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充填技术是绿色开采的重要组成部分,研发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料,是发展充填技术的关键。采用煤矸石(CG)和煤系偏高岭土(MK)为原材料制备煤系固废基绿色充填材料,探讨配合比和碱激发剂对充填材料强度以及流动度的影响,并结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、热重分析(TG)和扫描电镜能谱分析(SEM-EDS)等表征手段,揭示充填强度发展机理。综合强度、流动性和环境指标,优化充填材料配比。研究结果表明:绿色充填材料体系中,煤系偏高岭土通过碱激发水化反应起到胶凝作用,体系强度随偏高岭土的增加呈线性增长,磨细的煤矸石充当惰性填料,协同Na2SiO3改善流动性。该充填材料主要水化产物为N―A―S―H和沸石,Si―O―Si发生聚解,随即四面体Al―O键部分取代Si―O键,由(SiO4)4?变成(AlO4)4?,进一步聚合形成Si―O―Al基团。当碱激发剂中Na2SiO3与NaOH比例为1∶1时,聚合程度最高。水化产物填充了煤矸石颗粒间孔隙,使基质致密,提高充填材料强度。综合指标评价推荐偏高岭土与煤矸石的配比为3∶7,此时不仅满足强度和流动性的要求,而且碳排放指数仅有0.257。本研究为开发成本低廉、性能可靠、低碳环保的充填材料提供新的思路,具有较好的实用性和经济性。 相似文献
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随季节性变化的冻融循环作用对土体结构有显著的影响。为降低盐渍土对环境温度的敏感性并将其应用于工程中,提出以石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇(MPA)为固化材料的联合固化方法。先通过无侧限抗压强度(UCS)和微观扫描试验评价固化效果,构建固化材料的参数范围,再将抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)与正交试验相结合,分析各因素的影响,明确最佳组合参数。结果表明:石灰+粉煤灰+MPA联合固化有助于提高盐渍土的强度,联合固化盐渍土的UCS为1 130.25 kPa,是盐渍土(218 k Pa)的5.18倍;联合固化盐渍土的冻融强度满足工程规范(JTG 3430-2020)要求。冻融循环作用下联合固化盐渍土的UCS稳定值为700k Pa,且3次循环后的波动范围在5%左右。适宜配比下联合固化盐渍土的抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)在3次冻融循环后为208.2 kPa和38.56°。各因素的敏感性由高到低依次为养护时间、石灰掺量、MPA掺量、干密度、含盐量和冻融循环次数,随石灰、粉煤灰和MPA掺量的增加,联合固化盐渍土强度增大并趋于稳定,固化参数的优化可有效弱化冻融作用对滨海盐渍土的影响。结合抗压及抗剪强度试验结果,... 相似文献
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《岩土力学》2021,(2)
红黏土易成团,难以打散,用石灰等处治时,实际附着于团粒表面,造成内外混合不均匀。以两种团粒尺寸分布的红黏土(D_(max)=5.0 mm和D_(max)=0.5 mm)为研究对象,开展收缩、压缩和直接剪切等水-力特性试验,评价处治红黏土团粒表层的硬化与粒间胶结效应。研究表明,黏土的团粒尺寸、含水率和处治方式显著影响处治效果。与仅用石灰处治方式相比,偏高岭土-石灰联合处治的方式更好,其压缩性降低、黏聚力提高且收缩性减少;不过,红黏土的团粒尺寸大小也会影响处治效果,团粒尺寸大者的水-力性能改善效果不如尺寸小者。由此推测,经过处治后,红黏土团粒表层形成了"硬壳",提高了团粒的抗压缩能力和表面粗糙度;团粒之间形成了胶结,抑制了其收缩行为,而且提高了黏聚力;但当团粒尺寸变大后,偏高岭土-石灰处治的影响范围局限于团粒表层,团粒尺寸效应削弱了偏高岭土-石灰的处治效果。 相似文献
