固化疏浚淤泥做堤防填筑材料的试验研究

固化疏浚淤泥作为堤防填筑材料,既解决淤泥的处置,又可解决堤防建设中填土的缺乏。用灰渣胶凝材料（HAS）固化淤泥并测试固化淤泥土的主要物理力学性质,发现掺6 %灰渣胶凝材料固化后的淤泥土,在自然堆积28 d后的液塑限达到60 %,有机质含量降低到2 %,淤泥由原来的有机质高液限黏土（CHO）变成高液限粉质黏土（MH）,其28 d的无侧限抗压强度普遍大于1.4 MPa,凝聚力c≥100 kPa,内摩擦角?＞35°,渗透系数小于10-6 cm/s,远高于提防填筑材料的标准,表明灰渣胶凝材料固化改性淤泥成为堤防填土是可行的。     

风积砂质高浓度胶凝充填材料性能与粉煤灰掺量关系分析

充填材料是决定煤炭充填开采效益、效率、效果的最主要因素。为了掌握风积砂质高浓度胶凝充填材料的性能变化规律,本文以粉煤灰的质量掺入比作为变量,试验研究和理论分析了粉煤灰对该充填材料性能的影响规律。结果表明,粉煤灰的适量添加可以提高充填材料的强度,大掺量导致强度相对降低; 泌水率随着粉煤灰掺量的增大总体上呈减小趋势,较大掺量试样泌水速率相对较低; 分层度随着粉煤灰掺量的增大线性降低; 凝结时间随着粉煤灰掺量增大呈现指数增大; 坍落度总体上随粉煤灰掺量的升高而增大,但大掺量会使其出现相对降低。分析认为,适量粉煤灰的掺入,使风积砂质高浓度胶凝充填材料的颗粒粒度、水分分布和水泥分散均匀,而使材料的强度和输送性能适度改变,但掺量过大会稀释胶结料和改变颗粒相对级配而导致性能下降。     

絮凝−电渗法联合治理淤泥质土试验研究

针对传统电渗法治理淤泥质土过程中排水效率低且治理后土体不均匀等问题,从改变软黏土颗粒自身持水特性角度出发,提出采用新型有机高分子材料阴离子型聚丙烯酰胺（APAM）联合电渗法治理淤泥质土的思路。利用自制的一维电渗固结试验装置,探究絮凝−电渗法联合作用机制以及不同絮凝剂掺入比对电渗排水加固效果的影响规律。试验结果表明：与传统电渗法相比较,絮凝剂 APAM 的掺入减少了软黏土颗粒表面的结合水膜厚度,使得淤泥质土的前期电渗排水速率和累计排水量显著提升,从而降低了电渗法的平均能耗系数;同时,絮凝剂高分子长链的“吸附架桥”作用增强了土颗粒的黏结力和絮凝沉积效果,有效缓解了电渗过程中细小黏粒迁移集聚而造成的阴极淤堵问题;治理后淤泥质土的抗剪强度大幅增高,土体的均匀性也得到了明显改善,且当絮凝剂 APAM 掺入比为 0.30% 时,土体的电渗排水固结效果最佳。     

聚氨酯固化海砂的静力特性试验研究

聚氨酯是一种高聚物,可以通过填充孔隙、胶结土颗粒的作用达到提高强度和整体性的目的。采用聚氨酯对海砂进行固化处理,设计无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验,分析不同胶凝时间和不同固化剂含量下固化海砂的强度特性和变形特性。试验结果表明,随着胶凝时间的增加,固化海砂的强度提高,在固化时间3 h时就可达到稳定强度的80%以上,并且在试验所采取的质量比范围内,质量比越高,固化效果越好;聚氨酯泡沫填充到孔隙中使颗粒之间的咬合力增大,增强了黏聚力;颗粒重排列的阻力增大,使得海砂抵抗变形的能力增加,峰值强度提高,静力特性发生明显变化。     

含砂量对水泥土强度影响的试验研究

天然软土尤其三角洲地区的淤泥或淤泥质黏土常含砂,以含细砂或粉细砂为主,系统研究水泥土强度与含砂量的关系,为水泥土性能改良、强度设计及水泥土搅拌法施工提供直接依据。选取珠江三角洲两处典型的淤泥、淤泥质黏土,按天然含水率配制试验用土,掺加不同含量的细砂制成含砂水泥土试件,养护到不同龄期,对其进行无侧限抗压强度试验,得到了水泥土强度与含砂量及其他关联影响因素关系的变化规律。主要结论是：细砂颗粒在水泥土中起到了细骨料的作用,有利于提高水泥土强度;考虑水泥土的含砂量、水土质量比、水泥掺入比和实际水灰比等因素,得到了含砂淤泥水泥土强度估算公式;在不含砂淤泥水泥土中掺入2 %干细砂时其强度约提高25 %,掺入15 %~25 %干细砂则可提高40 %~60 %。     

