飞灰固化材料的力学环境特性及在路基加固中的应用研究
发布时间：2021-11-16 16:27
固体废弃物焚烧处理由于可以先进的实现垃圾无害化、减量化和资源化,逐渐受到国内外的认可和发展。作为副产品,在焚烧及烟气处理过程中不可避免的产生了大量飞灰。由于飞灰中富集了大量易渗滤的有害重金属,飞灰属于危险废弃物,需要进行必要的前处理。因此,对高污染高产量的飞灰进行固化稳定化处理并探究其在道路工程中资源化利用的可行性,不仅有助于完善飞灰固化处理的理论框架,而且为飞灰的资源化利用提供了理论支撑。基于以上背景,一方面,本研究采用化学药剂-水泥协同处理焚烧飞灰,研究飞灰复合材料在不同工况条件下（螯合剂掺量、水泥掺量、养护龄期）的强度和重金属浸出毒性特征,探索该协同处理方法的可行性。进一步考虑碳化效应、冻融循环等条件对该协同处理方法的影响,为该处理方法在极端环境下的稳定性和耐久性提供数据支撑。另一方面,结合实验结果及多种微观测试方法（SEM、XRD、XRF等）,揭示化学药剂-水泥协同固化机理。最后将飞灰复合材料作为地基加固桩材料,通过数值模拟飞灰桩在运营期间不同影响因素下的工程特性和环境特性,为飞灰的资源化利用提供支撑。取得结果如下:（1）从飞灰的理化特性可以看出,飞灰具有较高的持水性能且孔容孔...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国历年生活垃圾清运量及焚烧量
C)和热回收利用系统中收集到的残余物。据此估计，到 2015 年，我国仅城圾焚烧产生的飞灰就将达到 70 万吨左右。上海目前生活垃圾产量为 2 万焚烧飞灰日产量达 200400 吨，年产生飞灰约 7~15 万吨[25]。底灰中主要为亲岩性重金属，如 Si、Al、Ca 等，易渗滤的重金属 Hg、Pb、Cd、Zn 含因此，底灰可以作为原材料进行再利用。由于垃圾成分复杂且常含有废旧电元器件等重金属成分较多的物件，在焚烧过程中这些重金属被释放出来，了飞灰上。飞灰与底灰相比富集了更多的易渗滤的较高浓度的 Cd、Pb、ZCr 等多种有害重金属物质和盐类。因此，考虑到飞灰中重金属潜在的毒性于在生物体内富集而且不可降解的特性，我国《国家危险废物名录》、日标准均指出，飞灰属于危险废弃物；美国环境保护署(USEPA)也将 Cd、、Pb、Cu、Zn、Ni 等重金属离子列为优先控制污染物[26]。我国《危险废物技术政策》第 9 条进一步指出，飞灰必须在其产生地进行必要的前处理之输及进行安全填埋处置[27]。
2与水泥水化产物中的液相碱性物质发生反应，使得其碱性下降、化学成分改变的中性化反应过程，如图2-1所示。碳化改变了水泥的矿物组分，因此必然对飞灰的水泥固化体强度特征和重金属浸出特性产生显著的影响。(a) 碳化前水化产物颗粒 (b)碳化后水化产物颗粒图2-1 碳化效应示意图水泥基混凝土的碳化反应可以描述为空气中的CO2和混凝土空隙中的Ca2+随着水化反应发生的一个平衡的化学反应[71]。控制碳化的程度和速率以及固化体强度的三个主要因素为：(1) 配比（水泥和骨料、含水量和颗粒填料的分布）；(2) 养护条件（养护龄期、CO2浓度和压力、相对湿度、温度和干湿循环频率）；(3) 添加剂（SCMS、外加剂）[72]。徐善华等开展了混凝土快速碳化及单调加载试验，结果表明，碳化后混凝土脆性增加，裂缝较未碳化试件发展的迅速，加载后期试件表明有混凝土块脱落现象，完全碳化混凝土的极限应变随混凝土强度增加而逐渐减小，减小幅度随混
【参考文献】：
期刊论文
[1]Removal of Cd（Ⅱ） and Pb（Ⅱ） from soil through desorption using citric acid:Kinetic and equilibrium studies[J]. 唐强,周婷,顾凡,王艳,褚嘉明. Journal of Central South University. 2017(09)