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南海北部海区海底沉积物中孔隙水的Cl~-和SO_4~(2-)浓度异常特征及其对天然气水合物的指示意义 总被引：41，自引：9，他引：32
报道了中国南海北部海区海底沉积物中孔隙水的Cl-和SO42-质量浓度的变化特征, 圈定了孔隙水中Cl-质量浓度的高值异常区。由于水合物形成过程中的排盐效应, 会使其上覆浅表层沉积物中孔隙水的盐度增高, 因此这些氯离子的高值异常区值得进一步的勘查。对孔隙水中SO42-的质量浓度分析表明, 研究区的一些站位表现出随深度增加SO42-的质量浓度梯度发生明显的变化, 计算的硫酸盐甲烷交接带SMI界面深度均在 10m左右, 与ODP164航次和ODP204航次有天然气水合物的钻孔的SMI界面深度基本吻合, 说明这些站位深部有天然气水合物存在的可能性。 相似文献
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冬季冻结与春季融化引起北方滨海盐渍土的工程性质劣化。为研究纤维加筋对固化土的抗压性能、抗冻融性能与微观结构变化,开展了石灰固化盐渍土和纤维与石灰加筋固化盐渍土的冻融试验、无侧限抗压试验、扫描电镜试验、核磁共振试验和压汞试验,系统分析冻融后纤维加筋固化盐渍土的抗压强度与孔隙特征间的相关性、抗冻融性能及其变化规律。结果表明... 相似文献
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为研究CaO的赋存形态及含量对钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土效果的影响,采用高铝水泥提供AlO2-,纯石膏或磷石膏提供SO42-,高铝水泥、石膏、普通硅酸盐水泥或生石灰提供CaO,制备不同组分固化剂配比的固化土,测试试样强度和孔隙溶液pH值等宏观物理力学指标,通过醋酸缓冲溶液法测试试样的铅溶出量,对比分析不同固化剂固化土的矿物成分与微观结构特征。结果表明,钙矾石固化/稳定化重金属铅污染土效果显著;钙矾石对孔隙的填充作用带来的增强效果不能代替水化硅酸钙胶结土颗粒的胶结作用,普通硅酸盐水泥对试样的强度更有利,但其后期强度增幅不大,而生石灰有利于固化土强度的持续增长;生石灰较普通硅酸盐水泥对钙矾石的形成、稳定和重金属Pb2+的固化/稳定化更有利;磷石膏和纯石膏对试样的pH值、无侧限抗压强度及钙矾石固化/稳定化重金属Pb2+的效果影响较小;固化土体微观结构特征表明,CaO含量对钙矾石生成形态及作用效果影响显著。当CaO含量较低时,早期生成的钙矾石将向单硫型硫铝酸钙转化。研究成果可丰富重金属污染场地原位处理技术,具有重要的理论意义和工程应用价值。 相似文献
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正1 Introduction Many variable temperature chemical models were developed to predict mineral solubility in the natural waters(Na+,K+,Ca2+,Mg2+//Cl-,SO42-–H2O)in the temperature range below 298.15 K(to near 213.15 K)and(Na+,K+, 相似文献
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废弃黏土工程特性较差,难以作为路基材料进行资源化利用,还有工业废渣的产量日益增长,其利用率根本追不上产量,针对该问题研究了不同掺量矿渣-脱硫石膏-电石渣(GGBS-DG-CCS,GDC)固化剂对黏土力学性能和微观机理的影响。采用Design Expert中的box-behnken design(BBD)得出矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比,通过无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和水稳试验评价了GDC固化土的宏观力学性能;然后采用SEM和XRD分析了GDC固化剂与黏土之间的相互作用机理,并与同掺量的传统水泥固化方案进行对比。