垃圾焚烧炉渣的力学特性和破碎特性试验研究

在不同的最大竖向压力(100~3 200 k Pa)下,对上海某生活垃圾焚烧厂炉渣进行了室内压缩试验和直剪试验,并在试验前后对所有试样进行了颗粒筛分。结果表明:炉渣的压缩破碎变形属于不可逆变化,在初始孔隙比一定的条件下,试样的最终压缩量受初始颗粒级配和颗粒大小的共同影响。此外,当炉渣受到的最大竖向压力小于其屈服应力时,压缩后试样的级配曲线较初始级配曲线变化不大;当炉渣受到的最大竖向压力超过其屈服应力时,颗粒破碎明显加剧,压缩后试样的级配曲线受最大竖向压力的影响较大。最后,对直剪试验后炉渣的破碎进行了分析,表明当压力达到一定大小后,由剪切作用产生的颗粒破碎将不再增长。     

生活垃圾焚烧炉渣沥青混合料的耐久性能

采用马歇尔试验方法设计掺加不同质量、不同粒径范围生活垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的炉渣沥青混合料,分析BAA对马歇尔试验参数及路用性能的影响,并采用冻融循环劈裂试验、老化试验和疲劳试验研究混合料的耐久性能.研究表明:随着BAA质量分数增加,AC-20、SMA-13的设计沥青掺量、稳定度及流值提高,高温稳定性降低,但水稳定性能与低温抗裂性能的变化规律则不同;BAA替代天然集料的质量分数分别为10%的AC-20和10%~15%的SMA-13经3次冻融循环后,其劈裂强度、冻融劈裂强度比均提高,但老化后冻融劈裂强度比降低幅度较高;AC-20中BAA替代天然集料的质量分数为20%、SMA-13中为5%~10%时可降低老化对低温抗裂性能的不利影响,混合料疲劳寿命较高.综合试验结果,AC-20、SMA-13中BAA替代天然集料的质量分数均宜在10%左右.     

生活垃圾焚烧炉渣作水泥混合材的研究

论文对生活垃圾焚烧炉渣（简称炉渣）的性质,其用作水泥混合材的活性,它对水泥与外加剂的相容性、砂浆干缩性能、钢筋锈蚀及其它物理性能的影响进行了全面的研究,同时考察了相应的水泥制品的环境安全性,为炉渣的资源化、无害化利用提供理论依据。结果表明：炉渣是一种非活性混合材,它的掺入不影响水泥安定性,会引起标准稠度略有增大,凝结时间稍有延长;随着炉渣掺量的增加,水泥胶砂强度下降,同等掺量的水洗炉渣对强度降幅的影响减小,当炉渣掺量为7.5%时,各项性能均满足PO42.5水泥的生产要求;炉渣对水泥的外加剂相容性影响不大,能降低水泥胶砂的干缩率,不会对钢筋锈蚀造成危害;掺15～40%炉渣的水泥制品重金属极限溶出达到III类地下水的要求,掺80%时达到IV类地下水的要求;掺15%炉渣水泥制品的重金属表面浸渍溶出达到III类地下水的要求,不会对环境造成二次污染。     

生活垃圾焚烧炉渣集料的胶凝特征

为研究垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的胶凝特征,以强度试验分析BAA的水硬性和火山灰活性,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析微观作用机理.结果表明,BAA含有水泥熟料矿物和活性SiO_2、Al_2O_3,体现出水硬性和火山灰活性特征.BAA中水泥熟料矿物遇水发生水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Ca(OH)_2,活性SiO_2、Al_2O_3在Ca(OH)_2激发作用下发生火山灰反应生成C-S-H凝胶、水化硅铝酸钙等水化产物;BAA与水泥、水混合后,除上述反应外,活性Al_2O_3在硫酸盐激发下也发生火山灰反应生成钙矾石.BAA在水泥中的火山灰反应有一定延后性.湿法处理、长时间堆放BAA的胶凝活性分别较干法处理、短时间堆放BAA低.     

垃圾炉渣力学性质的颗粒流模拟

基于离散单元法理论和PFC3D软件,采用平行胶结模型来模拟炉渣中的胶结作用,建立了城市垃圾炉渣的细观颗粒模型。将模型细观参数和材料宏观力学性质联系起来,标定了模型的细观力学参数,将数值模拟结果和室内试验数据进行了对比。结果表明:离散元方法可以较好的模拟炉渣的应力-应变变形关系;细部结构调整的变化速率是影响模型受力变形机制的主要因素;改变边界刚度,分析了边界刚度对剪切强度参数和压缩模量的影响。从细观角度揭示影响炉渣强度的因素,对离散单元法的应用有一定的价值。     

