CSM和CSMI的适用性。试验结果表明:旋转压实过程中CSM和CSMI的密度、剪切应力在压实50次内快速提高,200次后达到稳态,可分为初压(0~50次)、复压(50~200次)和终压(200次之后)3个阶段;较高的压实次数和垂直压力对试件内压实功传递、骨架嵌挤及密度、强度和模量有利,并可降低压实含水率,但垂直压力超过400 kPa时压实功明显增大,矿料级配衰变加剧,600 kPa后劈裂强度降低;较高的IBA掺量和含水率对CSMI压实特性的影响较大,初压压实功低,复压和终压需较CSM略大的压实功,但旋转压实试验参数对CSM和CSMI物理力学性能的影响程度相近,可采用相同试验参数;相比击实和静压,旋转压实可降低矿料级配衰变和压实含水率,减弱IBA对CSMI性能的不利影响;旋转与现场压实效果存在较好一致性,CSMI(IBA掺量为30%)与CSM基层的服役性能相近。