污泥固化材料优选试验研究

针对污泥固化材料种类繁多,各种材料互相组合时对固化污泥强度所起作用不明确问题,通过正交试验,研究常用的硅酸盐固化材料、碱性固化材料和黏土系辅助材料共同组合时对固化污泥强度的影响规律。结果表明,常用的各种系列污泥固化材料中硅酸盐固化材料和碱性固化材料对固化污泥强度形成起主要作用,碱性固化材料对固化污泥早期强度的形成具有重要作用,硅酸盐固化材料的作用到后期会明显的表现出来,黏土系辅助材料在添加后主要起系数和构建无机骨架的作用。     

活性MgO碱性激发粒化高炉矿渣固化黏土的抗硫酸盐侵蚀试验研究

通过系列室内试验,研究了硫酸盐长期浸泡环境下GGBS-MgO固化黏土的物理和力学性质及微观特征变化规律,并与水泥固化黏土进行对比,揭示了GGBS-MgO固化黏土抵抗硫酸盐侵蚀的机制。与水泥固化黏土相比,硫酸盐浸泡条件下GGBS-MgO固化黏土表面完整度较好;质量变化率在浸泡120 d时仅为水泥固化黏土的0.25倍;固化黏土体pH略小于同期水泥固化黏土;浸泡初期GGBS-MgO固化黏土强度增长达20%,同周期时无侧限抗压强度较水泥固化黏土高15%～80%。X射线衍射试验（XRD）表明,硫酸盐侵蚀下GGBS-MgO固化黏土中水化硅酸钙（C-S-H凝胶）的峰值高于水泥固化黏土,而钙矾石（AFt）的XRD图谱峰值明显低于水泥固化黏土。电镜扫描试验结果表明,两种固化黏土中钙矾石形态明显不同：钙矾石在水泥固化黏土中以团聚型晶体存在,可具较强膨胀性,而在GGBS-MgO固化黏土中则以细短形态分布于颗粒间,可有效填充试样孔隙,使其具备良好的抗硫酸盐侵蚀能力。     

固化有机质淤泥试验研究

淤泥固化技术是淤泥资源化的一个重要方法。当采用水泥基材料对有机质淤泥固化处理时,淤泥中的有机质严重影响了淤泥固化的效果。对此,笔者进行了固化有机质淤泥的试验研究,在分析有机质对淤泥固化效果影响机理的基础上,掺加不同外加剂改善有机质淤泥的固化效果,试验结果发现,碱性剂的加入会导致有机质的溶解,削弱淤泥的固化效果,粉煤灰的加入削弱了有机质对水泥水化的阻碍作用,有效提高了固化体的强度,采用水泥一粉煤灰一硫酸钠复合固化材料大幅度提高了固化淤泥的短期强度和长期强度,粉煤灰的加入提供了大量的钙离子,其掺量越大,固化淤泥无侧限强度后期增长率越大。     

固化盐渍土核磁共振微观特征

采用核磁共振技术,对不同配比的水玻璃、石灰+粉煤灰及石灰+粉煤灰+水玻璃的固化盐渍土的微观特征进行检测,结合无侧限抗压强度试验,分析了各固化方案的盐渍土固化效果,讨论了强度成因的微观特征机制。结果表明,不同固化土的孔隙特征有较大差异。石灰+粉煤灰固化盐渍土大孔隙减少;石灰+粉煤灰+水玻璃固化盐渍土孔隙总体积减少,但同时有大孔隙生成;水玻璃固化盐渍土孔隙总体增多,但随水玻璃浓度增大,孔隙体积有所减小。石灰+粉煤灰+水玻璃固化盐渍土抗压强度远大于其他固化方案,但是其孔隙结构并不是最优,说明颗粒间的胶结情况对固化效果的影响远大于孔隙特征。     

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。     

有机质含量对淤泥固化效果影响的试验研究

淤泥固化技术是淤泥资源化利用的一个重要方法,而有机质对淤泥固化效果的影响是淤泥固化技术研究中的重要课题。在淤泥固化的试验研究中发现有机质含量对淤泥固化的效果有着显著影响。通过对不同有机物含量的固化试验揭示了该种影响的规律,发现淤泥中的有机质存在着一个极限含量4.3 %,当超过这一极限含量后,有机质量的增加不再对固化效果产生更大的影响。根据这一研究结果,提出了对于高有机质淤泥采用水泥-石膏进行固化的方法。     

