胡敏酸对水泥土强度的影响及机理

针对实际工程中胡敏酸造成水泥土搅拌桩强度降低的问题,利用室内试验研究不同胡敏酸掺入量、不同水泥掺入比制备的水泥土试样以及在不同养护龄期下水泥强度的变化规律,基于扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)的检测结果,分析胡敏酸对水泥土试样强度的影响机理.结果表明,1)水泥土试样的无侧限抗压强度随着胡敏酸质量分数的增大而减小,其峰值应力处的应变也随着胡敏酸质量分数的增大而降低;水泥土试样的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;水泥土试样的无侧限抗压强度随着水泥质量分数的增加而增大,但随着胡敏酸质量分数的增大,低水泥质量分数的无侧限抗压强度增幅较小.2)通过对扫描电镜观察和能谱结果的分析,添加胡敏酸制备的水泥土试样,微观结构变松散,土颗粒周围的胶结物质减少;水泥质量分数较低时孔隙较多且较大,孔隙随着水泥掺入比的增大而减少,水泥结构变得更为密实;水泥土试样中水泥的水化产物即水化硅酸钙(C-S-H)与水化铝酸钙(C-A-H)随着胡敏酸质量分数的增大而减少,其微观结构中水泥的水化产物减少,能谱分析中水泥土的Ca质量分数减小,其宏观上表现为水泥土无侧限抗压强度降低.     

粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定重金属污染底泥的影响

利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥.固定胶凝材料和底泥的质量比为1.5∶1,在不同养护时间(7 d和28 d)下,研究粉煤灰掺用量对水泥固化/稳定污染底泥的影响.浸出毒性(固体废物浸出毒性浸出方法--醋酸缓冲溶液方法,HJ/T 300-2007)结果表明,固化体浸出液中主要重金属Cd、Pb和Zn的浓度均符合危险废物鉴别标准--浸出毒性鉴别(GB 5085.3-2007)的要求.在稳定浸出液pH=4的条件下,粉煤灰掺用量不超过50%时,浸出液中Cd、Pb和Zn浓度均低于GB 5085.3-2007规定的限值,适量掺加粉煤灰降低了重金属的浸出毒性.无侧限抗压强度结果表明,8%的粉煤灰掺加量能够一定程度地提高固化体抗压强度,继续增加粉煤灰用量导致固化体抗压强度持续下降.环境耐受力测试结果表明,干湿循环对固化体的破坏不大,而冻融循环对固化体的破坏较大,当粉煤灰掺用量超过33%时,养护28 d的固化体冻融循环质量损失高于30%.利用粉煤灰-水泥体系固化/稳定重金属污染底泥,合适的粉煤灰掺用量为33%.     

城市污水处理厂污泥固化处理技术研究

以水泥、粉煤灰和煤渣为固化剂对城市污水处理厂的污泥进行固化处理.通过抗压强度和重金属浸出毒性来评价污泥固化块的力学性质和安全性能;采用XRD和SEM分析污泥固化块的组成和微观结构.结果表明,水泥、粉煤灰、煤渣对污泥固化块的抗压强度具有有利影响.当水泥掺量为0.07 kg/kg,粉煤灰掺量为0.02 kg/kg,煤渣掺量为0.06 kg/kg,即m(污泥):m(水泥):m(粉煤灰):m(煤渣)＝1:0.07:0.02:0.06时,养护7 d的污泥固化块抗压强度约为1.8 MPa.该配方的污泥固化块对重金属具有较好的固定效果,浸出液中重金属质量浓度满足国家标准.污泥的含水率对污泥固化效果具有不利影响.     

水泥固化污染土电阻率试验研究

通过低频交流电阻测试仪测定在室内制备的水泥固化污染土样的电阻率,采用电阻率法研究龄期、水泥掺入比、似水灰比及污染物含量对固化土电阻率的影响.结果表明,固化污染土的电阻率随着似水灰比和污染物含量的增加而减小,随着龄期和水泥掺入量的增加而增大,与无侧限抗压强度呈线性正相关.研究表明,可以通过固化土电阻率反映水泥固化土桩成桩质量和水泥固化土强度等指标.     

