纯碱渣强度形成机理与综合环境评价方法研究

论文摘要

碱渣是氨碱法生产的工业废料,其堆放不仅占用大量的土地资源,而且对生态环境造成很大的污染。本文结合科研课题,针对碱渣工程应用中亟待解决的关键问题进行了研究。旨在使工业废料碱渣成为可利用的、不再对周边环境产生污染的再生资源。为了掌握碱渣的工程性质,本文结合以往的研究成果及存在问题,进行了大量的室内试验,揭示了原状碱渣及击实碱渣强度随含水率、干密度及时间的变化规律,以及灵敏度与含水率的对应关系;通过现场填筑试验,提出了碱渣承载力的确定方法,得出了含水率与碱渣承载力特征值的关系;同时利用电镜扫瞄及相关化学分析方法,分析了碱渣的化学成分及结晶结构,阐明了碱渣强度的形成机理。并在此基础上,进行了碱渣工程应用的综合环境评价方法研究。得到以下结论:1.碱渣是有别于天然土的特殊型土,纯碱渣wop=49.9%,对应的无侧限强度cu=48kPa;而w=90%时,cu=71.5kPa。表明碱渣在最优含水量时的强度不是其最大值,这与一般工程土有着根本的不同。2.一般粘性土在wop时达到γdmax,其Sr≈80%左右,此时土的强度较高。而碱渣在wop时,Sr=57%,强度亦不为最大值,而当w=90%时,Sr=79%,强度达到最大值。这一点又与一般粘性土相似。3.碱渣文石晶体成簇生长,形呈针状晶体簇,即碱渣为针状交叉结构。该针状晶簇相互交叉是高含水量碱渣仍有较高强度的原因。4.在非饱和状态,由于击实碱渣破坏了天然碱渣颗粒之间的胶结物及针状或纤维状的文石晶体,故击实碱渣的密实度大于原状碱渣。5.随着时间的增长,碱渣颗粒中板状或棱面体状的方解石表面有针状或纤维状的文石晶体增生,这在颗粒之间起到连接作用,加强了碱渣骨架的刚度,这是碱渣强度随时间增长的根本所在。6.碱渣中存在着碱渣—水—电解质系统,是影响碱渣强度的主要因素,在w=90%时,孔隙中离子浓度增到最大值,颗粒间水胶连结发挥到最大程度,此点为碱渣强度的最大值点。7.在碱渣工程应用中,采取适当的方法,可以避免对周围环境做成污染。本文研究成果对碱渣作为再生资源的利用提供了科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 碱渣的生成
• 1.2 碱渣堆场对周围土地及城市环境的危害
• 1.3 国内外碱渣处理情况综述
• 1.4 纯碱渣使用获得成功
• 1.5 本文的主要研究工作
• 第二章 碱渣的物理及化学基本性质
• 2.1 碱渣物理性质
• 2.2 碱渣的化学组成分析
• 第三章 碱渣的变形特性
• 3.1 原状碱渣的变形性质
• 3.2 击实碱渣的变形性质
• 第四章 碱渣强度的变化规律
• 4.1 原状碱渣的强度变化规律
• 4.2 击实碱渣的强度变化规律
• 4.3 碱渣灵敏度与含水率关系
• 4.4 小结
• 第五章 碱渣强度的形成机理
• 5.1 碱渣的矿物成分
• 5.2 碱渣的结构及微结构的成因
• 5.3 碱渣的强度形成机理
• 第六章 碱渣现场承载力试验
• 6.1 现场试验方案
• 6.2 碱渣的晾晒填筑
• 6.3 碱渣载荷试验
• 6.4 纯碱渣载荷试验结果分析
• 6.5 纯碱渣承载力的确定
• 6.6 碱渣临界荷载P1/4 与承载力特征值的比较
• 6.7 含水率与碱渣承载力特征值的关系
• 6.8 综合评价
• 6.9 影响碱渣承载力的因素
• 6.10 现场载荷试验确定碱渣的变形模量
• 第七章 填垫碱渣对环境影响的评价
• 7.1 碱渣山工程位置
• 7.2 碱渣山对当地环境的影响
• 7.3 大气环境质量影响分析
• 7.4 水环境影响分析
• 7.5 紫云公园对城市景观影响分析
• 7.6 综合分析
• 第八章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