钾盐和磷酸盐对固化土早期强度的影响研究

利用土壤板结原理,通过对硫铝酸盐水泥固化土无侧限抗压强度试验和水稳定性试验,探讨钾盐、磷酸盐对其早期强度的影响规律;通过X射线衍射（XRD）对固化土的物相成分进行了分析,探讨钾盐、磷酸盐影响固化土强度的变化内在机制。试验结果表明,钾盐、磷酸盐对固化土强度提高的阈值为0.6%,当盐掺入量低于该阈值时,固化土强度会随着盐掺量的增加而提高,当盐掺入量超过该阈值时,固化土强度会逐渐降低。盐掺入量不超过2%时,掺盐固化土水稳定性与未掺盐固化土差不多,7 d固化土软化系数基本保持在70%以上,但掺入K2SO4的固化土水稳定性较差,软化系数在60%左右。生成高强难溶具有膨胀性的矿物晶体是掺盐固化土早期强度提高的主要原因,但盐掺入量过高,固化土中矿物晶体过多膨胀作用,破坏固化土结构,而使固化土早期强度降低。     

有机质固化土的强度及微观结构试验研究

通过无侧限抗压强度试验对比分析了有机质含量、水泥和石膏掺量对水泥固化土和XGL2005固化土强度形成规律的影响。分析结果表明,XGL2005固化土的强度均不同程度地高于水泥固化土的强度,而且强度增长也快于水泥固化土。结合抗压强度试验和扫描电镜试验分析了固化土微观结构变化和强度发展之间的对应关系。     

生物化学作用对污泥固化体渗透性的影响

通过固化技术降低污泥的透水性,可以减少二次污染的风险,但是外界生物化学条件的改变会引起污泥固化体渗透性的变化。针对这个问题,采用强化污泥固化体所处的生物化学条件的方法,进行了不同酸性渗透液以及微生物激活环境下固化体渗透性的试验。试验结果表明,提高污泥固化水平可以显著降低污泥的渗透性,但是酸性环境下固化体的透水性将增加;污泥固化体渗透性的改变,不仅取决于酸性渗透液总的渗透量,也受酸的强度的控制;微生物的活动能够明显降低污泥固化体的透水性。     

滨海盐渍土的固化方法及固化土的偏应力-应变

滨海盐渍土可使用水泥、石灰、粉煤灰和高分子材料SH固土剂单独及联合固化,以提高土的强度、抗变形能力和水稳性。为研究各种固化方法固化盐渍土的抗变形能力和偏应力-应变特征,通过三轴UU压缩试验得到盐渍土和6种固化盐渍土的偏应力-应变曲线。曲线显示：水泥＋石灰类固化土呈应变软化型、石灰＋粉煤灰类固化土呈应变软化型、石灰类固化土呈应变硬化型。掺入SH固土剂,提高了固化土的浸水前后的强度,同时也增强了固化土的水稳性。掺入SH固土剂使固化土达到偏应力峰值所需的应变增加,即抗变形能力增强;0.9%SH固土剂+12%石灰+36%粉煤灰固化土具有适中的强度、良好的弹性变形和水稳性的优点,作为轻质路堤填料使用,还可减少滨海地区软土路基的沉降量,这使其成为滨海盐渍土的6种固化方案中的最适宜方案。     

