盾构淤泥质废弃黏土氧化镁固化-碳化试验及碳化机制研究

盾构隧道施工产生的废弃土面临堆放、运输及处理等难题,将原材料丰富、生产耗能少、环境友好的MgO用于废弃土固化处理是一个值得探索的方法。通过改变MgO掺量a_(m)、养护龄期T、碳化时间H研究MgO固化-碳化淤泥质废弃黏土界限含水率w、无侧限抗压强度q_(u)、弹性模量E_(50),结合微观形貌及矿物成分变化规律探讨其固化-碳化机制。结果表明:MgO固化-碳化具有明显的加固土体效果,加固效果随a_(m)、T呈先上升后趋于稳定的趋势,随H呈先上升后下降的趋势;不同a_(m)、T下,碳化4h会使土体塑性指数I_(P)降低57%以上,土体可塑性显著下降;不同a_(m)和T的固化-碳化土q_(u)均在H为4h时取得峰值,最高可达1.4MPa,比碳化前强度提升了220%~350%;固化-碳化反应对土体的E_(50)提升受a_(m)影响较大,当a_(m)超过9%时,碳化4h试样的E_(50)增幅在500%左右;MgO固化-碳化过程中水化产物、碳化产物不断生成和发育,形成网状、花朵聚集状的形貌,填充土颗粒间的孔隙,增强了土颗粒间的胶结作用,土体结构更为密实。该研究为长三角地区土压盾构产生的淤泥质废弃黏土的固化-碳化处理与再利用提供了思路。

钢渣不同矿物的加速碳化

钢渣中较高的氧化钙含量赋予其较好的碳化能力。本文用QXRD(quantitatively X-ray diffraction analysis)分析了钢渣的主要矿相,并合成了β-C2S,γ-C2S,镁蔷薇辉石(Ca3Mg(Si O4)2),尖晶石(Ca4Si2O7F2),黑钙铁矿(Ca2Fe2O5),钙铁石(Ca4Al2OFe2O10)等矿物。将各矿物在8 MPa下压制成型制成20 mm×20 mm×20 mm的立方体,在99.9%CO2,0.2MPa压力下加速碳化2 h。通过QXRD,TGA(thermogravimetric analysis),FT-IR(fourier transform infrared spectrometer)和SEM(scanning electron microscope)对碳化产物进行分析。结果表明,氢氧化钙吸收二氧化碳的量最大;γ-C2S,β-C2S,镁黄长石,镁蔷薇辉石和尖晶石固碳量逐渐减少。抗压强度与固碳量并不呈正相关关系,因此提出了不同矿物碳化的比强度(K)来表征单位质量CO2提供的抗压强度。β-C2S的K值最大,氢氧化钙K值最小。钢渣吸收的CO2量,抗压强度和K值都介于单矿物之间。除了γ-C2S和镁黄长石分别存在少量的球霰石和文石,所有单矿和钢渣碳化的产物为方解石。用QXRD和TGA的方法对碳酸钙进行定量分析,QXRD所得结果稍小,可能是由于碳化产物中存在少量非晶相碳酸钙。不同矿物碳化后方解石的颗粒尺寸,形貌均不同,这也对抗压强度影响。

3%与20%CO_2体积分数下混凝土加速碳化试验研究

选取CO2体积分数为3%和20%进行加速碳化试验,比较分析了2种情况下单掺粉煤灰、矿粉混凝土及二者复掺混凝土碳化深度及碳化速率系数随碳化龄期的变化规律.结果表明:在3%CO2体积分数下进行加速碳化试验,不但能较好地反映普通混凝土的自然碳化规律,而且能对水胶比相同矿物掺合料不同的混凝土碳化性能进行有效区分,但试验时需要适当延长碳化龄期;采用20%CO2体积分数进行加速碳化试验,并不能有效区分水胶比相同矿物掺合料不同的混凝土的碳化性能.