偏高岭土增强石灰-水泥固化淤泥的耐久性研究

淤泥富含有机质，分解后产生腐殖酸，进而影响淤泥固化效果。仅掺入12%水泥固化淤泥，当标准养护期超过60 d，其强度不增反减。联合掺入3%石灰和12%水泥，固化淤泥的pH值持续180 d处于10.5以上；无侧限抗压强度由750 kPa（养护期28 d）提升到1 500 kPa（120 d），说明借助石灰营造强碱性环境，可以提高水泥固化淤泥的强度；但养护到180 d后，其强度又降到1 250 kPa；钙离子浓度变化规律表明，这是由于腐殖酸溶蚀水泥和石灰的水化胶结物所致。借助偏高岭土卓越的火山灰反应能力，掺入3.0%偏高岭土，提升石灰（3%）?水泥（12%）固化淤泥的耐久性，发现180 d养护期内，其强度始终处于增长趋势，究其原因是偏高岭土富含无定形硅、铝氧化物，具有快速捕获氢氧化钙溶液中钙离子的能力，形成稳定的胶结物，而且不易受腐殖酸的侵蚀作用，证明偏高岭土能够有效提升石灰?水泥固化淤泥长期强度。     

矿渣胶凝材料固化软土的力学性状及机制

利用矿渣胶凝材料固化软土,既可利用工业废渣,又能减少水泥的用量。以矿渣胶凝材料固化黏土、砂土二种软土。发现矿渣胶凝材料加固软土的效果远好于水泥、石灰,其9 %掺量的固化土28 d的无侧限强度达到2.0 MPa以上,普遍高于15 %掺量的水泥固化土,且其28 d固化土的软化系数普遍高于90 %以上,固化黏土后CBR值远高于同掺量的石灰固化土。X衍射结构分析表明,矿渣胶凝材料水化时产生的高强难溶的矿物晶体是其固化软土效果好的主要原因。因此,矿渣胶凝材料是一种性能优异的软土加固材料。     

复合改性水玻璃固化黄土机理研究

对复合改性水玻璃溶液固化黄土进行了试验研究,并通过化学组成和矿物成分分析、微观结构分析探讨了复合改性水玻璃固化黄土的机理。试验结果表明:复合改性水玻璃固化黄土的强度有明显提高; X射线衍射图谱中密集低矮的非晶质物相峰群仍存在,但是部分矿物衍射强度比普通水玻璃固化的有所升高; SEM图像显示胶凝材料特有的裂纹减少,黏结比较紧密; MIP数据显示复合改性后孔隙表面积增大,最可几孔径减小。复合改性水玻璃溶液固化黄土的强度增加的机理在于:K+的加入使生成的聚合物增多,胶凝裂纹减少、黏结趋于紧密,促使了最可几孔径的减小和小孔隙的增多,强化了骨架颗粒的连接强度,并将骨架颗粒黏结成为一个空间网状整体,从而改善了土体的强度。     

武汉东湖淤泥早强固化试验研究

利用传统淤泥主固化材料水泥与辅助固化材料粉煤灰和石膏,通过组合配比对武汉东湖疏浚淤泥分别进行固化,基于无侧限抗压强度试验和三轴剪切试验,确定不同材料组合及配比下淤泥固化强度和特点。试验研究表明：在疏浚淤泥固化过程中水泥占主导地位,对固化效果影响最为显著;粉煤灰起到的作用相当于降低了淤泥初始含水率,表现在固化淤泥早期强度的快速提高;石膏有利于固化淤泥早期强度的形成,其作用持续于整个淤泥固化过程。随着含水率的增大,单纯水泥固化淤泥试样的应力-应变关系曲线由应变软化逐渐过渡到应变硬化模式,围压对固化淤泥强度的影响程度也随着含水率的增大而逐渐减弱,辅助固化材料的添加使原单纯水泥固化淤泥的应变硬化型曲线变为应变软化模式。不同含水率东湖疏浚淤泥固化材料最佳配比为水泥掺入比20%,粉煤灰为3倍的水泥量,石膏为30%的水泥量,该研究成果有助于武汉东湖底泥的治理以及疏浚淤泥排放场地的地基处理和环境整治。     