土性对工程泥浆固化强度影响规律及微观机理

本文开展了一系列不同液限高分子吸水树脂固化工程泥浆无侧限抗压强度试验, 探讨了泥浆土液限对固化效率的影响规律, 对比研究了掺入高岭土对泥浆固化强度的改进程度, 最后基于XRD和SEM试验揭示了液限和高岭土对固化泥浆强度影响的微观机理。结果表明: 随着泥浆土液限的增大, 固化泥浆土强度逐渐降低, 固化效率随着泥浆土液限增大显著衰减, 当液限增加10%, 固化泥浆土强度qu平均减少48.2%。然而高岭土的掺入则显著提升了固化泥浆土的强度, 并且强度增长率随着龄期逐渐增大, 对于龄期为90天时, 增加40%高岭土能够提升固化泥浆土强度qu 1.17倍。微观结构试验表明泥浆土液限变化对水化产物产量的影响较小, 固化泥浆土强度随泥浆土液限减小主要是由于固化泥浆土孔隙随着泥浆土液限增大而增多, 使得微观结构松散从而导致强度降低。高岭土的掺入则显著提升了固化泥浆土的水化产物产量, 增强了固化泥浆土胶结强度, 从而提升了固化泥浆土强度。因此, 在实际工程中, 一方面可以通过调配泥浆土液限来提高固化效率; 另一方面可以通过掺入高岭土或者一些高岭土基废弃物(如高岭土尾矿)来提高固化强度, 实现“以废制废”绿色环保的理念。     

镁质水泥固化淤泥一维压缩特性研究

采用低碳、环保的镁质水泥对淤泥进行固化处理,结合一维压缩试验研究了不同龄期下固化淤泥的压缩特性。首先开展了不同养护龄期下镁质水泥固化淤泥一维压缩实验,结果表明:固化淤泥的e-p曲线与淤泥变化趋势类似,而且随着养护龄期的增加,固化淤泥的孔隙比e逐渐减小。因此,镁质水泥对固化淤泥的孔隙有很好的填充效果。与此同时,固化淤泥的压缩系数随养护龄期呈指数减小趋势,根据压缩系数与龄期之间的函数关系,对太沙基一维固结理论进行修正,建立符合镁质水泥固化淤泥压缩特性的一维固结模型。     

固化淤泥压缩特性的试验研究

淤泥固化技术在国内已经进入到工程应用阶段,明确固化淤泥的压缩特性对于指导淤泥固化工程的设计具有重要意义。通过单因素试验方案对不同初始含水率、不同水泥添加量、不同养护龄期的固化淤泥的压缩特性进行了研究。结果发现,固化淤泥压缩特性的最大特点是存在固结屈服应力,当荷载小于固结屈服应力时固化淤泥的压缩性非常小,而固化淤泥屈服之后的压缩性是屈服前压缩性的20倍以上,并且远大于未处理淤泥的压缩特性。淤泥本身是高压缩性的土,固化处理以后变为中等压缩性和低压缩性的土体。固化淤泥的固结屈服应力随水泥量增加线性增大,龄期越长、含水率越低固结屈服应力越大。固化淤泥的这种在固结屈服应力处发生突变的压缩特性和天然沉积结构性土类似,可以用双对数压缩模式来表示固化淤泥的这种压缩特性。     

土样矿物成分对固化土抗压强度增长的影响

通过人工制备物理力学性质相同而矿物成分不同的土样,考察相同水泥掺量的固化土抗压强度随土样矿物成分的变化,测定相应固化土孔隙液中主要离子浓度,并进行热力学计算,结果表明土样矿物成分,特别是蒙脱石,影响固化土孔隙液中Ca(OH)2的浓度,进而影响固化土抗压强度。在相同的水泥掺量作用下,含蒙脱石的固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和,随着土样中蒙脱石含量的减少,固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度增加,水泥水化生成的胶凝性水化物的量也相应地增多,固化土抗压强度增量也随之提高;当固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度达到饱和,土样矿物成分基本不影响固化土抗压强度。并在此基础上使用碱性外掺剂调整固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度,试验结果表明：使用碱性外掺剂可以改变固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度,减小甚至消除土样矿物成分对固化土孔隙液Ca(OH)2浓度的影响,提高固化土抗压强度。     

吹填土固化处理试验对比分析

采用固化的方法对吹填土进行固化处理,通过室内实验对固化剂不同掺入比的吹填土进行击实试验,得到不同龄期固化土的无侧限抗压强度.实验结果表明,随着固化剂掺入比的增加,固化后吹填土的强度和弹性模量均有较大的提高;根据压缩实验得到固化土的应力应变关系,并对故固化土的破坏模式进行了定性分析.     

