水泥和钢渣粉协同固化高含水率疏浚泥的力学性能研究

研究了钢渣粉的掺入方式(内掺、外掺)和掺量(0、5%、10%、15%)对水泥固化高含水率疏浚泥力学性能的影响。结果表明:当水泥掺量一定时,随着钢渣粉外掺量的增加,固化疏浚泥的3、7、14、28、90 d无侧限抗压强度均先增大后减小,14 d峰值应力和峰值应变也呈先增大后减小的趋势,钢渣粉的最佳外掺量为10%;对于纯水泥固化疏浚泥,其变形系数随着水泥掺量的增加而增大,抵抗变形的能力降低;外掺适量钢渣粉降低了固化疏浚泥的变形系数,提高了固化疏浚泥抵抗变形的能力;钢渣粉内掺取代部分水泥降低了固化疏浚泥的无侧限抗压强度,建议钢渣粉采用外掺方式。

不同钝化材料对降低农田镉砷污染效果及安全性评估的研究

为探讨镉与砷复合污染农田适用的钝化材料,采用盆栽试验,比较研究了赤泥、赤泥+铁粉、玄武岩红泥+石灰石粉、石灰石粉+铁粉和石灰石粉+生物质炭+硫酸亚铁等5种钝化材料对降低水稻籽粒中镉和砷的效果。试验结果揭示了所有测试的钝化材料均能显著改变土壤中镉和砷的化学形态,并降低它们的生物有效性,从而有效减少了水稻籽粒中的镉和砷含量。特别是,以赤泥+铁粉、石灰石粉+铁粉和石灰石粉+生物质炭+硫酸亚铁等3种复合钝化材料的效果最为明显,能够使籽粒中的镉和砷分别降低58%~63%和56%~67%。在试验条件下,5种钝化材料均不会导致土壤质量的明显下降,施用含石灰石粉和生物质炭的钝化材料还有利于降低土壤酸度、增加土壤有机质和阳离子交换量。综合效果,研究表明赤泥+铁粉是一种治理镉砷复合污染农田土壤较为理想的钝化材料。

高铁赤泥钙化还原过程液相生成抑制机理

高铁赤泥中赋存大量铁资源难以回收利用,钙化还原—磨选方法可实现赤泥中铁、铝组分的高效分离。针对高铁赤泥钙化还原过程中易形成液相,导致物料熔化和设备黏结的问题,本文提出分段式钙化还原—磨选技术路线,研究不同温度制度下,高铁赤泥钙化还原产物的形态、金属化率、微观结构、金属铁晶粒的生长规律和相关磨选指标。结果表明:采用分段钙化还原焙烧,可在低温阶段完成铁氧化物还原至金属铁和钙铝化合物形成的反应过程,在高温阶段完成金属铁颗粒的聚集长大过程,将低熔点物形成和高温焙烧分离进行,抑制液相生成。采用第一段1 125℃焙烧30 min、第二段1 200℃焙烧40 min的分段焙烧制度,还原过程无明显液相生成,金属铁颗粒的平均粒度达到21.52μm。还原产物经磨选后,所获得的还原铁粉TFe质量分数和Fe回收率分别达到92.84%和78.68%。本文研究成果可为高铁赤泥的资源化利用提供理论依据。

骨料泥粉含量及MB值对混凝土性能的影响研究

为研究骨料泥粉含量和MB值对混凝土性能的影响,选择蒙脱土、高岭土和伊利土等三种主要泥粉矿物进行混凝土配置和性能试验。结果表明:高MB值泥粉掺量对混凝土性能影响较大且掺量高于2%时影响更显著,低MB值泥粉对混凝土性能影响较小;混合泥粉的MB值对混凝土强度的影响有限,但是对工作性能和耐久性的影响较大且MB值大于5时的影响显著。根据试验结论,建议以蒙脱土和高岭土为主要成分的泥粉含量不超过骨料的2%,如果对混凝土工作性能的经时保证性要求不高,可适当对标准中泥粉MB值≥1.4时的含量规定适当放宽。

泡沫陶瓷材料的制备及性能研究

以石英砂尾泥为主要原料采用发泡剂法制备泡沫陶瓷材料。主要研究了原料配方即石英砂尾泥、废玻璃粉、发泡剂、稳泡剂的用量对泡沫陶瓷的体积密度、吸水率和孔隙率的影响。结果表明:体积密度随石英砂尾泥和SiC用量的增加而降低,随稳泡剂用量的增加而升高。吸水率随石英砂尾泥用量的增加而增大,随SiC和稳泡剂用量的增加而降低。石英砂尾泥和废玻璃粉的最佳配比为55%和45%。发泡剂、稳泡剂最佳用量分别为2%和1%。