含生活垃圾焚烧炉渣的碱矿渣水泥耐高温机理研究

为了探究生活垃圾焚烧炉渣（municipal solid waste incineration bottom ash,MSWI-BA）对碱矿渣净浆耐高温性能影响机理,采用MSWI-BA替换矿渣质量的6%制备碱矿渣水泥净浆（alkali-activated slag paste with MSWI-BA,AASBp）,研究了不同温度对AASBp的质量损失、热收缩和强度的影响。以普通硅酸盐水泥净浆作为对照组,结合多种微观手段揭示AASBp的耐高温机理,并与未掺MSWI-BA的碱矿渣水泥（alkali-activated slag paste without MSWI-BA,AASp）进行对比。结果表明：随着温度的增大,AASBp中水化硅铝酸钙的Ca/Si先降低后增大;在400 °C时,水化硅铝酸钙的聚合度最高,Ca/Si最低;Al-O键在600 °C断裂,而Si-O键在1000 °C断裂。与AASp相比,由于MSWI-BA提高了基体孔隙的连通性,高温后孔隙压力得到释放,AASBp具有更高的归一化抗压强度和耐高温性能。     

城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料的试验研究

采用城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料,试验研究了焚烧底灰用量对混凝土试块抗折强度和抗压强度的影响,测试了焚烧底灰混凝土试块的导热系数,分析了该试块的热工性能。试验研究表明,随着焚烧底灰用量的增加,混凝土试块的抗折强度和抗压强度均先增大后减小,其强度最大值分别达到9.97 MPa和39.81 MPa,而导热系数则是逐渐减小的,最小仅为0.42 W/(m·K)。试验为城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料打下了初步基础,也是焚烧底灰资源化利用的途径之一。     

煤渣改良路基填料冻融力学行为的机理分析

为研究冻融循环作用对煤渣改良路基填料的力学性能影响,揭示其作用机理,对红黏土试样开展了冻融循环试验和固结不排水三轴压缩试验,并对试验后的试样进行电子显微镜扫描以及微观结构定量分析。研究表明:掺入煤渣能够有效改良路基填料力学性能,改良效果与煤渣掺量呈正相关,应力应变曲线表现出硬化性;随着冻融次数的增加,改良路基填料应力-应变曲线仍为应变硬化型,但其破坏应力显著地衰减,土体颗粒间的黏结作用减弱,成型的块体减少,裂隙发育快,孔隙增大增多,接触形式由面-面接触逐渐过渡为边-面接触,最后发展为边-边或点-面接触,此外不论是总的孔隙面积、周长,还是最大的孔隙面积、周长、平面孔隙度都增大。     

铁路路基粗粒土填料累积变形试验研究

为了研究粗粒土路基在长期循环荷载作用下的累积变形规律,开展了一系列动三轴试验,分析了不同动应力比、围压及压实度对粗粒土累积变形的影响.研究结果表明:循环次数为1000次时的累积应变大约为总累积应变的75％,累积应变随着动应力比的增大而增大;当动应力比相同时,围压越大,累积应变越大;粗粒土累积应变随压实度的增大而减小,说...     

石灰土填料动力特性试验研究

在大量动三轴试验的基础上,深入研究了石灰土填料的动力特性.试验结果表明:动应变εd是影响土样动弹模量及阻尼比的最主要因素,随着动应变水平的提高,动弹模量Ed成倍减小而阻尼比λ成倍增大.随着掺灰比的增大,石灰土的动弹模量和阻尼比相应增大.动弹模量随围压σ3增减而增减,阻尼比λ随围压σ3的增加而减小.最大动弹模量Edmax与围压σ3呈指数递增关系;最大阻尼比λmax在7%～40%之间,与围压σ3呈指数递减关系,并建立了相应的经验公式.图10,表4,参14.     

生活垃圾焚烧飞灰的污染特性

垃圾焚烧会产生含重金属等污染物的烟气净化系统飞灰 .根据上海浦东新区生活垃圾焚烧厂飞灰的重金属和溶解盐测试分析结果 ,以及国外对飞灰中二口恶口英等有机污染物的研究 ,分析了我国垃圾焚烧飞灰的污染特性 .研究结果表明 :按我国危险废物浸出毒性鉴别标准 ,飞灰属危险废物 ;Pb ,Cd ,Hg和Zn是飞灰中的主要重金属污染元素 ;可浸出部分Cd主要以离子交换态和酸溶态形式存在 ,而Pb和Zn主要以酸溶态形式存在 ,因此在酸性环境条件下飞灰的重金属污染风险会显著增加 .飞灰溶解盐为 2 2 .1% ,主要为氯化物 ,其存在会增大其它污染物的溶解度 ;飞灰处置时可能会污染地下水体 .飞灰含少量二口恶口英和呋喃等有机污染物 ,有污染环境和危害人类健康的风险     

城市生活垃圾焚烧飞灰的工程性质表征

分析测定了城市生活垃圾焚烧飞灰与收集、运输和处置相关的工程性质.测定结果表明,飞灰具有含水率低(0.08%～1.15%)、堆积密度小(0.646×103～0.776×103 kg·m-3)、渗透能力强(8.71×10-5～1.16×10-4 cm·s-1)、易吸水等特点;飞灰粒径均值为79μm,d50为56μm,其中38.5～74 μm粒径段飞灰约占总量的50%;在含水率＜25%时,飞灰含水率越高,流动性越差,含水率＞25%时,含水率越低,流动性越差;含水率为20%时,飞灰的压缩系数达到最小值,承载力最大,与击实曲线中含水率20%时干密度最大的结果一致;飞灰加水后孔隙率减小,但中孔比例增加,与水接触过程中,放热效应较强烈,24 h累积放热量可达到51 J·g-1;从填埋作业角度分析,飞灰含水率宜控制在20%,同时,要注意飞灰与水接触时的热效应.     