冻融作用下三类纤维加筋固化土的抗压抗拉性能

合成纤维、矿物纤维和植物纤维加筋土,增强了土的强度和抗变形性能。开展冻融作用下的无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究聚丙烯纤维、玄武岩纤维和棕榈纤维加筋石灰固化土的抗压和抗拉性能随冻融次数的变化规律。结果表明：未冻融和冻融环境下,聚丙烯纤维加筋固化土、玄武岩纤维加筋固化土和棕榈纤维加筋固化土的最优质量加筋率分别为0.2%、0.2%和0.4%。随冻融次数增加,三类纤维加筋固化土的抗压强度和抗拉强度均呈阶段性下降,纤维加筋固化土的破坏应变均大于石灰固化土。冻融作用下,聚丙烯纤维加筋固化土的抗压强度、抗拉强度和抗变形性能均优于另两类加筋固化土。纤维与土颗粒间的界面作用力和纤维对土的空间约束作用,增强了土的冻融耐久性。对比三类纤维加筋固化土的试验结果,聚丙烯纤维加筋固化土的抗冻融性能最优。     

中低放固体废物处理

本文介绍了中低放固废物处理的常用方法－减容和固化，核废物的减容主要通过压缩和焚烧来实现的，而固化则主要包括水泥固化、沥青固化和聚合物固化３种方法，通过减容和固化，将核废物转变成易于管理的废物形式，确保核废物的安全管理。     

光固化软管内衬修复技术国产化研究与应用

研究紫外线固化软管内衬修复技术和设备。结合传统热固化软管内衬修复技术和深层辐射固化理论,对光固化树脂胶黏剂配方、浸渍树脂软管结构、紫外线固化工艺和设备进行试验和设计。研制出了管道内衬修复用光固化树脂胶黏剂配方,设计了软管结构,确定了紫外线灯的波长、功率、辐射时间等主要工艺参数与软管口径、壁厚的关系,设计制造了紫外线固化灯组和监控设备及辅助机具。经过试验研究、样品检测和工程实际应用,紫外线固化软管内衬修复技术是排水管道非开挖内衬修复的理想选择,内衬管样品力学性能检测结果超过国外同类标准指标。     

水玻璃基淤泥固化土力学性质试验研究

为解决淤泥固化及其资源化利用的问题,以宁波地区淤泥为研究对象,利用水玻璃基淤泥固化剂制备固化土,通过室内试验、固化机理分析和现场试验研究固化土的力学性质。室内试验给出了无侧限抗压强度和压缩模量随固化剂掺入比改变的规律,并指出存在最佳掺入比为7%;固化机理分析表明随着固化剂掺入比增加,固化土颗粒由鳞片状或条块状向团块状变化,团块体积呈增大趋势,固化土孔隙率小幅增大,中值孔径亦小幅增大,固化土由黏性土向粉土化转变;现场试验取心土样无侧限抗压强度约为室内试验值的70%。结果表明,水玻璃基淤泥固化剂加固淤泥土方案切实可行。     

SH固土剂对滨海盐渍土的固化作用评价

为评价SH固土剂的固化作用及对盐渍土的固化效果,分别完成了固化前后蒙脱石、高岭石、石英砂、盐渍土的X射线衍射与红外光谱测试、4种固化土的实体显微镜和偏光显微镜观察、固化前后盐渍土的扫描电镜微观观察,以及固化盐渍土的力学性能测试与冻融实验。实验结果表明:4种固化土的X射线衍射谱图和红外光谱图与固化前的吻合;各固化土的矿物成分没有发生改变,SH固土剂的官能团与黏土矿物均未发生化学键的结合,没有生成新相物质;SH固土剂干燥后形成弹性立体丝网,将土颗粒黏结在一起,提高了固化土的强度;固土剂填塞部分孔隙,减小了土的孔隙度;SH固土剂包裹土颗粒,增强了土的憎水性。固化盐渍土的力学性能测试和冻融实验结果证实,掺加SH固土剂提高了土的强度与抗变形性能、水稳性、抗渗性和抗冻融性能。SH固土剂与黏土矿物及盐渍土未发生化学反应,固化土力学性能的提高为固土剂的物理作用所致。