桥梁桩基废弃泥浆制作地聚物胶凝材料试验研究

为处理桥梁桩基废弃泥浆,采用工业固废协同泥浆制作地质聚合物胶凝材料,改良其工程性能。基于正交试验设计原理,参考水泥胶砂试验方法研究了泥浆掺量、水固比、养护龄期对地聚物胶凝材料强度的影响。试验结果表明:掺加泥浆的地聚物胶凝材料28 d抗压强度可达21.65 MPa,抗折强度可达4.11 MPa。在泥浆掺量为30%~50%、水固比为0.35~0.55及养护龄期28 d范围内,地聚物胶凝材料的抗压、抗折强度与泥浆掺量、水固比呈负相关,与养护龄期呈正相关。

Extraction of Magnesium Oxide from Boron Mud

The boron mud is solid waste from a borax factory in Liaoning province, China. The main chemical compositions of the boron mud powder are MgO 43.36%, SiO2 25.99%, Fe2O3 5.55% (shown in Table 1), and its mineral phases are mainly forsterite, magnesite and phlogopite.

赤泥吸声陶粒的制备与性能研究

以制铝工业的废弃物赤泥、废弃混凝土粉末、粉煤灰、膨润土为原材料,研究材料配比对吸声陶粒的物理性能及微观结构的影响,并与市售陶粒的吸声性能进行对比。结果表明,随着赤泥用量的增加,赤泥吸声陶粒的堆积密度和筒压强度增大,吸水率下降;随着废弃混凝土粉末用量的增加,赤泥吸声陶粒的堆积密度和筒压强度降低,吸水率先升后降;混料试验确定最优质量配合比为3.5∶1.0∶2.2∶3.3(赤泥∶废弃混凝土粉末∶粉煤灰∶膨润土),基于此,得到赤泥吸声陶粒的筒压强度为5.2 MPa,堆积密度为896 kg/m3,密度等级为900级,显孔率为31.5%;赤泥吸声陶粒表面存在许多与内部连通的孔隙,有利于提高陶粒的吸声性能;赤泥陶粒的吸声性能优于商品页岩陶粒,吸声系数达到0.45。

不同MB值机制砂混凝土的性能和微观孔隙结构

通过控制泥粉的含量测出不同亚甲蓝(MB)值,研究不同MB值对机制砂混凝土力学性能的影响规律,并分析孔隙结构特征与力学性能的关系,引入灰色关联熵,建立机制砂混凝土孔隙结构和孔径类别对抗压强度的关系模型。结果表明,机制砂混凝土的工作性能随MB值增加逐渐变差。机制砂混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度随MB值增加均呈先增大后减小趋势,28 d龄期MB值为1.10时强度最大,此时机制砂混凝土的T_(2)谱面积、孔隙度、束缚流体饱和度与100 nm以上有害孔占比均达最小值。自由流体饱和度与100 nm以下有害孔占比呈先增大后减小趋势,在MB值为1.10时达最大值,随后占比随MB值增大而减小,MB值为2.00时达最小值。通过引入灰熵关联度得出束缚流体饱和度和无害孔对抗压强度的关联度最大,并在此基础上建立GM(1,3)模型,7和28 d龄期的模型预测值和试验值的平均相对误差分别为0.47%和0.26%。

关于SHMP在机制砂清洗中对MB值和石粉含量的控制作用研究

由于机制砂的原岩和加工运输场地中夹杂泥土,造成其MB值超过1.4。目前常用水洗的方法去除泥土,但同时造成大量的石粉流失,减少机制砂产量,且难以满足碾压混凝土等对机制砂高石粉含量的要求。采用不同清洗水、黏土分散剂SHMP与机制砂的质量比,分别进行若干组机制砂清洗试验,分析各组清洗后的机制砂级配、石粉含量、MB值等随用水量、SHMP用量的变化,研究SHMP分散黏土的规律,建立相关模型。推荐清洗每吨机制砂SHMP用量为100~300 g,用水量为500~700 kg,MB值将从2以上降低至1.1,而石粉含量仅降低2%左右。此方法大幅降低机制砂的MB值,解决传统洗砂中石粉大量流失的问题。该方法在行业内属首创,具有较高的经济和工程应用价值。

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250~285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_(e)和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。