高含水率疏浚淤泥新型复合固化材料试验研究

基于传统水泥固化处理方法,提出了水泥-生石灰-高分子添加剂新型复合固化材料处理高含水率疏浚淤泥的新方法,以期快速降低淤泥含水率并提高固化淤泥的无侧限抗压强度,拓展水泥固化淤泥的含水率范围,达到高效廉价固化处理高含水率疏浚淤泥的目的。通过系列室内试验,探讨了该方法处理后高含水率淤泥的无侧限抗压强度变化规律以及各材料掺入比对强度的影响规律。研究结果表明,水泥掺入比低于7%的新型固化材料处理初始含水率2倍液限的高液限淤泥,早期强度大于0.5 MPa,28 d强度大于1 MPa;固化淤泥强度随龄期、水泥和生石灰掺入比的增大而增大;给出了考虑多因素多水平的无侧限抗压强度预测公式,预测值与实测值基本一致     

化学激发酸性矿渣粉胶砂性能试验研究

以28天最优配方激发酸性矿渣粉为胶凝材料进行试验,分析了质量浓度、灰砂比、减水剂掺量、搅拌时间4个因素对砂浆流动度、失水率、干缩率、抗压强度的影响规律,并且针对灰砂比这一因素将水泥与矿渣粉胶凝材料浆液性能进行了对比。最后选取了合适的比例进行正交试验来优化各因素组合,使砂浆综合性能达到最优。     

污泥处理的固化/稳定化技术研究进展

固化/稳定化（S/S）是目前比较有效的一种污泥处置技术,是通过向污泥中添加固化剂材料,与污泥发生一系列的物理化学反应,提高污泥的力学强度和稳定污泥中的重金属污染物,从而达到污泥安全处置和资源化利用的目的,因此,探索高效、低廉和低碳的S/S技术一直是该领域的重点。根据近些年来国内外学者对该领域研究所取得的成果,着重从污泥的种类、固化剂种类、主要技术指标、关键影响因素及固化/稳定化机理等几个方面总结了该课题的研究现状及进展。得到以下主要认识:污泥按来源可分为河湖污泥、市政污泥和工业污泥3大类,由于不同来源污泥成分差别很大,处置方式也不尽相同;对于污泥的S/S处理,常用的固化剂可分为无机和有机两大类,且无机固化剂占主导,目前最流行的是水泥和石灰,还包括一些工业矿渣、黏土等作为辅助材料;S/S的优劣主要通过两个关键技术指标进行评价:固化体的无侧限抗压强度及浸出毒性;污泥的固化/稳定化效果主要受初始含水率、养护时间、固化剂种类、掺入量、pH值和Eh值等因素的影响;固化剂及其产物在污泥中形成骨架,并通过物理化学作用与污泥颗粒胶结和填充大的孔隙,从而起到固化增强作用;固化剂及其产物主要通过物理包裹、沉淀和吸附作用,将污泥中的有害物质封闭在固化体内,从而达到无害化、稳定化目的。最后,针对目前污泥S/S技术研究的不足,提出了今后该课题的研究重点及方向,主要包括:改善污泥的前期脱水效率、进一步掌握固化体的变形特性、开发针对多种重金属离子的综合S/S技术、建立重金属离子固定/溶出模型和迁移模型、研发新型固化剂等。     

氯氧镁水泥固化淤泥力学特性及微观机制

将氯氧镁水泥(MOC)创新性地引入淤泥固化,通过无侧限抗压强度、固化体含水率、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱测定(EDS)等试验,研究了初始含水率、MgO/MgCl2摩尔比、养护龄期和MgO活性等复杂因素对淤泥固化效能影响及其驱动机制。结果表明:初始含水率越高,试样强度越低,中等含水率时MOC固化淤泥中出现针杆状的3相或5相晶体;随MgO/MgCl2摩尔比升高,试样抗压强度随之增加,水化产物从无定形凝胶逐渐转化为3相、5相和Mg(OH)2晶体;随养护龄期延长,固化淤泥强度总体呈上升趋势,28d前强度增长相对较快,28d后强度趋于稳定;养护后期,MgO/MgCl2摩尔比较高的试样表面易出现泛霜现象;MgO活性提高使得MOC固化淤泥试样含有更多有效活性组分,无侧限抗压强度更高,但MgO活性高低对水化产物演变规律并无显著影响。研究成果可为绿色、低碳MOC基胶凝材料研发及其在淤泥固化等土体加固领域中应用提供理论支撑。     

