实验4固化强度测试Word格式文档下载.docx

1、水泥固化块来自2014年4月25日下午进行的水泥固化实验，原材料为粉笔渣（筛分 后代替含重金属飞灰等危险废物）40g,水泥60g、黄砂70g （筛分后）和水400g。具 体原料组成见下表：表1水泥固化各原料投配表组分标准目 数/目孔径尺寸/mm质量/g比重/%粉笔200.9407.02黄砂600.371.2312.281000.15162.811200.12522.84.001400.10515.82.771800.1888.41.47水泥-10.53水40070.18总质量570制作好的水泥固化体高大约6cm，直径大约为4cm的圆柱体，见图1.图1放置14d后的水泥固化体图2.2实验设备压力

2、测定仪名称：RFP-03型智能测力仪作用：用于测定水泥固化块强度图2 RFP-03型智能测力仪本系列智能测力仪能够把测得的力值数据由单片机根据使用要求进行数字化处理，可配套用于各种压力机、试验机的显示控制部分，用途广泛。主要技术参数：额定工作电压：AC380V 10%, 50Hz功耗：w 30W非线性重复性误差：w 1%工作温度：040 r外形尺寸：360 X 140 X 220mm （开孔尺寸350x 130X 220mm）打印纸尺寸：57x 30mm仪表保险丝：15A3实验步骤称取模拟废渣40g （已粉碎至20 目）、黄砂70g （经过筛分，具体见表1）、水 泥60g于搅拌锅内，安装好；人

3、工搅拌1015s后，缓缓加入适量的水，180s 5s后 停搅拌；迅速倾入置于台上的模具内（高为8 cm，直径为4 cm）进行制样，振动12min， 刮平，自然养护24h，采用试样筒，分3层压实成型，试样干密度控制为 1.8 g/cm3, 24 h后拆膜，并放于标准养护箱（温度 202 C，湿度95%以上）中养护。用滤纸拭去浸泡好的试样周围的残余渗沥液，试样无侧限抗压强度采用土工试验方法标准（GB/T50123-1999）3进行测定，轴向应变速率为每分钟应变 3%,仪器采用YYW-1新标准石灰土无侧限压力仪3。实验过程记录：1. 固化块强度测定情况表2固化块强度测定过程现象记录表水泥固化时间：2

4、014年4月25日 测定强度时间：2014年5月09日水泥添加量：10.53% 养护时间：14d固化块截面直径D=4cm，表面积A=0.1257m2步骤本组情况别组情况脱模，将水泥固化块轻轻从塑料模具中敲出脱模过程基本没有差别，要注意的是将固化块从 模具中敲出过程中需避免敲打的木板与固化块 的直接接触，如果在强度测定之前固化块已经被 击打出裂痕，会影响强度测定固化块表面观察固化块表面上部较为 干燥，下部仍有些湿润固化块表面整体较干燥，凝固效果较好抗压最大强度0.5kN，即 3.979KPa3.16kN,即卩 25.14KPa,有些甚至可达39.78kN以上轻度测定过程中的形变固化块在压力仪作用

5、下很快形变，且形变程度较大形变过程较慢，在抗压达最大后开始形变，形变程度较小破碎后的固化块内部情况湿润程度较高湿润程度较低从本次强度测定的结果来看，本组制作的固化块的抗压效果并不理想，主要体现 在固化体表面下部和破碎后的固化块内部存在一定湿润度，且抗压强度最大仅有 0.5kN,且受压后形变很快，说明固化效果不会。反观其他组的结果，不乏效果比较 理想的，比如表格中的其他组情况是比较理想的结果。最大抗压抗压强度普遍大于 2kN，有些达到3.16kN，个别甚至达到5kN以上，而且受压后的形变程度仍然较小, 说明固化块强度大，固化效果好。具体见图 3。图3本组固化体强度测试情况2. 原因深层分析探究本