高泥粉石粉含量山砂制备低强高性能混凝土及其优化研究

研究一种用于高原山区公路的MB值1.6 g/kg和石粉含量8.8%的高含泥含粉山砂低强高性能混凝土的制备及工作性、力学性能的影响。试验结果表明,适度增加山砂混凝土中水泥用量、粉煤灰掺量、砂率、减水剂掺量能有效改善其工作性能和提升混凝土的强度;其中水泥用量和粉煤灰掺量对山砂混凝土的强度影响比较明显,减水剂掺量和水泥用量对山砂混凝土的坍落度影响最为显著。结合正交试验,该山砂C30低强高性能混凝土材料最佳用量为:水泥、粉煤灰、山砂、碎石、水、减水剂分别为312、55、824、1049、156、3.67 kg/m^(3),制备的混凝土具有较好的抗渗性、抗冻性、收缩、抗碳化等耐久性能。

活化赤泥微粉温拌剂制备及泡沫温拌沥青性能研究

对烧结法赤泥进行高温活化处理,制备活化赤泥微粉矿物发泡温拌剂,在不同温拌条件下制备泡沫温拌沥青同时进行发泡特性测试,并采用室内试验测试发泡后沥青胶浆的性能,初步证实了赤泥作为矿物发泡温拌剂的可行性,并揭示了温拌剂及发泡残留水对沥青胶浆性能的影响规律。结果表明:活化赤泥微粉矿物发泡泡沫沥青具有超长半衰期;当温拌剂掺量为25%,发泡温度为150℃时,泡沫沥青发泡性能最好;温拌剂的掺入提高了沥青胶浆的高温稳定性,降低了温度敏感性;然而发泡残留水的存在削弱了沥青胶浆的低温性能,且随着试验温度的降低削弱作用更加显著。

石油焦灰渣-矿粉用作泥浆固化剂的试验研究

以石油焦灰渣、矿粉复合用作泥浆固化剂制备固化土,对固化土的浆液工作性能、力学强度以及抗冲刷性能进行了试验研究,对比了石油焦灰渣-矿粉和水泥、石灰的固化效果,分析了石油焦灰渣-矿粉的固化机理。结果表明,石油焦灰渣-矿粉的固化效果弱于水泥,但明显强于石灰;其固化土浆液的扩展度随着石油焦灰渣掺量的增加而增大,当石油焦灰渣掺量为20%时,浆液凝结时间最短,初、终凝时间分别为6.3、9.9 h,固化土的28 d无侧限抗压强度达到1.98 MPa,冲刷14 d后的质量损失率与强度损失率也最低,分别为2.57%和4.07%;其固化机理在于固化剂自身水化反应、固化剂与土粒之间的离子交换反应和火山灰反应复合协同作用可生成C-S-H凝胶和钙矾石(AFt),两者相互搭接形成致密结构,促进土体强度提高。

赤泥颗粒和赤泥对污染土壤镉形态分布及水稻吸收的效应

赤泥能促进土壤中镉形态转化(离子交换态向残渣态转化),但赤泥碱性很强,对土壤的功能有一定的破坏,为此采用盆栽试验研究了赤泥粉和改性赤泥颗粒对酸性潮泥田土壤镉形态分布及水稻生长的影响。结果表明,同比例(5%W/W)赤泥颗粒的pH值较赤泥粉下降2.4个单位,但随着时间的推移,改性后赤泥颗粒中OH-有缓释的趋势;同比例(5%W/W)赤泥颗粒对镉污染土壤的形态分布影响在修复前期比赤泥粉小,在修复后期与赤泥粉基本相同甚至稍大,但两者对水稻生长影响不同:添加赤泥颗粒导致水稻增产18.3%,添加赤泥粉导致水稻减产33.3%;赤泥粉和赤泥颗粒均能抑制水稻对土壤中镉的吸收,添加量越高,抑制效果越明显;添加合适的赤泥颗粒能促进水稻的生长,反之抑制水稻的生长,通过试验,初步确定水稻生长状况最好的赤泥颗粒添加量为3%(W/W),此时离子交换态最大降幅为32.1%,残渣态最大增幅为13.7%,水稻增产37.35%,糙米镉含量减少43.8%,低于国家食品卫生标准限值(Cd≤0.2mg·kg-1)。

机制砂石粉和泥粉含量对C50箱梁混凝土性能的影响

通过分析机制砂的特点，研究机制砂中不同石粉和泥粉含量对C50箱梁混凝土的工作性、不同龄期的抗压强度及28d、56d抗渗性能的影响规律，并探究其作用机理。研究表明：机制砂中石粉和泥粉含量对C50箱梁混凝土的工作性、力学性能和耐久性能均有明显影响；机制砂C50箱梁混凝土中石粉的最佳含量为8％～12％；泥粉含量限制在2％以下为宜（MB值≤1．2）。