[2]COMSOL Multiphysics在混凝土耐久性研究中的应用现状[J]. 谭业文,王曙光,徐锋,刘伟庆,陈宣东,梁羽. 硅酸盐学报. 2017(05)
[3]Membrane behavior of bentonite-amended Fukakusa clay in K,Na and Ca solutions[J]. 唐强,刘维,王恒宇,程蓉,钱寅飞. Journal of Central South University. 2016(12)
[4]酸雨作用下含磷固化剂处理铅锌镉复合污染土的半动态浸出试验研究[J]. 伍浩良,刘兆鹏,杜延军,薛强,魏明俐,李春萍. 岩土工程学报. 2017(06)
[5]酸碱固化剂共存条件下固化黏土力学行为特征分析[J]. 杨青,罗小花,邱欣,吴金洪. 公路交通科技. 2016(06)
[6]Removal of aqueous Ni（Ⅱ） with carbonized leaf powder: Kinetics and equilibrium[J]. 唐强,王恒宇,唐晓武,王艳. Journal of Central South University. 2016(04)
[7]碳化对混凝土微观结构的影响研究[J]. 齐广政,元成方,牛荻涛. 山西建筑. 2015(18)
[8]城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属的固化/稳定化处理[J]. 周建国,张曙光,李萍,冯旭,刘俊鹏,王云霞. 天津城建大学学报. 2015(02)
[9]完全碳化混凝土单轴受压力学性能试验研究[J]. 徐善华,孔德亮,李安邦,朱文治. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[10]CFG桩复合地基不同参数沉降影响分析[J]. 朱彦鹏,唐文斐. 甘肃科学学报. 2015(02)
博士论文
[1]我国生活垃圾焚烧飞灰毒性行为及其资源化利用过程的风险评估[D]. 潘赟.上海大学 2015
硕士论文
[1]垃圾焚烧飞灰中重金属的固化性能研究[D]. 张帆.南京师范大学 2014
[2]垃圾焚烧飞灰微波解毒与药剂稳定化及资源化技术研发[D]. 纪涛.天津大学 2010
[3]天津泰达环保有限公司发展战略研究[D]. 胡如海.天津大学 2008
[4]垃圾焚烧飞灰中重金属的渗滤特性及飞灰固化处理的实验研究[D]. 张岩.浙江大学 2005
本文编号：3499190
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国历年生活垃圾清运量及焚烧量
C)和热回收利用系统中收集到的残余物。据此估计，到 2015 年，我国仅城圾焚烧产生的飞灰就将达到 70 万吨左右。上海目前生活垃圾产量为 2 万焚烧飞灰日产量达 200400 吨，年产生飞灰约 7~15 万吨[25]。底灰中主要为亲岩性重金属，如 Si、Al、Ca 等，易渗滤的重金属 Hg、Pb、Cd、Zn 含因此，底灰可以作为原材料进行再利用。由于垃圾成分复杂且常含有废旧电元器件等重金属成分较多的物件，在焚烧过程中这些重金属被释放出来，了飞灰上。飞灰与底灰相比富集了更多的易渗滤的较高浓度的 Cd、Pb、ZCr 等多种有害重金属物质和盐类。因此，考虑到飞灰中重金属潜在的毒性于在生物体内富集而且不可降解的特性，我国《国家危险废物名录》、日标准均指出，飞灰属于危险废弃物；美国环境保护署(USEPA)也将 Cd、、Pb、Cu、Zn、Ni 等重金属离子列为优先控制污染物[26]。我国《危险废物技术政策》第 9 条进一步指出，飞灰必须在其产生地进行必要的前处理之输及进行安全填埋处置[27]。