结果表明：矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比为11.93︰1.53︰6.01,GDC固化黏土的无侧限抗压强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加而增大;相较于水泥固化土,GDC固化土具有更好的水稳定性,且随着养护龄期的增长,GDC固化土呈现出更高的抗压强度、抗劈裂性以及更低的脆性;SEM和XRD分析显示,GDC固化土在养护过程中会不断生成水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)等胶凝性水化物以及膨胀性水化产物钙矾石(Aft),与水泥土相比,28 d龄期的GDC固化土微... 相似文献
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孔隙水中NH_4~+和HPO_4~(2-)浓度异常:一种潜在的天然气水合物地球化学勘查新指标 总被引：6，自引：3，他引：3
在海洋天然气水合物的勘查与研究中地球化学方法发挥了重大作用。利用海洋沉积物孔隙水中各种离子含量和同位素异常可以有效示踪天然气水合物的存在, 其中Cl-浓度异常、SO42-浓度梯度和氧同位素组成异常已成为指示天然气水合物存在的灵敏示踪剂。通过对比有和没有天然气水合物存在的海域浅表层沉积物中孔隙水的NH4+和HPO42-含量, 发现有天然气水合物区的孔隙水中NH4+和HPO42-浓度明显偏高, 且存在与SO42-类似的浓度梯度曲线, 认为孔隙水中NH4+和HPO42-浓度异常有可能成为一种新的地球化学示踪剂, 指示天然气水合物的存在; 探讨了引起孔隙水中NH +和HPO 2-浓度异常的可能机理及精确测定这些离子含量的方法。 相似文献
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为了研究绿色环保新型流态固化土在狭窄肥槽回填等工程问题中的应用,提出稻壳灰联合地聚物固化工程渣土形成流态稻壳灰-地聚物固化土。采用无侧限抗压强度（UCS）试验、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱分析（EDS）等测试方法,研究稻壳灰的掺量与粒径对稻壳灰-地聚物固化土的无侧限抗压强度（UCS）的影响规律,并探讨了稻壳灰掺量与粒径对其微观结构影响规律。结果表明:稻壳灰-地聚物固化土的净浆流动度与稻壳灰的掺量、粒径呈负相关关系,其凝结时间与稻壳灰掺量呈正相关关系,但与稻壳灰的粒径呈负相关关系;稻壳灰-地聚物固化土UCS值随着稻壳灰的掺量增加、粒径降低而显著提高,当稻壳灰的掺量增加到10%后,强度提升效能降低,初步判定稻壳灰的最优掺量为10%;固化过程中产生水化硅铝酸钠（N-A-S-H）和水化硅酸钙（C-S-H）2种凝胶,起到填充内部孔隙和胶结土颗粒的作用,使整体结构趋于完整,是稻壳灰-地聚物固化土强度提升的根本原因。研究成果可为稻壳灰在流态固化土的工程应用提供理论依据。 相似文献
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我国浅部煤炭资源已逐渐枯竭,在煤炭进入深部开采的条件下,来自煤层底板高承压灰岩水的威胁也越来越大,深入理解矿区含水层中水化学组成控制机制是针对性地开展水害防治工作的重要科学前提。为了查明安徽钱营孜煤矿深部地下水中常规离子的定性与定量来源,通过多种数理统计方法(包括相关性分析和R型聚类分析)、离子比值法和Unmix模型对22个灰岩水中常规离子浓度进行了分析。结果表明,地下水呈中至弱碱性,溶解性总固体(TDS)变化范围为1 945~5 292 mg/L,阳离子平均质量浓度由大到小排序为:Na+ (718 mg/L)、Ca2+ (270 mg/L)、Mg2+ (153 mg/L),阴离子平均质量浓度由大到小排序为:SO4 2? (2 305 mg/L)、HCO3 ? (239 mg/L)、Cl? (186 mg/L),95%样品的水化学类型为SO4-Na型。相关性分析、聚类分析和离子比值分析表明,含水层中水化学组成控制因素主要为硫酸盐和碳酸盐矿物的溶解(源1)以及盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化(源2)。Unmix模型显示源1和源2对地下水中常规离子浓度的平均贡献率分别为56%和44%,其中,源1对Ca2+、Mg2+、Na+和SO4 2?浓度贡献率依次为73%、68%、63%和73%,源2对Cl?和HCO3 ?浓度的贡献率分别为75%和66%。研究成果可为相似条件煤矿突水水源的精准识别提供理论支持。 相似文献