6、次实验固化体强度如此低的原因，应该是水泥与水的比例太低所导致的。按照国标法测定水泥固化体强度，查阅水泥胶砂强度检验方法（ ISO法）（GB/T 176711999）,要求水泥固化体在配置过程中胶砂的质量配合比应为一份水 泥，三份标准砂，和半份水（见 5.3）（水灰比为0.5），即水泥：砂：水=1:3:0.5。而从表1中看到本次固化实验的原料分别为原材料为粉笔渣（筛分后代替含重金 属飞灰等危险废物）40g,水泥60g、黄砂70g （筛分后）和水400g，混合后的水泥： 砂：水=6:11:40，其中水灰比为3:20，远远小于0.5，所以导致了固化体形变后的内部 仍然很湿润，而抗压能力很低，由此推断

7、本次固化实验的效果不理想。1 蒋建国,赵振振,王军，张妍,杜雪娟.焚烧飞灰水泥固化技术研究 J.环境科学学报,2006,02:230235.2 GALIANO YL, PEREIRA CF, V ALE J. Stabilization/solidification of a municipal solid waste incineration residue using fly ash-based geopolymersJ. Journal of Hazardous Materials, 2011, 185（1）: 37 381.）3 南京水利科学研究院等.GB/T50123- 1999 土

8、工试验方法标准S.北京：中国计 划出版社,1999.4 南京水利科学研究院等.GB/T 176711999水泥胶砂强度检验方法（ISO法）S. 北京：中国计划出版社,1999.实验发现:1.参考文献资料从本次强度测试实验的结果来看，本小组制得的水泥固化体强度远低于同期实验 的其他组结果。以下为从文献中摘取的关于对水泥固化体强度的相关研究：李江山等人对垃圾焚烧飞灰的水泥固化体研究结果来看，不同水泥添加量、不 同养护时间和不同的渗沥液浸泡时间对固化体的强度都会有影响。具体结论如下：（1） 应力-应变特性变化固化体强度变化在外界条件已经固定的条件下，固化体在施加的压强作用下 强度变化规律为：飞灰固化

9、体达到极限强度后会很快出现脆性破坏；无侧限抗压 强度先增大后减小；未受垃圾渗沥液浸泡的飞灰固化体呈现持续应变硬化现象， 而受垃圾渗沥液浸泡的飞灰固化体在后期则呈现出应变软化现象，且随浸泡时间5 0.0 0.5 10 1.5 2.0 2 5 3.0 3 5 4 0 4.5 5.0图5不同浸泡时间的抗压强度由上图可知，浸泡时为5d达到最大抗压强度是最高的，可达到 0.8MPa,其 次是浸泡1d （最高可达0.6MPa）、浸泡10d （最高可达0.55MPa）、浸泡20d （最 高达 0.3MPa）与本次我们的实验结果对比，浸泡时间为 14d，固化块所能承受最大负荷仅为3.979KPa；其他组中较坚

10、固的固化块所承受的最大负荷也只有 25.14KPa,有些最高达39.78kN以上。仍然比文献中浸泡时间为20d中的最高抗压0.3MPa,推测 造成该结果的原因除开浸泡时间过长外，还有其他两个原因：一是水泥投简历过 低，二是固化体制备后一直装在塑料模具中没有取出风干一段时间，导致部分固 化体从模具中取做强度测定被挤碎时，内部甚至是底部碎块仍比较湿润。水泥添加量对固化体强度影响 文献中李江山等人分别对水泥添加量分别为0%，5%，8%，10%和20%的固化体强度进行测定，其中 0%、5%添加量的试样 在浸泡过程中已破坏，8%，10%和20%的固化体强度见图5.-0 1-0.5 0.0 0.5 1.0

11、 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0图5不同水泥添加量的影响在实际工程中，应避免水泥添加量过少对飞灰固化体强度的影响，建议其添 加量应不小于10%。从图中可以得到，水泥添加量对飞灰固化体的强度影响较大， 随着水泥添加量的增加，飞灰固化体的抗压强度增加，破坏应变减小。当水泥添 加量为20%时，浸泡后的试样仍然呈现出持续应变硬化现象，无侧限抗压强度达 到了 1.54 MPa。主要原因是大量水泥水化作用产物形成的凝胶体将飞灰颗粒团包 裹，致密的结构阻碍了渗沥液的浸入。从表1中固化体各组分含量来看，水泥添加量为 10.53%，总体上比较合适。但正常情况下，要达到理想效果的固化块强度，水灰比

