生物炭改性填埋场覆盖粉土的甲烷氧化能力试验研究

试验采用一种填埋场覆盖粉土作为土料,分别以木屑和水稻秸秆为原料热解的生物炭作为土料的改良剂,通过30天的甲烷氧化培养瓶试验研究了粉土以及两种不同生物炭改性土的甲烷氧化能力,同时研究了土样含水率对其甲烷氧化能力的影响。试验结果表明：两种生物炭均能提高粉土的甲烷氧化能力2.5倍左右。试验中所有土样在含水率在10%时几乎没有甲烷氧化能力,粉土以及两种生物炭改性土的甲烷氧化适宜含水率范围也各不相同,掺入生物炭能够增大粉土的甲烷氧化适宜含水率范围;本文运用击实曲线估计了试验中土样的水气双开敞(即水气都连通)条件的含水率范围,其结果表明：土样的水气双开敞条件含水率界限差值越大,土样的甲烷氧化适宜含水率界限差值也越大。掺入生物炭增大了粉土土样的水气双开敞条件的含水率范围,因此增大了其甲烷氧化适宜含水率范围。     

碱激发秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

通过室内试验,探讨利用碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的可行性及改良效果。试验研究了秸秆灰渣、碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩特性及无侧限抗压强度的影响特征。试验研究结果表明,随着秸秆灰渣的增加或者碱溶液浓度的增加,膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、膨胀量与膨胀力逐渐减小,这说明掺秸秆灰渣可有效降低膨胀土的胀缩性。击实样经养护后的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀力明显减小。无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,碱激发秸秆灰渣对无侧限抗压强度的影响不够明显;经过7 d养护后,随着掺秸秆灰渣的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的提高,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点。     

废弃秸秆灰渣改良膨胀土的体积变化特征研究

为提高资源的循环利用,减少农业废弃物对环境的潜在影响,利用秸秆灰渣作为添加剂改良膨胀土,通过室内试验研究改良后膨胀土的基本工程性质指标、三维自由体变化特征和膨胀压力特征。秸秆灰渣以(干质量之比)0%,10%,15%,20%的比例与膨胀土混合后进行击实试验,在最大干密度及最佳含水率条件下进行三维自由体膨胀试验、三维自由体收缩试验和膨胀力试验。试验结果表明膨胀土的体应变、塑性指标和膨胀压力随着秸秆灰渣含量的增加而逐渐降低,最佳含量(17%)时体膨胀应变降低了61.2%,体收缩应变降低了61.77%,膨胀压力降低了85.37%。     

柴油污染改良土的击实特性及微观机理

为研究柴油污染对水泥改良后花岗岩残积土压实特性的影响,通过室内击实试验,以柴油和水为介质,得到了单一水介质和油水混合介质时土样的击实曲线.发现污染土样的最优含水率呈下降趋势,而最大干密度却呈一定幅度的上升趋势.同时通过液限和塑限联合测定法得到土样的稠度界限,发现其塑限变化趋势与最优含水率相似,即土样的液限、塑限以及塑性指数都是先增大再减小,并且在含油率为6%时达到峰值.最后通过SEM扫描电子显微镜进行观察,分析并得到柴油污染改良土击实特性微观结构.微观视角下,水泥和柴油会发生物理胶结作用,填充了土颗粒之间的孔隙,导致单位体积下土样的孔隙率减小,从而密度增大.     

水泥窑灰(CKD)改性膨胀土的击实性质试验研究

水泥窑灰(CKD)作为生产水泥的副产品,其巨大的年产量和对环境的污染危害受到了越来越多的重视。由于CKD具有火山灰特性,能够改善土的工程特性,这为解决膨胀土工程问题提供了新的途径。该文对膨胀土以及添加不同比例CKD的膨胀土-CKD混合物进行了化学成分测试、水理性质试验和标准击实试验,探讨CKD作为膨胀土路基改良剂的可行性。在不同CKD添加比例条件下,对膨胀土以及CKD改良后膨胀土的基本物理性质、水理性质和击实性质结果的分析表明,随着掺灰率的增大,混合物塑性指数逐渐降低,最优含水率也随之减小,最大干密度增大,这说明向膨胀土中添加CKD可以改善膨胀土的击实性质。     

水泥改性膨胀土试验研究

以水泥为改性材料对中强膨胀土进行改良,对不同掺灰量膨胀土的界限含水量、自由膨胀率、击实性、抗剪强度等进行了室内试验研究.结果表明,随着水泥掺量增加,膨胀土的胀缩性显著改善.     

