污泥固化土填埋处置中降解规律的研究

污泥固化土中的微生物能够将其中的有机物降解,影响污泥固化土的压缩沉降特性。针对这种问题,开展了7组有机物降解试验,分别从水泥添加量、隔离大气环境、暴露于大气的环境、渗滤液等角度研究污泥固化土的降解规律,获得了有机物降解的动力学模型。结果表明:污泥经固化处理后,其有机物的降解显著降低;水泥添加量相同情况下,有机物在暴露于大气的环境比隔离大气环境中更容易降解;往污泥固化土中添加渗滤液,可以加速有机物的降解。     

固化污泥的压缩特性研究

污泥经固化处理后可进行填埋处置,而固化污泥的压缩特性对其的填埋处置有着重要的影响。针对这种问题,开展了污泥中不同水泥添加量的固化污泥的压缩试验,并对比固化淤泥的压缩试验结果,分析固化污泥的压缩特点和压缩机理。结果表明:污泥的压缩特性有其自身的特殊性,其中主要原因是污泥中含有大量的有机物;固化淤泥的压缩特性具有突出特点是存在结构屈服应力,而固化污泥这样的特点表现的不明显,这是因为固化污泥中的有机物对其压缩性有重要影响;随着压缩的进行,固化污泥的胶结结构不断的被破坏,并进行调整、重组、压密,趋于封闭密实,更紧密的方向发展;有机物引起的结合水膜逐渐变薄,有机物起到的连接作用逐渐加强;结合水膜由厚变薄,颗粒的蠕动阻力逐渐增加;这三个方面不断变化的协同调整,以适应外力的变化,逐渐的抑制了固化污泥的变形。     

连续多孔材料孔隙水压力系数的推导

进行连续多孔材料的应力计算对分析其上部建筑物变形及稳定有着重要意义。连续多孔材料的实际应力及孔隙水压力系数是计算整体连续多孔材料受力的关键参数。利用弹性力学方法对饱和连续多孔材料进行受力分析,推导了连续多孔材料的实际应力与孔隙水压力的关系表达式,对连续多孔材料在轴对称应力状态下的两种受力情况进行了变形分析,分别推导了两种情况下材料的孔隙水压力系数表达式,并给出了试验验证方法。研究成果对连续多孔材料在基础工程中的应用具有指导意义。     

固化污泥的压实特性及微观机理研究

固化污泥进入填埋场需要压实,为探求一种经济有效的方法将其填埋,需要对压实过程中微观结构特征的变化进行研究,揭示污泥固化土的压实机理。对以水泥为固化材料的污泥进行击实试验,通过真空冷冻干燥技术制样,进行扫描电镜试验;借助GIS技术实现了SEM图像的三维可视化及三维孔隙率的定量计算,分析击实过程中微观孔隙的变化规律。结果表明,固化污泥的干密度随着击实功的增加先增加后趋于稳定、孔隙率先减小后趋于稳定。三维可视化模型实现了土体颗粒表面起伏形态的三维显示。对比结果显示三维孔隙率的变化情况,较好地描述了固化污泥击实过程中孔隙体积的变化,可以依据三维孔隙率的变化选取一个经济击实功。研究成果为污泥固化土这种特殊性质土体的基本力学性质研究提供基础参数,并为其实际填埋施工工艺选择提供理论依据。     

基于响应面法的片麻岩尾矿烧结砖优化工艺研究

为了对片麻岩尾矿烧结砖的烧制工艺进行优化分析。以片麻岩尾矿为主料，添加少量粘土进行复配制备烧结砖，采用Box-Behnken响应面法创建了影响因子与响应值之间的二次回归模型，分别考察了烧结温度、粘土掺量、成型水分、颗粒粒径4个烧制工艺参数交互作用对片麻岩尾矿烧结砖抗压强度的影响，并对所研究的烧制工艺进行优化。研究结果表明：烧结砖最佳烧制工艺条件为粘土掺量35%，烧结温度1 050℃，颗粒粒径0.3 mm，成型水分10%。在最优工艺条件下，室内试验制备所得烧结砖抗压强度为21.57 MPa，满足GB/T 5101-2017《烧结普通砖》中MU 20的标准。采用Ｘ射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析方法对烧结温度1 050℃、成型水分10%、颗粒粒径0.3 mm、不同粘土掺量条件下制得的烧结砖进行表征，结果与响应面法得到的最佳工艺相吻合，该烧制工艺参数组合可为制备性能良好的烧结砖提供理论指导。