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Lake Qarun is an inland saline lake of the type Na---(Mg)---Cl---(SO4). The SO4/Cl weight ratio exceeds 0.6. The sequence of salt deposition, upon mechanical evaporation at 70°C, starts with basanite and halite, passes with magnesium sulphate minerals and ends with sylvite and carnallite. High concentrations of Sr in the gypsiferous fraction and B in the end-residue are recorded. 相似文献
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滨海盐渍土中易溶盐遇水溶解,引起强度明显下降,变形增大,严重影响其作为生土材料的工程性能。利用丙烯酰胺（AM）原位聚合对盐渍土进行改良,探讨固化条件对其力学性能与耐水性能的影响。试验结果表明,当加热温度为70 ℃、加热时间为6 h,AM单体用量为盐渍土用量的3%,引发剂用量为AM用量的3%,且不加入交联剂时,用量较为经济且具有较高的抗压和抗折强度,在龄期为7、14、28 d时,其抗折强度分别可达到2.265、3.603、5.255 MPa;抗压强度分别达到5.6、13.7、16.2 MPa;与28 d龄期的原试样进行对比,AM聚合固化后试样的抗折强度和抗压强度分别提高了4～5倍,相比传统砌体砂浆材料强度大幅提高,加固后试样的耐水性能和收缩率也都得到明显的改善。利用电镜扫描（SEM）、X射线衍射光谱（XRD）对其微观机制变化进行了初步探讨,发现改良后土样孔隙含量大大减小,且其矿物结构并未发生变化,可视为一种新型环保生土建筑材料应用于工程建设中。 相似文献
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对乌江丰水期河水硫酸盐的硫同位素组成特征进行了研究。SO42-平均浓度为0.48 mmol/L,δ34S值为-11.5‰~8.3‰,干流河水δ34S值为-6.7‰~-3.9‰。河水的硫同位素组成主要受岩石风化及大气降水的影响,具有明显的区域性分异特征:上游碳酸盐岩地区河水的SO42-浓度高而δ34S值低,SO42-主要来源于煤中黄铁矿的氧化、矿床硫化物的氧化和大气降水;下游碳酸盐岩夹碎屑岩地区河水中的SO42-浓度低而δ34S值高,SO42-主要来源于大气降水和石膏溶解,煤中黄铁矿氧化生成的硫酸盐所占比重较低。乌江河水向贵州省外输出的SO42-通量为172×1010g/a,丰水期占全年SO42-输出总量的72%。来自煤、硫化物、雨水和蒸发岩的硫对丰水期河水中SO42-的平均贡献分别为:50%、25%、20%和5%。H2SO4对碳酸盐岩的侵蚀速率为35.1 t/km2/a(17.5 mm/ka),由此降低大气CO2消耗速率3.66×105mol/km2/a。 相似文献
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酸性矿井水在我国鲁西南、山西、内蒙、云南和贵州等煤矿区普遍存在,酸性矿井水其pH往往在2~5之间,高SO42?、HB、TDS、Fe、Mn。这些物质进入地下水、地表水或土壤后,会对其造成严重危害。文章选择山西阳泉市典型废弃煤矿区山底河流域为研究区,通过水文地质调查,水文地质钻探,水文地质剖面等方法阐述山底流域地层岩性,水文地质条件概况,得出受煤矿开采影响,与天然条件下相比山底河流域的地表水和地下水的补给、径流、排泄条件均发生了根本变化。补给通过破坏产生的导水裂隙带运移,以垂向运动为主;径流通过坑道,导水裂隙带运移,以横向运动为主;排泄以矿坑排水和泉水溢出方式为主。并简述山底河流域煤矿酸性矿井水试验站观测站分布情况与水化学特征。 相似文献
