医疗垃圾焚烧飞灰的水泥固化效果实验

为检验医疗垃圾焚烧飞灰的水泥固化处理效果,对不同飞灰/水泥配比下水泥固化体的凝结时间、抗压强度、重金属浸出毒性等特性方面进行了实验研究.结果表明:掺60%飞灰的水泥固化体终凝时间长达63 h,超出48 h的限值;掺40%飞灰、60%飞灰的水泥固化体7 d的抗压强度仅为0.187 MPa、0.16 MPa,未达到0.2 MPa的要求值;掺40%飞灰、60%飞灰的水泥固化体中Pb的渗沥浓度分别为5.634 mg/L、6.032 mg/L,均超过5 mg/L的限值.根据本实验结果,医疗垃圾焚烧飞灰水泥固化中水泥掺量宜在70%左右,若按照目前国内生活垃圾焚烧飞灰水泥固化工艺的配比(水泥掺量40%以下),各项固化指标均不能达到填埋要求.     

多因素对聚合物水泥基功能梯度混凝土抗压强度的影响

针对功能梯度混凝土在地下工程中的应用问题,研究了多因素(水胶比、粉煤灰掺量、硅粉掺量、聚丙烯酸酯乳液)作用对聚合物水泥基混凝土抗压强度的影响,确定了各因素对聚合物水泥基混凝土抗压强度变化的影响程度,并加以定量化表征,提出了多因素共同作用影响聚合物水泥基混凝土抗压强度变化的偏最小二乘二次多项式回归分析模型。结果表明:在试验拟定的影响因素中,聚合物水泥基混凝土抗压强度存在最大值,各因素对聚合物水泥基功能梯度混凝土抗压强度的影响程度以水胶比最大,其次是聚丙烯酸酯乳液、粉煤灰掺量,硅粉掺量最小。最佳因素水平组合为水胶比0. 22、粉煤灰掺量25%、硅粉掺量5%、聚丙烯酸酯乳液6%。     

沸石基地聚合物固化核素Sr~(2+)的性能及机制

"沸石原位转化地聚合物固化核素"可实现中低放射性核废液"吸附浓缩-固化"处置的一体化。该文在研究水玻璃模数、碱灰比和偏高岭土掺量对沸石基地聚合物抗压强度影响的基础上,探讨了沸石基地聚合物固化模拟核素锶Sr2+的性能及机制。研究结果表明,水玻璃模数在0.8~1.5时有利于制备出高强度的地聚合物;偏高岭土中硅铝成分活性大于4A沸石,但添加过量偏高岭土使反应体系硅铝比减小,反而导致其强度降低;地聚合物固化体性能优良,28d抗压强度为19 MPa;固化体在酸性和中性介质中42 d的浸出率和累积浸出分数均低于国家标准。X射线衍射(XRD)分析表明,Sr2+取代部分原料中的Na+进入地聚合物中,发生了吸附固化和胶凝相的物理包裹。红外(IR)分析表明,模拟核素锶可能通过化学键的形式进入地聚合物的三维网络结构实现固化。X射线光电子能谱(XPS)分析进一步表明,锶与含硅官能团发生了反应,促进了硅酸的聚合作用。     

不同外加剂改性水泥土强度特性及细观结构分析

以粉煤灰、硅灰、石膏作为外加剂,与杭州典型工程粉质黏土和水泥混合制作改性水泥土,通过室内无侧限抗压强度试验研究了外加剂种类和掺量及养护龄期对改性水泥土强度的影响,并通过扫描电镜试验从微观角度阐释其强度变化规律的成因.研究结果表明：粉煤灰、硅灰、石膏三种外加剂对水泥土强度特性的改善效果从高到低依次为硅灰、石膏、粉煤灰;不同外加剂改性水泥土强度主要增长期均在14 d左右;以掺量为10%的硅灰和掺量为21%的水泥制作的硅灰改性水泥土在28 d养护龄期的强度最优,为8.11 MPa;未掺入外加剂的水泥土在微观上呈针尖状聚合结构,外加剂可通过填充针尖状聚合结构缝隙使水泥土形成稳定且更为致密的空间网状结构来提升水泥土的强度.     