击实黏土Ⅰ型断裂韧度测试新方法研究

为研究击实黏性土断裂韧度,研制了土体断裂韧度测试新仪器,通过新仪器对黏性土进行了断裂韧度测试,讨论了试验方法的合理性;并结合前人的研究成果探讨了土体断裂韧度与抗拉强度之间的关系。结果表明,击实黏性土中的裂缝扩展规律符合线弹性断裂特性,可采用线弹性断裂理论对其进行研究;击实黏性土断裂韧度与抗拉强度之间存在线性关系;但土体颗粒性质、颗粒机配、试样含水量、试验方法等均对土体断裂韧度有影响,需进行更深入的研究。     

麦秸秆加筋土的强度特性及细观结构分析

为了分析麦秸秆加筋对土体抗剪强度的影响,开展了4种加筋率(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)和3种加筋长度(5,10,15 mm)下的三轴剪切试验.通过CT(计算机断层扫描)扫描图像,对比分析了加筋土和素土在加载过程中的细观结构变化.结果表明:麦秸秆加筋黏性土的抗剪强度和抗变形能力较素土都有显著提高,其中筋材长度为10 mm时加筋效果较好.所研究加筋条件下,土体黏聚力较素土黏聚力增大0.1～2.3倍,内摩擦角变化在±2°范围内.与素土相比,加筋土在剪切过程中无明显的宏观剪切破坏,均为鼓胀破坏.围压较小时,加筋作用明显,对土体的刚度影响较大,随着围压的增大,影响逐渐变小.CT扫描结果显示,麦秸秆加筋能够限制土体变形和裂纹扩展.因此,麦秸秆适宜作为黏性土的加筋材料.     

石灰改良膨胀土膨胀性和水稳定性室内试验研究

针对安徽张庄矿尾矿坝填料膨胀土进行含水率、自由膨胀率δe f、膨胀力Pe和50 kPa压力下的有荷膨胀率δeP50试验,确定膨胀土的膨胀潜势及分布范围,采用掺石灰的方法对土体进行改良并进行击实试验,根据最大干密度和压实度96%制样,研究不同石灰掺量改良土自由膨胀率随养护时间的关系,进行干湿循环试验研究改良土的胀缩变形规律、渗透特性及抗剪强度特性.试验研究结果表明:随着石灰掺量的增加,膨胀土击实后最优含水率逐渐升高、最大干密度逐渐减小;改良土自由膨胀率随着养护时间的增加逐渐减小并于30 d之后趋于稳定;经历6次干湿循环后试样的胀缩变形存在着不可逆性,但掺灰量大于2%的改良土绝对膨胀率小于4%,试样表面无明显裂隙,抗剪强度提高明显,可认为试样膨胀性得到了良好的控制;对于相同石灰掺量的改良土,二次掺灰的改良效果要优于一次掺灰.     

石灰-粉煤灰改良膨胀土试验

探讨利用粉煤灰、石灰粉煤灰作为添加剂改良合肥膨胀土的可行性与改良效果.试验研究了粉煤灰、石灰粉煤灰掺合物对膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩性以及无侧限抗压强度的影响特征.试验研究结果表明,随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数、活性指数、自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率呈减小趋势,这说明掺粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.经过一定龄期养护后的击实样的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不明显;经过7d龄期养护后,随着掺粉煤灰率的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的增长,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点.     

稻壳灰改良盐渍土力学特性及抗冻性的研究

在西北季节冻土区广泛分布着盐渍土,其在空间分布上连续性差,工程性质极其不稳定;且浅层盐渍土受冻融作用的反复影响,其力学性质长期处于动态的变化之中,给工程设计与建设带来了极大的挑战.鉴于此,通过压缩试验及无侧限抗压强度试验,研究稻壳灰对盐渍土的改良效果.结果表明,稻壳灰可以显著地改善盐渍土的压缩特性,并提高其无侧限抗压强度,且改良土的压缩系数与抗压强度之间呈现出负相关的线性关系.随着掺灰量和养护龄期的增加,改良土的压缩系数不断减小,无侧限抗压强度呈现出不断增加的趋势,最大可增加4倍左右.以抗压强度损失率为指标对改良土的抗冻性进行了评价,发现改良土的抗冻性随着掺灰量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,且在15%的掺灰量时,其抗冻性效果最显著;相对而言,养护龄期对于改良土的抗冻性影响较小.     