酸性矿渣粉活性激发剂配方试验研究

采用工业废弃物——酸性矿渣粉取代水泥作为胶凝材料,以激发酸性矿渣粉活性、提高砂浆综合性能、降低矿山充填成本为目的而进行试验研究,以抗压强度为指标,通过单一激发剂、复合激发剂激发酸性矿渣粉制成胶凝材料的试验,确定了激发酸性矿渣粉活性较好的激发剂,然后选取了4种激发剂进行正交试验,得出了3个不同龄期的最优激发配方。解决了酸性矿渣粉难被激发利用的问题。     

流态地聚物固化土强度特性及其强度预测

地聚物胶凝材料能够替代水泥基胶凝材料作为固化剂应用于狭窄肥槽回填等工程问题中,有效降低水泥生产过程中的污染及能耗,但目前对于流态地聚物固化土胶凝材料的研究较少。采用3种新型绿色胶凝材料联合碱激发剂固化工程渣土形成流态地聚物固化土,通过对比其无侧限抗压强度,探究每种胶凝材料对于固化土强度特性的影响,同时建立强度预测模型,分析不同因素对于强度的影响程度。研究结果表明：固化土的强度随着碱激发剂模数的增加先提高后降低;固化土强度随着高炉矿渣（GGBS）、粉煤灰、稻壳灰掺量的增加均呈上升趋势,随着稻壳灰粒径的增长呈下降趋势;碱激发剂模数增至1.2、GGBS掺量增至10%、粉煤灰掺量增至8%和稻壳灰掺量增至11%时,固化土强度提升最为显著;强度预测模型预测结果的平均相对误差仅为5.57%,预测结果较为精准;预测模型中各层权值的计算结果表明养护龄期对于固化土强度影响最大,稻壳灰粒径影响程度最小。研究结果可以为固化土在实际工程的应用提供理论支持。     

A geoenvironmental application of burned wastewater sludge ash in soil stabilization

This paper studied the use of burned sludge ash as a soil stabilizing agent. The sludge ash was obtained from a public wastewater treatment plant, and it was burned at 550 °C. Different percentages of burned sludge ash were mixed with three different types of clayey soil. A laboratory study consisting of Atterberg’s limits test, unconfined compressive strength test, standard proctor density test, and swelling pressure test were carried out on samples treated with burned sludge at different percentages by dry weight of the clayey soils. The results show that the addition of 7.5 % of the burned sludge ash by the dry weight of the soil will increase the unconfined compressive strength and maximum dry density and also decrease the swelling pressure and the swell potential of the soil. The addition of percentage higher than 7.5 % by dry weight of the soil decreases both the maximum dry density and the unconfined compressive strength; as a result it showed less effectiveness in stabilizing the soil. The conclusion of this research revealed that the burned sludge ash can be used as a promising material for soil stabilization.     

Early Intervention on the Properties of Steel Slag at High Temperature by Modifier Compound with Tailings: A Feasible Way for Comprehensive Utilization of Solid Wastes

Steel slag, a by-product of the steel production industry reaches 10%–15% of crude steel output (Motz and Geiseler, 2001). Their main application lies in the field of building materials due to some containing cementitious components, such as dicalcium silicate (C2S) and tricalcium silicate (C3S) (Waligora et al., 2010). However, blended cements with steelmaking slag show low early hydration activity, low compressive strength and bad durability because steel slag generates above 1600 ℃ with the tense and large grain size crystals, consisting of low content of C2S and C3S and high proportions of f-CaO and f-MgO compared with cement clinker.     

干燥脱水过程中纤维加筋固化淤泥的强度特性

淤泥是一种天然含水率高且力学性质极差的固体废弃物,采取有效的技术方法进行快速脱水和增强可以实现淤泥资源化和高效利用。选取离散短丝聚丙烯纤维作为加筋材料,水泥和粉煤灰作为固化材料,通过开展无侧限抗压试验,研究了纤维加筋固化淤泥在干燥路径中强度的变化,并分析了干燥过程中不同目标含水率状态(分别为45%,40%,35%,30%,25%,20%,15%,10%和5%)和纤维掺量(0~0.8%)对加筋固化淤泥强度的影响机理。结果表明:①纤维的加入能有效提高固化淤泥的峰值强度和残余强度,且强度值随纤维掺量的增加呈现先上升后下降的趋势,最优纤维掺量为0.1%;②干燥脱水过程中,试样的无侧限抗压强度随含水率的减小近似于线性增加,破坏形式由塑性破坏逐渐向脆性破坏过渡,而纤维的加入可以有效抑制试样的脆性破坏,提升试样的韧性;③纤维加筋对固化淤泥强度的贡献随含水率的减小而逐渐增加,根本原因是纤维—淤泥界面作用力在低含水率条件下能得到更佳的激发。