绿色生态混凝土碳化降碱技术研究

绿色生态混凝土的碱度是决定植物生长性的关键因素.分别采用快速碳化和自然碳化两种方法,研究掺加不同掺量矿物掺合料的绿色生态混凝土的碱度和抗压强度的变化规律.试验结果表明:随着碳化龄期的增加,绿色生态混凝土的pH值逐渐降低.快速碳化比自然碳化成果更为显著,快速碳化28d后的pH值降低至8.9,而抗压强度有小幅增强.当矿物掺合料掺量增加到30%,绿色生态混凝土经快速碳化后pH值降低幅度更大,其中粉煤灰效果更好.因此,适量矿物掺合料与快速碳化耦合的降碱技术是可行的,为绿色生态混凝土的推广应用提供了科学的技术指导.

无机填料对石头纸阻燃性能和力学性能的影响

通过熔融混炼制备石头纸,研究了不同的无机填料和Mc A阻燃剂复配对石头纸阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,在未添加阻燃剂时,石头纸的阻燃性能为:滑石粉石头纸>硅灰石石头纸>碳酸钙石头纸。当添加32%硅灰石和40%Mc A时,石头纸的氧指数为29.8%,UL-94垂直燃烧等级达到V-0级(0.8 mm)。碳酸钙石头纸最大拉伸强度达到9.9 MPa,比硅灰石石头纸和滑石粉石头纸的最大拉伸强度分别高出30.3%和26.9%。石头纸中的纤维状或片状网络结构是石头纸具有较强拉伸强度的根本原因。

论代用纤维在石棉水泥工业中的应用现况与前景

作者对四类石棉代用纤维,即纤维素纤维、化学纤维、人造矿物纤维与碳纤维的工艺性能和物理、力学性能进行了评介并论述了国内、外石棉水泥工业中石棉代用纤维的使用现况。在此基础上作者对于在我国今后如何进一步发展少石棉与无石棉纤维水泥制品提出了建议。

钢渣加速碳化制品的耐高温性能研究

为开发钢渣用于高温环境的潜力,最大限度地提高钢渣的综合利用率,通过强度试验、热重分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)等测试手段探讨了钢渣加速碳化制品承受不同高温后的抗压强度、矿物相演变和微观结构。结果表明:钢渣加速碳化制品在200~600℃范围内的高温处理下,抗压强度得到提高,在400℃时达到最大值,为72.4 MPa,较初始强度提高20.5%,钢渣中硅酸钙在高温下进一步发生水化,其水化产物增强了基质连接。当温度达到800℃时,钢渣性能发生劣化,强度降低了90.7%,碳酸钙质量分数由24.1%降低至1.6%,而总质量损失可达19.67%,吸水率大幅度提高,且出现贯通试块的裂缝。钢渣加速碳化制品与普通水泥基材料相比,耐高温性能有所提升,但在800℃时并无明显优势。

二氧化碳矿物封存技术研究进展

碳捕集与封存技术是应对全球气候变化、减少大气中CO2的重要手段。CO2矿物封存是其中一种最安全、永久且环保的封存方式。本文从矿物封存原理、反应原料、工艺路线及影响因素等方面进行综述。研究表明,CO2矿物封存受压力、温度、pH值、粒径以及原料等因素影响较大;不同工艺的碳封存能力及运行成本不同,其中湿法碳化工艺最具工业化应用前景;众多碳封存原料中,工业碱性废弃物反应活性高、成本低、易获取,是较理想的碳封存原料;矿物封存虽然前景广阔,但目前仍处于实验阶段。本文为应对气候变化技术的选取提供了参考。今后的研究应从以下几个方面加强:提升CO2分离提纯技术,改进碳化封存工艺,加快矿物碳化速率,降低碳捕捉与封存成本,推动矿物封存技术实现大规模商业化应用。

人造革、合成革耐候老化测试研究

主要研究了人造革、合成革的实验室加速老化试验方法。介绍了材料耐候老化测试机理,包括实验室加速老化测试主要因素和三种主要耐候测试方法,以及聚氯乙烯人造革和聚氨酯合成革产品在设定试验条件下的耐候老化试验情况,最后对人造革、合成革耐候老化测试的方法进行了评价。