模拟高盐、高碱中低放废液水泥固化体的浸出性能

针对高盐、高碱中低水平放射性废液的特性,研究了掺合料的种类、掺量对水泥固化体Sr~(2+),Cs~(2+)的浸出性能的影响。结果表明,矿渣和粉煤灰同时掺入,对降低Sr~(2+)的浸出率较为明显;沸石、凹凸棒石的掺入,对降低Cs~+的浸出率显著。当硅酸盐水泥:矿渣:粉煤灰:沸石:凹凸棒石=4:2:2:1:1时,42 d Cs~+的累积浸出率仅为未含掺合料时的15.2%。浸出液的电导率表明,矿渣、粉煤灰、沸石、凹凸棒石的掺入对废液中的可溶性盐固化有利。用掺有矿渣、粉煤灰、沸石、凹凸棒石的硅酸盐水泥固化模拟高盐、高碱中低水平放射性废液时,固化体中Sr~(2+),Cs~+的浸出率可以满足GB14569.1-2011的要求。     

基于混料实验研究矿物外加剂对氯氧镁水泥性能的影响

目的研究矿物外加剂对氯氧镁水泥(简称镁水泥)强度和耐水性的影响,以解决镁水泥耐水性差、浸水后强度严重损失的问题.方法以粉煤灰、硅灰和铁尾矿为矿物外加剂,利用SEM和XRD观察分析改性后的镁水泥的微观结构和相组成;运用单纯形重心混料设计分析矿物外加剂复掺对镁水泥抗压强度和软化系数的影响;通过回归模型分析矿物外加剂对MgO-MgCl_2-H_2O三元体系抗压强度和软化系数影响的显著性.结果随着粉煤灰掺量的增加,镁水泥的抗压强度逐渐降低,软化系数逐渐提高;随着硅灰掺量的增加,镁水泥抗压强度逐渐降低,软化系数先升高后降低,当硅灰掺量为15%时,软化系数为0.85;随着铁尾矿掺量的增加,镁水泥抗压强度基本保持不变,软化系数降低;当m(粉煤灰)∶m(硅灰)=0.51∶0.49时,镁水泥抗压强度为39.99 MPa,软化系数为0.73.结论矿物外加剂能有效地改善镁水泥的耐水性,提高软化系数;矿物外加剂对镁水泥的改性机理基本相同;混料设计能够有效的分析复掺条件下各组分对镁水泥性能的影响.     

外加剂对水泥固化铁矾渣性能的影响

在硅酸盐水泥熟料中加入铁矾渣,制备成胶凝材料.分别以粉煤灰沸石、硫化钠和粉煤灰为外加剂,研究其对水泥固化体强度和浸出毒性的影响.在胶凝材料中铁矾渣加入量为60%时,加入沸石、硫化钠为稳定剂,均可提高重金属离子的稳定性,不同固化体的浸出毒性值均低于国家标准.在胶凝材料中加入粉煤灰,粉煤灰掺量增加,固化体强度下降,不同固化体的浸出毒性值也均低于国家标准.     

固化重金属离子用地质聚合物基体的制备及其离子相容性

以改性钠水玻璃激发粉煤灰、偏高岭土和硅灰等复合硅、铝固体原料,采用混合正交实验设计方法,确定了固化重金属离子用地质聚合物基体的配方并初步研究了基体与Cu2+、Pb2+的相容性.结果表明:在常温(20℃)养护条件下、n(SiO2)/n(Al2O3)=4.0、水玻璃模数M=1.2时,可以获得制备性能和力学性能良好的地质聚合物基体,相应的固体原材料组成为:粉煤灰和偏高岭土的质量比为13∶7、硅灰掺量为粉煤灰和偏高岭土总量的18.5%;地质聚合物基体与Cu2+和Pb2+均具有较好的相容性;适当掺量的Cu2+和Pb2+在一定程度上能增加地质聚合物的抗压强度,在掺量达到2%时,固化体均具有较好的强度,能达到资源化利用的目的.     

掺加硅灰和石灰条件下的超盐渍土抗剪特征研究

为了揭示石灰和硅灰胶结超盐渍土的抗剪强度规律,对采自宁夏平罗县姚伏镇的超盐渍土分别掺入硅灰和石灰进行超盐渍土固化,其中,硅灰掺量分别为1%、3%、5%,石灰掺量分别为硅灰掺量的20%、40%、60%。并利用三轴仪对7、28 d龄期固化的超盐渍土进行抗剪强度指标测定。试验结果表明:7 d龄期,1%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加呈现先增加后减小的变化趋势,28d龄期,1%硅灰掺量的超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加而减小;7、28 d龄期,3%、5%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力随着石灰掺量的增加而增加。鉴于超盐渍土的抗剪强度由摩擦角和黏聚力共同决定,而随硅灰和石灰掺量的增加,固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力的变化趋势不一致,为了易于确定固化超盐渍土中硅灰和石灰土最佳掺量,文中给出了抗剪强度临界深度的判断公式,可依据判别公式来确定硅灰和石灰的最佳掺量。     

