碳化对水泥固化铅污染土物理力学特性的影响及其微观机理

水泥固化重金属污染土在服役过程中会受到周围环境的长期物理化学侵蚀,其中二氧化碳碳化作用是影响水泥材料耐久性的一个重要因素.为确保重金属污染场地二次开发利用的安全性,通过室内加速碳化试验研究了碳化作用对水泥固化铅污染土性能的影响规律.人工配制铅污染土,采用水泥固化后进行加速碳化试验,测试碳化后试样的碳化深度、含水率、密度、强度和孔隙溶液pH值等指标,分析碳化作用对固化土各物理力学特性的影响规律,并对比分析碳化与否时固化土的矿物成分和微观结构特征.试验结果表明,固化土的碳化深度与碳化时间平方根呈近似线性关系;碳化反应消耗一定量的水分,生成碳酸钙填充于孔隙,导致碳化后试样的含水率和孔隙率降低,干密度增加;碳化作用还导致孔隙溶液pH值从11～12降低到8～9;碳化后固化土的无侧限抗压强度和变形模量均得到增长,强度增加约6%～40%,试样无侧限抗压强度与基质干密度近似线性相关,变形模量与无侧限抗压强度也呈近似线性关系,变形模量约为无侧限抗压强度的75～100倍.TGA、XRD和SEM试验从矿物成分变化和微观结构特征方面证实了碳化作用后水泥水化产物水化硅酸钙、钙矾石和氢氧化钙等向碳酸钙转化的现象,...     

活性MgO碳化固化土的冻融循环特性试验研究

采用室内三轴碳化装置研究了活性Mg O碳化固化土的冻融耐久性能,对冻融循环作用下碳化固化土的无侧限抗压强度等进行了测试分析,并与水泥固化土进行了试验比较.结果表明:活性Mg O固化粉土碳化3 h试样的无侧限抗压强度可达5 MPa左右,粉质黏土碳化24 h试样可达4.5 MPa左右;冻融循环作用下,碳化试样和水泥土试样的密度和干密度基本不变;碳化试样与水泥土试样在冻融循环中的无侧限抗压强度和E50表现出类似的变化趋势,即先略有降低,后又逐渐提高.碳化固化土经6次冻融循环后,其强度由5 MPa左右降低到4.5 MPa左右,而水泥土试样经4次冻融循环后其强度由1.6 MPa降低到1.4 MPa左右,二者均具有较好的抗冻融性能.微观测试分析表明,活性Mg O碳化固化土生成的镁碳酸化合物经冻融循环后没有发生明显变化,但试样内部0.1~1.0μm的孔隙减少,1~30μm的孔隙增加,累计孔隙体积略有增加,这也是导致强度略有降低的原因.     

水泥固化铅污染土碳化深度变化规律及预测方法

为评价碳化作用下固化/稳定化的耐久性,人工配制铅污染土,采用水泥固化后进行加速碳化试验,分析水泥固化铅污染土碳化深度和CO2扩散系数的变化规律,并提出了碳化深度的预测方法.试验结果表明:水泥固化铅污染土碳化深度与碳化时间平方根成线性关系;碳化系数随干密度、含水率或水泥掺入量的增加而减小,随着铅质量分数增加略有增大;CO...     

碳化作用对固化污染土中铅运移特性的影响

为了研究碳化作用对固化污染土中重金属污染物的溶出机理与运移行为的影响,以铅污染土为研究对象,采用半动态淋滤试验测得污染物溶出质量浓度随淋滤时间的变化规律,计算污染物的扩散系数.结果表明:碳化作用下固化土试样浸出液中铅的溶出质量浓度增大;随淋滤液pH值的降低,铅的溶出质量浓度增大.铅累积溶出量的常用对数与淋滤时间的常用对...     