Effect of grinding on chemical and physical properties of rice husk ash

The effect of grinding on the chemical and physical properties of rice husk ash was studied. Four rice husk ashes with different finenesses, i.e. coarse original rice husk ash (RHA0), RHA1, RHA2, and RHA3 were used for the study. Ordinary Portland cement (OPC) was partially replaced with rice husk ash at 20% by weight of binder. The water to binder ratio (W/B) of the mortar was maintained at 110%±5% with flow table test. Specific gravity, fineness, chemical properties, compressive strength, and porosity test of mortars were determined. The differences in chemical composition of the rice husk ashes with different finenesses from the same batch are small. The use of RHA3 produces the mortars with good strength and low porosity. The strength of the mortar improves with partial replacement of RHA3 in comparison with normal coarse rice husk ash. The use of RHA3 results in a strong and dense mortar, which is due to the better dispersion and filling effect, as well as an increase in the pozzolanic reaction.     

施用稻壳炭对黄棕壤氮磷淋失及微生物生物量碳氮含量的影响

【目的】为减少农田氮磷淋失,提高土壤肥力,探究高孔隙度的稻壳炭在增强黄棕壤对养分元素吸附的特征。【方法】采用室内土柱淋溶试验,研究不同稻壳炭施用量(质量占比分别为0、1%、4%、8%、12%)条件下,黄棕壤总氮(TN)、硝态氮(NO^-₃-N)、铵态氮(NH⁺₄-N)、总磷(TP)、磷酸根(PO^3-₄)及可溶性有机碳(DOC)的淋失变化,并对黄棕壤氮磷养分和土壤微生物生物量的变化进行分析。【结果】随着施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N、DOC淋失的抑制效应增强,最佳施用量为12%时,TN、NO^-₃-N、NH⁺₄-N及DOC的淋失量与对照相比分别减少了85.41%、85.16%、92.61%、32.02%; 随其施用量的增加,稻壳炭对黄棕壤中P淋失的抑制效应不显著,TP和PO^3-₄的淋失量反而增加,TN、NO^-₃-N、有效磷(AP)及土壤微生物生物量碳氮(SMBC、SMBN)含量增高,而NH⁺₄-N含量减少。【结论】稻壳炭可以有效抑制黄棕壤氮素及DOC的淋失,对磷素的淋失抑制效果不显著。     

稻壳灰与高岭土掺料对再生细骨料混凝土 性能影响的研究

为了改善和提高再生细骨料混凝土的性能,加大再生细骨料混凝土的应用,本文通过配置不同比例的强化液对再生细骨料（取代率为20%）混凝土的强化效果进行了研究,研究表明：配置的5种化学浆液,即稻壳灰与高岭土的混合比例分别为：1:0、3:1、1:1、1:3、0:1,对再生细骨料混凝土强化效果均有提高,当稻壳灰与高岭土的混合比值为3:1时,强化效果最佳;抗压强度为32.4 MPa,较未强化前增加了1.5 MPa,增幅4.9%;抗折强度为4.54 MPa,较未强化前增加了0.18 MPa,增幅4.1%;磨损量最小为0.452 g?cm-2,耐磨性最好。该成果对再生细骨料混凝土的推广应用具有重要的社会效益和经济价值。     

掺稻壳灰乳化沥青冷再生混合料性能研究

为了研究稻壳灰是否能够作为填料在乳化沥青冷再生混合料中使用,将不同掺量的稻壳灰和矿粉加入混合料中分别作为试验组和对照组.采用间接拉伸试验、低温劈裂试验、高温车辙试验和冻融劈裂试验分别测试了混合料的力学性能、低温性能、高温性能和水稳定性,采用电镜扫描和EDX能谱分析得到了稻壳灰的微观结构和主要元素成分.研究结果表明,稻壳...     

废弃烧结砖制备植被型渗蓄生态材料

采用不同粒级的废弃烧结砖为骨料,谷壳灰为掺合料,研制适用于植被生长的新型渗蓄生态材料。探索骨料粒级、水泥用量及谷壳灰掺量等因素对材料吸水率、抗压强度、渗透系数、表观密度及植被生长的影响规律;并确定渗蓄材料的最优骨料粒级和合理配合比,以制备强度较高、渗蓄性好、植物种植良好的渗蓄生态材料。研究表明:最优骨料粒级为2.36~4.75mm;未掺谷壳灰时,合理水泥用量为283 kg/m~3,材料吸水率为24%,强度大于4.5 MPa,渗透系数为5.4 cm/s,表观密度为1 210 kg/m~3;掺谷壳灰时,较优的水泥与谷壳灰总质量为346 kg/m~3,谷壳灰掺量为10%,吸水率大于27%,强度大于4.5MPa,渗透系数为4.4 cm/s,表观密度为1 250 kg/m~3,且植被生长情况最优。以谷壳灰为掺合料不仅可提高材料的渗蓄性能,还可为植物生长提供养分,促进植被生长。     

稻壳混凝土配合比设计及对工作性能的影响

以稻壳、粉煤灰、硅灰及水泥等为原料,用全计算配合比法配制稻壳混凝土,试验研究C30稻壳混凝土性能.结果表明:合理的稻壳掺量对混凝土的工作性能有一定的改善作用;适量掺入粉煤灰可以润滑集料颗粒,使混凝土具有更好的黏聚性和可塑性;硅灰和粉煤灰双掺,可以改善稻壳混凝土的黏聚性和保水性,比单掺粉煤灰效果更好.     