生活污泥灰水化活性激发试验研究

为实现生活污泥灰的大规模资源化利用,研究了机械粉磨、微波辐照和外加剂对污泥灰活性的影响,采用激光粒度分析、X射线衍射、热重分析及扫描电镜等仪器对生活污泥灰及水泥复合试样进行表征.结果表明:与未处理的污泥灰相比,机械粉磨后的污泥灰体积密度峰值对应的颗粒粒径减小,比表面积增大,水化活性得以提高.微波辐照促使生活污泥灰发生熔融反应,生成以矽钙石(rankinite)和铝酸一钙为主的活性矿物,且污泥灰的水化性能大幅增长.复掺外加剂对生活污泥灰的激发效果优于单掺,当NaCl掺入质量分数为1.5％,三乙醇胺(TEA)掺入质量分数为0.03％时,污泥灰-水泥试样3 d抗压强度最大,相比空白样提高110％.复合外加剂的掺入促使更多生活污泥灰及水泥颗粒参与水化反应,并生成水化氯铝酸钙晶体包裹于层状的水化硅(铝)酸钙凝胶中,形成密实的微观结构,以提高污泥灰-水泥试样的早期抗压强度.     

复合药剂对不同类型重金属污染土壤的固化修复

为了考察复合药剂对Pb、Hg、Cr、Cd、Zn、Cu和Ni污染土样的固化修复效果,以重污染企业用地、冶炼厂河道底泥和自配土壤为污染土样进行试验,试验中的普适复合药剂主要为含磷酸盐沉淀剂、黏土和水泥,视情况辅以无机还原助剂和有机络合助剂。在普适药剂(相对原土样的质量分数15%)、还原剂(5%)和有机助剂(2%)的组配下,处理后的重金属浸出质量浓度低于GB 18598—2001标准值。普适药剂对Pb、Cd、Zn、Cu、Ni的固化有效,磷酸盐是促成Pb固化的关键成分,黏土和水泥分别起到吸附固定和物理包封的作用。无机助剂中的还原/络合性成分和硫化物分别对Cr(VI)和Hg的固化有明显的促进作用。对于Pb、Cd、Zn、Cu复合污染土壤的修复,分析了重金属浸出质量浓度随普适药剂投加量变化的特征曲线,结果表明,Pb比Cu的曲线斜率更大,表明Pb的固化效率更高;Cd和Zn具有相似的曲线形状,推测二者具有类似的固化机理。     

电解锰渣的水泥固化与浸出毒性研究

针对电解锰渣产量大且渣中水溶性锰严重超标的问题,采用水泥作为固化剂对电解锰渣进行处理,研究了水泥掺量对破碎固化体(颗粒粒径d<5 mm)浸出毒性的影响,模拟了酸雨对固化体表面浸出率和破碎固化体浸出毒性的影响,并采用XRD分析了电解锰渣固化前后的矿物组成.结果表明,水泥质量分数为15%～45%的破碎固化体中锰的浸出质量浓度低于国家标准(2 mg/L);水泥质量分数为45%的固化体在pH>3.0的酸雨中的早期表面浸出率数量级仅为10-5 g/(cm2·d),后期则检测不到;水泥质量分数为25%～45%的破碎固化体在pH=1.0的酸性环境中的锰浸出浓度均不超标.电解锰渣水泥固化前后的矿物组成结果显示,电解锰渣水泥固化后的锰浸出率减小是由于其中的水溶性锰被水泥水化产物包容吸附,且固化后水溶性Mn2+转化为不溶、低毒性的MnO2也有利于消除锰对环境的危害.     

多种废弃物混合厌氧发酵产气及对重金属的影响

为综合利用多种废弃物混合发酵产沼气及解决沼渣中重金属污染问题,选用猪粪为主料,麦秸、蓝藻、磷矿粉作为辅料,厌氧污泥为微生物接种源,将多种废弃物组合发酵.通过分析不同原料组合的产气效果及对沼渣重金属的钝化效果来探究最佳产气和钝化重金属的原料组合.结果表明:各配比试验中"猪粪+污泥+麦秸"组合(ZJ)产气效果最佳,总产气量是"猪粪+污泥+蓝藻"组合(ZL)的4.8倍,日产气量较ZL组提前3 d达到极值;磷矿粉对各组沼渣中的重金属均有钝化作用,"猪粪+污泥+麦秸+磷矿粉"(ZJ1)组合对沼渣中重金属Cu、Zn钝化效果最优,残渣态分配率分别升高了 5.25个百分点和6.77个百分点;ZJ1沼渣重金属生物有效性下降率最高,Cu、Zn生物有效性分别下降了50.39％和59.25％.蓝藻对发酵沼渣中Cu、Zn则具有活化作用,其Cu、Zn生物有效性分别增加了 28.04％和20.69％.因此,猪粪、污泥、秸秆、磷矿粉通过合适配比进行厌氧发酵,既能绿色产能使多种污染物资源化,又能降低沼渣中重金属污染,为多种污染物协同厌氧发酵产沼气提供理论依据和参考.     