水泥固化重金属污染土的强度及环境特性：试验及数值模拟

为了探究碳化作用下水泥固化/稳定化重金属污染土的强度、环境特性,开展碳化作用下水泥固化污染土在重金属种类、重金属含量、水泥掺量、含水率、养护龄期等条件下的强度试验;并用固化土作地基加固桩,通过COMSOL软件模拟桩体在运营期间Zn~(2+)、Cu~(2+)、Pb~(2+)的对流-弥散过程。强度试验表明,Pb~(2+)影响较小,而Cu~(2+)和Zn~(2+)延长了水泥水化、初凝和终凝时间,并显著降低强度。重金属含量的减少和水泥掺量的增大,提高了固化污染土的强度。在早期碳化作用中,形成的碳酸盐沉淀具有骨架作用,提高了固化土的强度;后期沉淀附着在水泥水化产物表面,阻碍碳化反应发生,固化土强度降低。模拟结果表明,前期运移速率Pb~(2+)Zn~(2+)Cu~(2+),后期Cu~(2+)Zn~(2+)Pb~(2+)。复合桩体材料使地下水体中污染物浓度显著降低。     

二氧化碳碳化技术研究进展

二氧化碳碳化技术是碳隔离研究的重要部分,碳隔离包括矿物碳化、混凝土碳化、MgO水泥碳化及活性MgO固化土碳化.讨论碳化进程的影响因素、混凝土碳化模型及其碳化程度的评价方法等,分析MgO水泥和活性MgO固化土碳化效果等新的技术问题.研究表明:二氧化碳碳化机理主要为碱性氧化物与二氧化碳间发生的化学反应,生成稳定的碳酸盐;影响碳化的因素包括内在因素和外在因素;物理法、化学法和X射线法用于碳化后评价.对二氧化碳碳化技术研究进行了展望.     

碳化对蒸压灰砂砖的微观性能影响研究

研究了碳化作用对灰砂砖内部孔隙、强度等相关性能的影响。通过采用BET(比表面积和孔径分析)、SEM/EDAX(扫描电子显微镜/能谱分析)等微观测试手段,研究碳化与灰砂砖的微观结构及矿物组成变化的关联性。     

水分对钢渣碳化的影响

应用加速碳化技术处理钢渣,固化储存温室气体二氧化碳,通过SEM-EDS,XRD,DTA-TG等测试手段,研究分析水分对钢渣碳化的影响及原因,阐述碳化反应的部分机理,并最终确定出钢渣微粉、钢渣粗粉及钢渣粗颗粒的最佳碳化水分掺加量分别为w=9.75%、w=8.35%和w=6.20%.由此钢渣微粉制备出碳化增重率10.79%,强度40.81MPa,安定性合格的碳化钢渣试样.     

不同活性氧化镁碳化粉土对比试验

通过室内碳化试验研究了氧化镁(MgO)活性对碳化加固粉土物理化学、力学和微观特性的影响,并且将所测强度与水泥固化粉土进行了对比.结果表明,碳化后高活性MgO-A试样温度为58℃,低活性MgO-B试样温度为50℃左右,且MgO-B试样碳化后存在裂缝.碳化试样强度随MgO掺量和碳化时间的增加而增加,在相同条件下MgO-A试样强度高于MgO-B试样强度和28d水泥固化土强度.MgO-A试样密度增加率较大;碳化土pH值随碳化时间的增加而减小,MgO-A碳化土的pH值较MgO-B碳化土低.MgO-A碳化试样产生的棱柱状水碳镁石晶体和片状水菱镁石/球碳镁石数量较多,碳化产物促进试样强度提高和孔隙数量减少.在相同条件下用高活性MgO比低活性MgO更利于粉土的碳化加固.     

磷酸镁水泥固化铜污染土的工程特性

为研究不同水泥固化重金属污染土的处理效果和工程特性,取掺重金属铜的高岭土作为研究对象,考虑磷酸镁水泥(magnesium phosphate cement,MPC)掺量、养护龄期、初始铜离子浓度三种因素,研究了MPC固化后重金属铜污染土的固化效果及特性.基于无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验,分析了三种因素对固化铜污染土的强度和微观结构的影响,并得到固化土抗压强度与内部孔隙所占百分比之间的关系.无侧限强度试验结果表明,MPC固化铜污染土的效果显著;随着MPC掺量的增多和养护龄期的增长,固化土的抗压强度增大;随着初始铜离子浓度的增大,固化土的抗压强度减小,且当污染土中铜离子浓度过高时,固化效果降低.微观试验结果表明,固化过程中既有物理包覆又有化学反应,随着MPC掺量的增多、养护龄期的增长,固化土的孔隙百分比降低,结构变得更加致密,随着初始铜离子浓度的增大,孔隙所占百分比增大,土体结构变得疏松,固化土体强度降低.