生活垃圾焚烧飞灰中Zn、Pb、Cu的浸出特性

测定了飞灰中Zn、Pb、Cu的浸出毒性及浸出率与pH值的关系,并利用MINTEQA2模型对它们的浸出率以及不同pH值下的主要存在形态进行了模拟。结果表明:Pb、Cu、Zn的模拟浸出值与实测浸出值基本相符,模拟浸出值可反映实际浸出情况;pH值在8~12之间时Zn、Cu、Pb的浸出率接近0;pH<7.5时,Zn的浸出率高达70%~80%,pH值>12时,随着pH值的增加,Pb与Zn的浸出能力逐渐增强;pH<2时,Zn、Cu、Pb的浸出率较大,表明三种重金属在强酸条件下容易浸出。了解重金属在不同pH值下的浸出情况可以帮助预测各种环境中重金属的潜在危害性,并可通过改变环境pH值控制重金属的浸出。     

生活垃圾焚烧飞灰中Zn、Cr、Ni的浸出特性

测定了飞灰中Zn、Cr、N i的浸出率与pH值的关系,并利用M INTEQA2模型对它们的浸出率及主要存在形态随pH值的变化进行了模拟。结果表明:pH<7.5时,Zn的浸出率高达70%~80%,pH值在8~12之间,Zn的浸出率接近0,pH值>12时,Zn的浸出能力随pH值的增加逐渐增强;Cr在pH<4时浸出率较大,最大浸出率为43%,pH在4~12之间Cr的浸出率接近于零,pH>12时Cr的浸出率再次增加;N i在pH<2时浸出率较大,pH值在2~13之间时浸出率接近零。     

生活垃圾焚烧飞灰制饰面砖的研究

分析了飞灰的性质,利用飞灰、米黄泥、耐火砂及长石研制饰面砖,并进行了正交配比试验。结果表明:飞灰主要矿物成分是硅酸盐及铝硅酸盐,可用作饰面砖的原材料;飞灰的掺加量对饰面砖表观质量起决定性影响,最佳配比方案为飞灰20%,米黄泥60%,耐火砂10%,长石10%。     

城市生活垃圾焚烧飞灰对CO_2的固定

为无害化处理焚烧飞灰,并实现CO2减排,利用中国城市生活垃圾焚烧飞灰作为吸附剂,固定CO2,并稳定垃圾中重金属。考察水分添加量、CO2分压等因素并进行热重-差热实验、X射线衍射及连续浸取实验。结果表明:干燥飞灰可吸收其自身质量3%的CO2;水分添加量大于10%时,纯CO2吸收效果较好;CO2的吸收及其碳酸化过程使飞灰中C a(OH)2转化为C aCO3,同时飞灰中可交换态Pb质量的40%左右转化为碳酸盐结合态而得以稳定。     

公路路基粉土工程特性试验研究

为研究公路路基粉土的工程力学特性,评价粉土路基的稳定性,通过室内击实试验、渗透试验、三轴试验和微观结构分析,分析粉土作为公路路基填料的工程力学性质,对比分析不同击实功作用下粉土的干密度特性,探讨压实度和孔隙比之间的变化规律以及不间级配粉土的压实性能,研究不同压实度粉土的渗透特性及其力学效应,阐述不同击实度的粉_十微观结构排列形式.研究结果表明:在公路路基填土压实过程中,对于粉土,可采用现行重型击实标准,但压实标准偏低;路基填土的渗透系数随着压实度的增大而呈非线性减小;随着压实度增加,粉土填充孔隙的效果较差.     

水泥黄土力学特性试验

通过对水泥黄土的无侧限抗压强度试验和三轴固结不排水试验,揭示了多因素对水泥黄土强度、应力-应变特征、破坏特征的影响。所得的水泥黄土力学特性结论对于水泥搅拌桩处治饱和黄土地基的设计和施工有指导意义。     

不同节理连通率的单裂隙试件力学特性研究

本文采用PFC2D软件对节理连通率-节理倾角组合变化下试件的单轴压缩实验进行了模拟,分析了试件的应力应变曲线、强度、弹性模量、破坏模式随两个节理网络几何参数的变化规律.研究发现:(1)随着节理连通率的增加,0°、30°、45°试件应力应变曲线逐渐由单峰变为多峰.(2)试件的峰值强度随着节理连通率的增加而逐渐减小.(3)...     

含水率对滑带土力学特性的影响研究

通过4组不同含水率千枚岩碎屑土滑带样的三轴排水剪切试验,研究了含水率对滑带土力学特性的影响。研究表明:千枚岩碎屑土滑带样三轴剪切破坏后没有明显的剪切面;应力应变曲线总体上表现为硬化型,且呈现出明显的非线性;随千枚岩碎屑土滑带样的含水率增大,其粘聚力和内摩擦角都是减小的,但敏感性有所不同。