稻壳生物炭与肥料配施对稻田镉铅铬砷的钝化与肥效的影响

以稻壳生物炭为研究对象,在田间试验条件下,研究了生物炭与氮磷钾复合肥和微生物肥料配施对稻田镉(Cd),铅(Pb),铬(Cr)和砷(As)钝化与土壤肥效的影响.结果表明,稻壳生物炭与氮磷钾(NPK)复合肥配施,水稻籽粒中Cd,Pb,Cr和As的含量比对照分别降低77.3%,71.9%,14.7%和40.0%.与微生物肥料配施水稻籽粒Pb,As和Cd的吸收量分别比对照降低79.3%,75.6%和52.0%.生物炭与肥料配施对各元素的富集系数依次表现为根茎籽粒,相同处理对各元素的富集系数依次表现为As,CdPb,Cr.生物炭与复合肥和微生物肥料配施均增加了水稻产量,与对照相比,生物炭与复合肥和微生物肥料配施田间产量分别增加了6%和5%.与生物炭和微生物肥配施相比,稻壳生物炭和NPK复合肥配施在降低水稻籽粒中Pb,As,Cr,Cd的含量及水稻各部位重金属富集系数方面,具有明显的优势,适宜在多重金属污染农田中施用.     

稻壳和稻草的热重-质谱分析及其反应动力学

采用热重-质谱(TG-MS)联用对比研究了氮气气氛中稻壳和稻草在升温速率分别为5,20℃/min时的热解行为,分析得到了稻壳和稻草热裂解过程产生的小分子气相产物(CO,CO_2,CH_4,H_2)随温度和升温速率变化的释放规律.结果表明:稻壳和稻草的热解过程可分为脱水干燥预热解阶段、挥发分析出快速热解阶段和残余物裂解炭化阶段;稻草热解总失重率约为75%,稻壳约为55%,而且稻草的热解特性指数高于稻壳;稻草热解释放生物质燃气主要成分(CO,CH_4,H_2)的离子流强度明显高于稻壳;用Coats-Redfern法计算生物质的热解动力学参数,表观活化能和挥发分初始析出温度均是稻草稻壳,这与实验结果吻合,表明相同条件下稻草的热解性能优于稻壳.     

不同热解温度下杨树各组分生物质炭的理化特性分析与评价

【目的】通过对不同热解温度下杨树树叶、树枝、树皮生物质炭和秸秆生物质炭的理化特性及结构进行分析,筛选出更适用于林地土壤改良的农林废弃物种类和热解温度。【方法】以杨树不同组分树叶、树枝、树皮和秸秆等4种农林废弃物为原料,分别在300、500和700 ℃温度下制备生物质炭,测定其产率、pH、全碳、全氮含量、阳离子交换量(CEC)、比表面积和表面官能团等指标。【结果】随着热解温度的升高,4种原料生物质炭的产率逐渐降低,灰分含量和pH升高。同一热解温度下,树枝和树皮生物质炭的全碳含量高于树叶和秸秆生物质炭的,而全氮(TN)、全磷(TP)和全钾(TK)含量均低于树叶和秸秆生物质炭的。4种生物质炭水溶性盐基离子含量和交换性盐基离子含量均随着热解温度的升高而增加,树叶生物质炭的阳离子交换量总体高于其他3种原料的生物炭。树叶和树皮生物质炭的比表面积和总孔容积总体大于树枝和秸秆生物质炭,树皮和树叶生物质炭在700 ℃时比表面积分别高达597.02和121.01 m²/g。4种原料生物质炭的表面官能团种类基本相同,以芳香骨架为主,表面官能团数量均随着热解温度的升高而减少,芳香化程度增强。【结论】在不同热解温度和原料制备的生物质炭中,树叶和秸秆生物质炭的灰分、pH、N、K和盐基离子含量较高,比较适用于改良酸性土壤,增加土壤养分;而杨树树枝和树皮生物质炭含碳量较高,则适用于土壤固碳,提高土壤有机质含量。其中,500 ℃热解的杨树树叶生物质炭综合性能最好,氮、磷、钾养分耗失最少,阳离子交换能力较强,比表面积大,更适用于土壤改良。