蚯蚓粪与零价铁、磷矿粉对酸性土壤改良和重金属风险控制研究

针对酸性土壤退化和重金属活性高的问题,为了寻求一种综合改善土壤酸性和控制重金属风险的改良技术,基于室内土培试验,通过将蚯蚓粪、零价铁和磷矿粉进行不同形式的组配,分析其对土壤理化性质和重金属镉铅活性的影响,最终筛选出适宜的酸性土壤改良剂。结果表明,加入改良剂后土壤p H值提升了0.17～1.33个单位,有机质质量分数增加了30.7%～124.5%,阳离子交换量提升了371%～627%,均显著改善了土壤理化性质。有机-无机组配材料对重金属Cd、Pb的钝化效果显著,其中蚯蚓粪+零价铁(VCFe)和蚯蚓粪+零价铁+磷矿粉(1∶1∶1,V1F1P1)处理的土壤Cd、Pb有效态含量降低45.4%～59.0%,钝化效果最佳。Tessier形态分析结果表明,这2种改良剂能够将Cd从活性较高的可交换态向活性较低的铁锰氧化态和残渣态转化,将Pb从可交换态、碳酸盐结合态向残渣态转化。组配材料通过改变土壤理化性质而影响到Cd、Pb部分形态转化,进一步影响到其有效性和迁移性。     

不同粒径含氯盐尾矿砂固化的配比优化

针对冀北风沙地区交通干线附近尾矿堆积、大风吹蚀影响交通等问题,将风沙区5种不同粒径的含氯盐铁尾矿作为骨料,以水泥和工业废料矿渣、离子固化剂、氧化钙制备尾矿固化试件,探究其最优配比。基于无侧限抗压强度试验,设计6因素5水平的正交试验,从宏观角度分析固化剂、含水率、尾矿粒径对试件固化效果的影响,借助数据分析软件对其进行配比优化;结合数码显微镜(USB)、电镜扫描试验(SEM)和X射线衍射试验(XRD),从细微观角度对试件进行了固化机理分析。结果表明,影响固化试件强度最显著性的因素为颗粒粒径,其次由大到小为水泥、矿渣、氧化钙、离子固化剂、水;含氯盐尾矿固化试件最优配比为m(铁尾矿)∶m(水泥)∶m(离子固化剂)∶m(矿渣)∶m(氧化钙)∶m(水)=1∶0.12∶0.022∶0.14∶0.08∶0.10,最佳尾矿粒径范围是0.075～0.3 mm;最优配比试件28 d强度可达18.29 MPa。微观分析表明试件内部生成了大量纤维状、片状、针棒状水化产物和连续褶皱状、团簇状C—S—H凝胶体,结构致密、孔隙率低;铁尾矿砂总体活性偏低,其主要起骨架支撑和物理填充作用。固化含氯盐铁尾矿砂作为制备机械沙...     

利用粉煤灰固化风积土的试验研究

采用正交优化试验方法,并通过采用掺加新型固化剂的方法对风积土进行固化试验研究.研究结果表明,影响稳定土无侧限抗压强度大小的主要因素是水泥量,其次是石灰和碎石掺量.粉煤灰掺量为40%、水泥掺量为1 5%、碎石掺量为40%、石灰掺量为8%、固化剂掺量为5%时,无侧限抗压强度最大.在水泥掺量一定的情况下,稳定土的无侧限抗压强度随着固化剂掺量的增大而提高.同时初步探讨了掺加固化剂后粉煤灰类稳定土的固化机理.通过现场工业性试验和观测,结果表明,试验段水泥稳定土基层状况良好,在公路上未发现由于水泥稳定风积土的某种缺陷所引起的变形和开裂,且弯沉值满足有关要求.     