装配式建筑水泥基灌浆料性能试验研究

以普通硅酸盐水泥、砂、矿物掺合料(粉煤灰、硅灰)以及外加剂(减水剂、缓凝剂、膨胀剂)为主要原料配制成装配式建筑水泥基灌浆料.通过检测合理配合比下、不同水灰比的水泥基灌浆料的流动性、强度、膨胀性、泌水率、总氯离子含量、电通量和氯离子扩散系数等指标来考察其性能.结果表明,当砂最大粒径为2.36 mm、水灰比为0.24~0.30、砂灰比为1∶1、粉煤灰掺量为8%、硅灰掺量为5%、减水剂掺量为0.6%、缓凝剂掺量为0.1%、膨胀剂掺量为8%时,水泥基灌浆料的各项性能均满足装配式建筑灌浆料的要求.最后结合现场工程实测资料,对氯离子环境下水泥基灌浆料的最小保护层厚度进行了推算.     

掺硅灰的低水胶比水泥水化产物定量预测方法

基于低水胶比下水泥水化原理以及硅灰作用机制,考虑体系中氢氧化钙量的变化,修正中心粒子模型,提出掺硅灰的低水胶比水泥水化产物体积分数预测方法.对比提出方法、试验数据、Power模型以及Jensen模型,结果表明:所提方法可较好地描述掺硅灰的低水胶比水泥水化进程并定量预测不同水化产物的体积含量;当无硅灰时,所提方法计算的未水化水泥和化学收缩的体积与Power模型计算结果基本一致;当含有硅灰时,所提方法计算的水化产物的体积分数与Jensen模型的模拟相近.     

高性能混凝土胶凝材料体系开裂敏感性试验研究

采用净浆圆环约束试验研究高性能混凝土胶凝材料体系的开裂敏感性,试验考虑的主要参数包括:水泥细度,水灰比,粉煤灰品种、掺量,外加剂的品种、掺量等.试验结果表明,水泥细度、水灰(胶)比对胶凝材料体系的开裂敏感性有显著影响,水泥细度越大,水胶比越低,胶凝材料体系越容易开裂;在同样的水胶比下,以粉煤灰等量替代水泥,总体上可以改善胶凝材料体系的开裂敏感性;不同的粉煤灰的掺量、来源对胶凝材料体系开裂性能的影响程度有很大差异;在不同的水胶比下,粉煤灰掺量的影响也不一致;外加剂有增大胶凝材料体系的开裂敏感性的趋势,其影响随着品种、掺量而不同.提出了减小高性能混凝土开裂敏感性的建议.     

大体积浇注碱矿渣水泥中低放废液固化研究

用高掺量沸石碱矿渣水泥对模拟中低放废液进行大体积浇注固化,废物包容量(以硝酸盐计)为13.5%,水固比为0.34,水泥浆体具有良好的工作性.在去离子水中,固化体Cs+、Sr2+第42 d浸出率(GB7023-86、25℃)为2.5×10-5、1.3×10-6cm@d-1,整个浸出周期累积浸出百分数为0.7%和0.2%;MCC-1P法90℃28 d Cs+、Sr2+浸出率为3.1×10-4、2.2×10-5g@cm-2@d-1,浸出百分数为3.5%、0.2%;150℃时为5.6×10-4、3.0×10-5g@cm-2@d-1,浸出百分数为6.2%、0.3%,在盐卤溶液中浸出率相差不大,表明固化体能有效地持留Cs+、Sr2+,其他性能均符合大体积浇注的要求.     

工业废渣固化稳定铬污染土的工程安全特性

以某工业场地的铬污染土为研究对象,选用工业废渣(CGB)为固化剂,对铬污染土进行安全修复。通过含水率试验、pH试验、强度试验、浸出试验研究了工业废渣固化稳定后铬污染土的环境安全特性,并以相同掺量的普通硅酸盐水泥(OPC)做参照。结果表明：CGB固化稳定后的铬污染土具有较好的环境安全特性,而OPC固化稳定后的铬污染土仍具有较高的环境风险。虽然OPC固化稳定后的铬污染土的含水率、pH和抗压强度略优于CGB固化稳定后的铬污染土,但OPC固化稳定后的铬污染土浸出浓度仍高于我国危险废弃物鉴别标准(GB/T5085.3-2007)的限值,而当掺量为20%的CGM固化稳定后的铬污染土即可满足我国危险废弃物鉴别标准(GB/T5085.3-2007)。形态提取结果表明：CGM固化稳定后的铬污染土化学稳定性高于OPC固化稳定后的铬污染土,CGB主要将Cr从弱酸态转为可氧化态,而OPC主要将Cr从弱酸态转为可还原态。     