2与水泥水化产物中的液相碱性物质发生反应，使得其碱性下降、化学成分改变的中性化反应过程，如图2-1所示。碳化改变了水泥的矿物组分，因此必然对飞灰的水泥固化体强度特征和重金属浸出特性产生显著的影响。(a) 碳化前水化产物颗粒 (b)碳化后水化产物颗粒图2-1 碳化效应示意图水泥基混凝土的碳化反应可以描述为空气中的CO2和混凝土空隙中的Ca2+随着水化反应发生的一个平衡的化学反应[71]。控制碳化的程度和速率以及固化体强度的三个主要因素为：(1) 配比（水泥和骨料、含水量和颗粒填料的分布）；(2) 养护条件（养护龄期、CO2浓度和压力、相对湿度、温度和干湿循环频率）；(3) 添加剂（SCMS、外加剂）[72]。徐善华等开展了混凝土快速碳化及单调加载试验，结果表明，碳化后混凝土脆性增加，裂缝较未碳化试件发展的迅速，加载后期试件表明有混凝土块脱落现象，完全碳化混凝土的极限应变随混凝土强度增加而逐渐减小，减小幅度随混
【参考文献】：
期刊论文
[1]Removal of Cd（Ⅱ） and Pb（Ⅱ） from soil through desorption using citric acid:Kinetic and equilibrium studies[J]. 唐强,周婷,顾凡,王艳,褚嘉明. Journal of Central South University. 2017(09)
[2]COMSOL Multiphysics在混凝土耐久性研究中的应用现状[J]. 谭业文,王曙光,徐锋,刘伟庆,陈宣东,梁羽. 硅酸盐学报. 2017(05)
[3]Membrane behavior of bentonite-amended Fukakusa clay in K,Na and Ca solutions[J]. 唐强,刘维,王恒宇,程蓉,钱寅飞. Journal of Central South University. 2016(12)
[4]酸雨作用下含磷固化剂处理铅锌镉复合污染土的半动态浸出试验研究[J]. 伍浩良,刘兆鹏,杜延军,薛强,魏明俐,李春萍. 岩土工程学报. 2017(06)
[5]酸碱固化剂共存条件下固化黏土力学行为特征分析[J]. 杨青,罗小花,邱欣,吴金洪. 公路交通科技. 2016(06)
[6]Removal of aqueous Ni（Ⅱ） with carbonized leaf powder: Kinetics and equilibrium[J]. 唐强,王恒宇,唐晓武,王艳. Journal of Central South University. 2016(04)
[7]碳化对混凝土微观结构的影响研究[J]. 齐广政,元成方,牛荻涛. 山西建筑. 2015(18)
[8]城市生活垃圾焚烧飞灰中重金属的固化/稳定化处理[J]. 周建国,张曙光,李萍,冯旭,刘俊鹏,王云霞. 天津城建大学学报. 2015(02)
[9]完全碳化混凝土单轴受压力学性能试验研究[J]. 徐善华,孔德亮,李安邦,朱文治. 西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2015(02)
[10]CFG桩复合地基不同参数沉降影响分析[J]. 朱彦鹏,唐文斐. 甘肃科学学报. 2015(02)
博士论文
[1]我国生活垃圾焚烧飞灰毒性行为及其资源化利用过程的风险评估[D]. 潘赟.上海大学 2015
硕士论文
[1]垃圾焚烧飞灰中重金属的固化性能研究[D]. 张帆.南京师范大学 2014
[2]垃圾焚烧飞灰微波解毒与药剂稳定化及资源化技术研发[D]. 纪涛.天津大学 2010
[3]天津泰达环保有限公司发展战略研究[D]. 胡如海.天津大学 2008
[4]垃圾焚烧飞灰中重金属的渗滤特性及飞灰固化处理的实验研究[D]. 张岩.浙江大学 2005
本文编号：3499190
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