核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体的甲烷抑爆特性

为了获取新型经济、环保、高效的粉体抑爆材料,以制铝工业废料赤泥为原料加以改性作为载体,采用反溶剂-溶析法制备出具有核-壳结构的KHCO_3/赤泥复合粉体。通过20 L球形抑爆实验系统,测试新型复合粉体对甲烷爆炸压力参数的影响,并与单一赤泥粉体和KHCO_3粉体的抑制效果对比。结果表明:核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体具有更好的抑爆效果。其中,负载含量为30%的KHCO_3/赤泥复合粉体使9.5%的甲烷-空气预混气体的爆炸最大压力降低37.5%,最大升压速率降低93.2%,爆炸延迟时间大幅度延长。并对核-壳型KHCO_3/赤泥复合粉体的抑爆机理进行了讨论分析。

双歧杆菌冻干菌粉制备工艺的研究

优化双歧杆菌冻干菌粉的制备工艺及检测冻干菌粉在模拟人体胃肠环境中的耐受性和贮存稳定性,采用3种方法制备双歧杆菌冻干菌粉。方法1:双歧杆菌在牛奶还原培养基中的扩大培养液加入甘露醇作为保护剂制备冻干菌粉;方法2:双歧杆菌在PTYG培养基中的扩大培养液经低温离心得到菌泥,向菌泥中加入保护剂甘露醇、增量赋形剂脱脂乳粉制备冻干菌粉;方法3:同方法2得到菌泥,向其中加入保护剂甘露醇、包埋剂明胶及增量赋形剂脱脂乳粉制备冻干菌粉。由方法2得到菌粉活菌数较高,为1.31×1010CFU/g;经模拟胃肠环境处理后,活菌数仍保持在4.19×108CFU/g;对胃酸、胆汁酸具有很高的耐受力。经典加速实验证明由方法2制备的菌粉室温保存1年以上活菌数仍保持在107数量级,具有较好的贮存稳定性。

滑板磨制粉泥在滑板中的利用研究

为了研究滑板磨制粉泥利用的可行性,将经过干燥和碎化处理的滑板磨制粉少量取代或全部取代常用铝锆碳滑板生产配方中的预混粉,成型后的样块经200℃24 h干燥后,分别在电炉中裸烧(500℃3 h、1 000℃3 h)和在滑板生产线的匣钵中埋炭烧成(1 300～1 450℃)。通过检测不同条件热处理后试样的显气孔率、体积密度、质量变化率、线变化率、常温耐压强度、高温抗折强度及抗水化性能发现:用少量(质量分数1.9%～5.5%)的滑板磨制干粉泥部分取代滑板生产配方中的预混粉时,对滑板的性能影响较小;用其全部取代预混粉且加入铝粉和增强抗水化剂进行基质调节时,试样的各项性能接近甚至超过滑板生产试样的。可见,滑板磨制粉泥经干燥和碎化处理后,可作为优质微细粉原料应用于滑板生产中。

石粉对赤泥基注浆材料的影响机制

为明确石粉掺合料对地聚物材料的作用机理,以赤泥基注浆材料为研究对象,系统研究了石粉掺量和粒径分布对赤泥基注浆材料浆体性能、力学性能和微观结构的作用规律,并结合X射线衍射仪(XRD)、压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)等微观测试手段分析其作用机理.研究表明,结石体力学强度随石粉掺量的上升先增大后减小,当石粉的质量分数为5%时抗压强度最高,3 d时可达5.65 MPa,抗压强度提升幅度为18.94%,同时浆液泌水率上升幅度仅为9.85%,且28 d结石体孔隙率降低了18.35%,因此,5%为石粉在赤泥基注浆材料中的最佳质量分数.在石粉最佳质量分数条件下,随着石粉平均粒径减小,浆液凝结时间及泌水率均呈现下降的趋势;当石粉平均粒径达到8μm时,石粉“填充效应”和“成核效应”作用尤为明显,浆液黏度突升,且3 d和28 d试样强度分别提升了11.86%和10%,故石粉平均粒径越小,其对赤泥基注浆材料的提升作用越显著,赤泥基注浆材料的最佳粉料质量配比为赤泥47.5%,矿粉47.5%,石粉5%;微观分析证实,石粉在浆液水化历程中以物理特性参与其中,为Na2O–SiO2–Al2O3–H2O凝胶(N–A–S–H),水化硅铝酸钙凝胶(C–A–S–H)和水化硅酸钙凝胶(C–S–H)等凝胶提供成核位点,供地聚物凝胶沉淀和生长,加速浆液水化.