硅灰改良钢渣-水泥土强度特性及固化机理研究

利用钢渣粉替换部分复合硅酸盐水泥从而改良海相软土,可将钢渣变废为宝并解决钢渣堆放所造成的环境污染问题,但钢渣粉活性低、凝结速度慢和早期强度低等缺点造成其在实际工程中应用不广泛。试验采用不同比例的硅灰改良钢渣粉固化海相软土;并与未掺入硅灰的海相软土进行比较。试验结果表明,掺入硅灰的试样无侧限抗压强度(UCS)有明显提高。当硅灰掺量在1.5%~2.5%之间时,强度变化最为灵敏,表明硅灰可有效改良钢渣-水泥软土力学特性。通过X射线衍射(XRD)测试发现不同硅灰掺量下,反应物的物相变化与无侧限抗压强度变化相吻合。通过扫描电镜(SEM)测试和能谱测试,分析了固化土的微结构特点。     

硅灰改良钢渣-水泥土强度特性及固化机理

利用钢渣粉替换部分复合硅酸盐水泥从而改良海相软土,可将钢渣变废为宝并解决钢渣堆放所造成的环境污染问题,但钢渣粉活性低、凝结速度慢和早期强度低等缺点造成其在实际工程中应用不广泛。试验采用不同比例的硅灰改良钢渣粉固化海相软土;并与未掺入硅灰的海相软土进行比较。试验结果表明,掺入硅灰的试样无侧限抗压强度(UCS)有明显提高。当硅灰掺量在1.5%~2.5%之间时,强度变化最为灵敏,表明硅灰可有效改良钢渣-水泥软土力学特性。通过X射线衍射(XRD)测试发现不同硅灰掺量下,反应物的物相变化与无侧限抗压强度变化相吻合。通过扫描电镜(SEM)测试和能谱测试,分析了固化土的微结构特点。     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合SEM与XRD微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性未有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物CH的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与CH发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,其CH含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的。     

原位监测水泥基材料早期电阻率的变化过程

为了考察辅助性胶凝材料和细骨料对水泥水化的影响,利用新型无电极电阻率仪原位连续监测水泥基材料早期的微结构演变进程,系统分析了水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量、粉煤灰掺量、细骨料体积分数和骨料粒级对水泥基材料电阻率的影响.试验结果表明:在水化3 000 min内,根据水泥基材料电阻率的发展曲线,可将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;电阻率的发展速率随水胶比的增加而显著下降;在水胶比相同的情况下,砂浆电阻率高于净浆电阻率;掺加矿物掺合料致使后期电阻率的变化速率降低,掺加硅灰则导致水化加速期提前;在早期水化过程中,硅灰的活性最高,矿渣的活性次之,粉煤灰的活性最低;细骨料的体积分数和骨料粒级越大,砂浆的电阻率越大.     

养护温度对粉煤灰、硅灰水泥浆体强度和干缩的影响

研究了经20℃标准养护和60℃蒸汽养护后粉煤灰、硅灰对水泥浆体抗压强度和干缩的影响,结果表明:标养下,粉煤灰的掺入降低了水泥浆体的强度,当粉煤灰掺量小于40%时,水泥浆体的干缩随着掺量的增加而增大,硅灰的掺入可以提高水泥浆体的强度,掺量小于15%时,各龄期的干缩随着硅灰掺量的增加而增加。蒸养提高了浆体的3 d强度却降低了180 d强度。在蒸养下,当粉煤灰的掺量小于40%时,可以提高水泥浆体早期强度。复掺粉煤灰和硅灰可以减小水泥浆体的干缩。     

微波辅助芬顿试剂降解放射性阳树脂及水泥固化研究

以001×7型阳树脂为研究对象,Sr(Ⅱ)为模拟元素,开展微波辅助芬顿试剂法降解研究,在1 h内阳树脂降解率达98. 5%,实现了树脂的高效降解。对降解液体成分和核素分布分析表明:废液中无固体残余,主要为有机小分子,冷凝液中存在较低的核素,气体主要成分为O_2,SO_2,CO_2,基本无Sr(Ⅱ)存在。针对降解液开展了水泥固化研究,评估了水泥固化体的抗压强度、抗冻融性及抗浸出性等理化性能。研究发现降解液的pH值对固化体性能影响较大,较低的COD值对水泥固化体的性能影响较小。经调节p H值后降解液水泥固化体养护28 d后抗压强度大于30 MPa,抗冻融性能良好,42 d浸出率和累计浸出分数分别为6. 34×10~(-3)cm·d~(-1)和3. 15×10~(-2)cm。