不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响

通过盆栽试验研究土壤中添加不同粒径磷矿粉对玉米吸收积累重金属的影响。结果表明,土壤中添加不同磷矿粉均可显著地降低玉米地上部和地下部的生物量。玉米植株对Cd、Zn、Cu和As的吸收积累也受不同粒径磷矿粉添加的影响。与对照处理相比,添加200μm、22μm和0.8μm的磷矿粉可导致玉米地上部Cd和As质量比分别降低14.1%~26.8%和15.4%~22.9%,玉米地上部Cu质量比和地下部As质量比分别提高5.2%~10.5%和56.3%~75.6%。与200μm和22μm相比,0.8μm磷矿粉可显著降低玉米根系对土壤Cu、Cd和Zn的吸收,说明该粒径磷矿粉是修复复合重金属污染土壤具有潜力的材料。     

铬污染土壤的固化稳定化及药剂还原的修复研究

采用室内模拟试验的方法,研究使用水泥为固化剂,石灰、粉煤灰为稳定剂,FeSO_4·7H_2O,Na_2S·9H_2O,Na_2SO_4为还原剂时,不同养护时间(5,7,14,21,28 d)、固化剂/稳定剂/还原剂不同添加量对铬污染土壤中六价铬浸出浓度的影响,来模拟对某铬污染产地的修复情况;并进行正交试验,得出最佳修复工艺。结果表明,随养护时间增加,添加固化剂、稳定剂可以固化/稳定化土壤,降低铬污染土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度,养护28 d期间,添加固化剂、稳定剂的土壤的Cr(Ⅵ)浸出浓度分别降低了99.4%~99.9%,64.3%~99.2%,3%~76.2%。在养护28 d时,随固化剂、稳定剂、还原剂的添加量增加,固化、稳定、还原效果相应增强,土壤Cr(Ⅵ)浸出浓度达到场地表层土壤的修复目标值45.37 mg/kg。正交实验表明最佳修复工艺为每修复200 g污染土壤,添加200 g水泥,100 g石灰,1.75倍的理论反应量硫酸亚铁。相关分析表明,固化剂水泥、稳定剂石灰的使用能够固化稳定铬污染土壤的Cr(Ⅵ),还原剂硫酸亚铁能将Cr(Ⅵ)还原为毒性较低的Cr(Ⅲ),从而达到修复铬污染土壤的目的。     

镁基稳定剂协同硅酸盐固化/稳定化处置铅污染土壤研究

采用镁基稳定剂协同硅酸盐固化/稳定化处置重金属污染土壤,以铅浸出浓度和药剂处理成本为综合指标确定稳定剂和固化剂的最优配比,并对处置机制及影响因素等探讨,为后期同类型的重金属污染土壤修复提供技术支持。研究结果表明,按照稳定剂添加比例2.5%与固化剂添加比例3%的最优配比处置后,土体重金属铅降低99.8%,可达到铅浸出修复目标值50μg/L的要求。     

不同性质土壤中锑对小麦根伸长的毒性阈值及预测模型

针对土壤中锑污染毒性阈值研究较少的现状,参考ISO11269-1根伸长毒性测试标准方法,采集7种不同性质的土壤,利用TableC urve2D软件拟合剂量-效应关系,得到锑对小麦根伸长的毒性阈值(EC10和EC20)及其预测模型。当外源锑质量比增加时,7种土壤中小麦的相对根长均减小。毒性阈值与土壤理化性质相关分析表明,毒性阈值EC10和EC20与土壤p H值呈显著负相关关系,与土壤总铁质量分数呈显著正相关。回归分析得出,土壤p H值和土壤总铁质量分数可以解释90%的毒性阈值的变异。EC10和EC20的预测值与实测值的比值在2倍范围内。研究表明,在不同性质土壤中锑对小麦的毒性阈值有显著差异,土壤p H值、总铁质量分数与小麦的毒性阈值间呈显著相关关系(p0.05),所得回归模型可较好地预测锑对小麦的毒性阈值。     

毛乌素沙地砒砂岩、沙及复配土重金属含量分析与评价

利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对榆林市榆阳区砒砂岩与沙复配成土造田技术项目区砒砂岩、沙及砒砂岩与沙复配土的重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb)质量比进行测定,采用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤污染程度进行评价。结果表明:除复配土和砒砂岩中Cd的平均质量比分别超出国家土壤环境质量自然背景值26.7%和102.8%外,复配土、砒砂岩及沙中其他重金属平均质量比均在国家土壤环境质量自然背景值以下;与砒砂岩相比,除Hg外复配土中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb质量比分别下降了12.8%、40.7%、44.1%、49.3%、49.8%、37.6%和14.1%;砒砂岩与沙复配成土后,其Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb质量比均与沙中无显著性差异;复配土中Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb之间存在极显著的正相关关系,具有明显的同源性;复配土、砒砂岩及沙重金属单项污染指数均小于1,综合污染指数分别为0.314、0.503及0.200,污染级别为清洁。研究表明,砒砂岩与沙复配土的重金属质量比符合农田土壤环境质量标准,能够保证土壤环境质量安全和农产品品质安全。     