12、至少要达到 0.5。而本次实验中混合后的水泥：20，远远小于0.5，所以导 致了固化体形变后的内部仍然很湿润，而抗压能力很低。同时，固废实验 24 h后需要拆膜，并放于标准养护箱（温度 202 C,湿度95%以上）中养护，达到养护龄期的试样放于垃圾渗沥液中进行浸泡。而本次实验没有在固化 24h后及时拆封，造成固化效果不理想。（2） 抗压强度特性固化体强压强度方程模型随着水泥添加量的增加，飞灰固化体的抗压强度逐渐增 力，而破坏应变则减小；随着飞灰固化体养护时间的增加，试验结果有类似的变 化规律；随着垃圾渗沥液浸泡时间的增加，飞灰固化体的抗压强度先增大后减小， 转折点大约在57 d，破坏应变持续增

13、加。未受浸泡的飞灰水泥固化体的无侧限 抗压强度增长随时间变化符合 y=a1-exp（-bt）模式，见图6。养护时间Ai图6无浸泡作用下废话固化体抗压强度（3） 渗滤液对固化体强度影响图7渗沥液浸泡时间对飞灰固化体破坏应变的影响图7为不同水泥添加量飞灰固化体破坏应变随浸泡时间变化规律。从图中可以得到，未经渗沥液浸泡试样的破坏应变较小，而经浸泡后的试样的的破坏应变均变T:参沥液8 6& D42 O大，且随浸泡时间的延长近似呈线性增加。0 0 0 5 1.0 1.5 20 25 30图8渗沥液和蒸馏水浸泡作用下的飞灰水泥固化体应力 -应变曲线图8曲线图说明渗沥液的侵蚀作用明显大于蒸馏水，表现为飞灰固

14、化体抗压强度 的减小和破坏应变的增加。与未浸泡的飞灰固化体相比，蒸馏水的浸泡对飞灰固化体 的强度有较小的影响，强度从 1.21 MPa到1.01 MPa。因此，渗沥液对飞灰固化体的 侵蚀作用与其化学成分有关。垃圾渗沥液对飞灰水泥固化体的侵蚀作用主要是由于其成分的化学作用，通过破 坏水泥飞灰水化反应过程及其水化产物而使固化体强度降低并解体。文献结论：考虑飞灰固化体因破裂而带来的环境风险，在对飞灰进行固化、稳定 化处理时，应适当增加固化剂的添加量，并延长养护时间。对于用水泥处理飞灰时， 水泥添加量不应小于10%,养护时间不应小于3 d。在对飞灰固化体进行填埋处置时， 应分区进行填埋，避免垃圾渗沥液

15、的侵蚀。2.结论从实验现象的记录情况来看，本次实验对放置了 14d的水泥固化体进行强度测试 时，测定最大承受压强仅为固化块所能承受最大负荷仅为 3.979KPa,远远低于文献值 浸泡时间为20d中的最高抗压0.3MPa。推测造成该结果的原因主要有如下几个：一水泥投配比过低 水泥添加量为10.53%，总体上比较合适。但正常情况下，要 达到理想效果的固化块强度，水灰比至少要达到 0.5。而本次实验中混合后的水泥：20，远远小于0.5，所以导致了固化体形变后的内部 仍然很湿润，而抗压能力很低。二没有及时脱模正常情况下固废实验24 h后需要拆膜，并放于标准养护箱（温 度202 C,湿度95%以上）中养护，而本次实验没有在固化 24h后及时拆封，制 备后一直装在塑料模具中，导致部分固化体从模具中取做强度测定被挤碎时，内部甚 至是底部碎块仍比较湿润。造成固化效果不理想。李江山，薛强，胡竹云,李先旺.垃圾焚烧飞灰水泥固化体强度稳定性研究J.岩土力学,2013,03:751-756.