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不同养生龄期下水泥土经冻融循环后力学性能试验探究 总被引：4，自引：2，他引：2
针对季节性冻土区域,对不同养护期龄的水泥改良土在不同冻融循环次数条件下进行单轴抗压强度试验。探究养护期龄、冻融循环次数对抗压强度、质量损失率以及变形模量E50的影响。结果表明：受冻融循环与水泥水化反应的影响,龄期28 d时,二者共同作用,使其结构重塑,导致三种掺量下的抗压强度随冻融循环次数增加均先减小后增大;质量损失率均先下降后上升,且小于0;变形模量E50数据随循环次数增加整体呈收敛趋势,即掺量10%时呈下降趋势,6%时呈上升趋势。而龄期90 d后,水化反应基本完全,结构近于稳定,经冻融循环造成不可修复的损伤,导致抗压强度均随循环次数增加呈下降趋势;掺量6%时的质量损失率也逐渐增长大于0;E50数据整体呈发散状。 相似文献
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针对不同养护龄期对于粉煤灰水泥土抗剪强度影响的问题,采用不固结不排水三轴剪切试验从宏观力学的角度分析养护龄期对粉煤灰水泥土的影响,结合SEM试验和XRD试验从微观角度分析试样内部结构与物质成分。试验结果表明:从宏观角度分析,粉煤灰水泥土的应力-应变曲线呈现应变软化型,试样的抗剪强度随养护龄期的增加逐渐增大且28 d的抗剪强度最大,同时,由于试样内部各物质之间的反应随养护龄期的增加而持续进行,龄期越长试样内部各物质之间的胶结作用越强,致使试样的内摩擦角和黏聚力随养护龄期逐渐增大;从微观角度分析,试样内部生成的结晶物质(钙矾石)与胶凝物质(C-S-H凝胶)等填充试样内部的大孔隙且相互黏结,导致试样愈加密实,抗剪强度增大。本文旨在为粉煤灰等材料固化黄土的抗剪强度提供试验依据,为粉煤灰等工业副产品在工程中的应用提供参考,对粉煤灰的利用和环境保护具有参考意义。 相似文献
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在对皖北任楼矿煤系含水层地下水常规离子和稀土元素组成分析的基础上,运用Visual Minteq软件对溶解态稀土的无机形态进行了模拟。结果表明:煤系含水层地下水分为富SO42-和富HCO3-(或富CO32-)两类,二者pH值大致以8.20/8.36为界。富SO42-水具有相对富HCO3-水偏低的稀土总量,但二者在PAAS(后太古代平均页岩)标准化图解上均表现为轻稀土亏损的型式。富SO42-水中稀土无机形态包括Ln3+、LnCO3+、LnSO4+、Ln(CO3)2-和Ln(SO4)2-(Ln代表稀土元素),但富HCO3-水中以Ln(CO3)2-和LnCO3+为主,且各形态的相对含量与pH值和元素类型(如轻、重稀土)关系密切。HCO3-含量与地下水∑REE和/NdSN/YbSN存在明显的相关性,表明不同含量的稀土元素无机形态(尤其是Ln(CO3)2-)对地下水中稀土元素总量和轻重稀土分异程度存在影响。 相似文献
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针对煤层回采顶板垮落法产生的采煤固废堆放量大、长壁胶结充填开采中采充失衡等问题,内蒙古察哈素煤矿31采区采用连采连充巷式胶结充填采煤工艺,采用“隔三采一”的回采方式及“三强一弱”的充填模式。充填材料配比对充填成本与效果具有重要影响,针对原胶结充填材料中水泥消耗大、粉煤灰消纳少的问题,基于泰波理论确定矸石最佳粒径级配系数n为0.5,在此基础上,利用响应面法(RSM)优化材料配比。基于RSM-BBD (Box–Behnken Design)设计13组试验,建立充填体3、7及28 d单轴抗压强度与水泥质量分数X1、粉煤灰质量分数X2、固料质量分数X3及3因素交互作用(水泥与粉煤灰交互作用X1X2、水泥与固料质量分数交互作用X1X3、粉煤灰与固料质量分数交互作用X2X3)的回归模型,模型P值均小于10-4,模型可靠性强。试验结果表明：不仅单一因素对强度影响显著,且各因素的交互作用也对强度有一定的影响。强度随X1与X 相似文献