黄浦江上游底栖动物与沉积物重金属潜在生态风险

为了解黄浦江上游水源地沉积物的潜在生态风险及底栖动物的分布特征,对该范围内主要河道的表层沉积物重金属质量比和大型底栖动物群落分布进行了调查,探讨了重金属分布对底栖动物的影响。除Hg采用冷原子吸收法分析外,其他金属都用等离子发射光谱法测定。由潜在生态风险指数法得出重金属污染程度从高到低为Cd、Hg、Pb、Cu、Zn,区域整体的生态风险等级为"极微污染"~"中度污染",其中位于江苏、浙江与上海交界处及黄浦江支流的区域生态风险整体较高。Cd和Hg是研究区域生态风险的主导因子。共采集到大型底栖动物8种,其中环节动物3种,软体动物4种,节肢动物1种,大部分属于耐污类群。多样性指数H'基本小于1,属于"重污染"水平,其值与Pb、Hg、Zn的质量比成正相关关系,与Cd、Cu的质量比成负相关关系。大型底栖动物不同纲目的密度对沉积物中不同种类的重金属响应不同,多毛纲和瓣鳃纲密度与5种金属质量比都呈负相关关系,寡毛纲(以霍普水丝蚓为代表)密度与Cu、Hg质量比呈正相关关系,腹足纲(以铜锈环棱螺为代表)密度与Cu、Hg、Zn质量比及潜在生态风险指数呈正相关。     

太原地区公路旁土壤中重金属形态分布和生物有效性研究

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了太原地区公路旁污染土壤中Pb,Cd,Cu和Zn的形态分布及其生物有效性。研究结果显示:除Cd外,残渣态是主要形态,可交换态的含量很少;土壤中Cd的碳酸盐结合态、可交换态含量较高,残渣态的含量很少;菜园土重金属的生物可利用性和迁移能力的顺序均是Cd>Cu>Zn>Pb,而高粱土的顺序是Cd>Zn>Cu>Pb,菜园土重金属的生物活性和迁移性较高粱土的大。农作物对Cd,Cu和Zn的累积能力远远大于对Pb的累积能力,且Cd,Cu和Zn向地上部转移的速度也明显比Pb快。研究成果将为评估污染土壤中重金属的危害提供科学依据。     

污泥灰-水泥胶凝体系的力学性能及微观分析

利用造纸污泥灰和生活污泥灰替代部分水泥制备胶凝材料,研究了污泥灰掺量对污泥灰-水泥胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析手段对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构及微观形貌进行研究。结果表明,随着污泥灰掺量增加,胶凝体系抗压强度不断降低,当污泥灰掺量超过40%,试样3 d抗压强度比小于5%。当水泥掺量一定,提高造纸污泥灰的掺加比例有利于胶凝体系早期强度的增长,生活污泥灰可有效提高试样后期强度,但掺量不宜过多。随造纸污泥灰掺量提高,水化产物中氢氧化钙和C—S—H凝胶生成量增大,氢氧化钙晶体由片状发育为板状,紧紧包裹于C—S—H凝胶层状结构中,造纸污泥灰中含有的文石型Ca CO3晶体具有较高的力学强度,可桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进而提高胶凝体系的力学强度。     

矿山开采相似材料配比及力学试验研究

为使相似材料更贴近现场岩性特点,提高相似材料模拟试验研究精度,采用"砂石+石膏+水泥"三种原料进行配比试验,制作不同配比的试件进行力学性能测试。通过抗压、拉强度及相应的应力-应变曲线分析相似材料的力学性能及破坏特征,并对相似材料试验各阶段中的误差来源进行分析。结果表明:1)试件的平均抗压强度随砂石比例增大而减小,加入适量的水泥会增大试件的抗压强度,改变"砂石+石膏+水泥"的配比可以获得较为灵活多样的相似岩层特性;2)试件的抗压、拉强度随砂石骨料粒径增大而增大;3)利用棍棒捣实和敲打振动可以满足砂浆的压实要求,采用称砣式静力压实后反而使试件的抗压强度降低;4)针对相似材料制作过程的每个阶段,可提出减少误差的相应方法与措施。