本文選題：黃河泥沙　切入點：活性指數(shù)　出處：《鄭州大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：黃河攜帶的大量泥沙沉積于下游河道,下游河床不斷抬高,成為名副其實的“地上懸河”,這給沿岸居民生活造成安全隱患的同時,疏浚泥沙的大量堆存還帶來嚴(yán)重的環(huán)境問題。為了緩解水利和環(huán)境壓力,關(guān)于黃河泥沙資源化利用的探索和實踐都相繼展開,主要集中在建材、陶瓷和土工方面的應(yīng)用研究,雖然也取得了一些成果,但是,還存在工藝復(fù)雜、二次污染和消納量低的缺陷,并未真正實現(xiàn)黃河泥沙的資源化利用。 本論文在國家自然科學(xué)基金“可降解粘土基膠凝材料物理力學(xué)性能研究”的資助下,制備了具有適宜力學(xué)性能和耐久性的黃河泥沙基可降解生土材料,分析了黃河泥沙的活化機理和生土材料強度網(wǎng)絡(luò)體系的形成過程與退化機理,并就生土材料的力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、水分傳輸機制和耐久性進(jìn)行了深入研究。研究工作取得如下主要進(jìn)展： 1.通過對黃河下游不同河段河道泥沙的物理、化學(xué)和工程性質(zhì)的研究,發(fā)現(xiàn)不同河段的黃河泥沙均呈弱堿性,化學(xué)組成中硅、鋁和鈣含量較高,礦物組成以石英、長石和碳酸鹽礦物為主,活性組分含量極低；黃河泥沙顆粒集中,粉粒含量高于80%；這就造成泥沙可密實性、可塑性和可穩(wěn)定性相對較低,制約了黃河泥沙的工程應(yīng)用。 2.研究了黃河泥沙的活性激發(fā)方法、效果和機理。結(jié)果表明,機械研磨作用能夠顯著改善黃河泥沙的可密實性和可塑性；NaHSO4能夠通過酸解和化學(xué)風(fēng)化作用加速黃河泥沙中長石的成土進(jìn)程,釋放出游離Si4+和A13+,活性率和活性指數(shù)分別由1.18和0.51增高至5.20和0.64；Ca(H2PO4)2·H2O通過H2P04-在粘粒表面發(fā)生的絡(luò)合反應(yīng)和專性吸附進(jìn)一步活化強化黃河泥沙,活性指數(shù)提高至0.68。 3.根據(jù)生土基墻體材料的組成和結(jié)構(gòu)設(shè)計,建立了可降解生土基墻體材料三套強度網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計理念和結(jié)構(gòu)模型,并以墻體材料中各組分間的作用機理和結(jié)構(gòu)特征為檢驗依據(jù)對其進(jìn)行驗證。研究表明,連續(xù)無機水化產(chǎn)物網(wǎng)絡(luò)通過物理填充和化學(xué)增強作用固結(jié)泥沙,是承載墻體材料強度和耐水性的主體；有機聚合物與無機水化產(chǎn)物形成互穿網(wǎng)絡(luò),以半連續(xù)的強度網(wǎng)絡(luò)強化黃河泥沙；植物纖維三維亂向分散于生土結(jié)構(gòu)中,并與無機水化產(chǎn)物建立牢固的物理粘結(jié),起到固結(jié)泥沙顆粒的作用；三套強度網(wǎng)絡(luò)相輔相成,協(xié)同作用。通過制備工藝和配合比的優(yōu)選,采用傳統(tǒng)的振動成型和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)工藝,當(dāng)各組分摻量為：活化泥沙65%、無機膠凝材料25%、砂10%、外摻1.8wt.%改性聚乙烯醇和1.2V%植物纖維時,制備出黃河泥沙基墻體材料,其28d抗壓強度14.4MPa、抗折強度3.54MPa、軟化系數(shù)0.87,導(dǎo)熱系數(shù)0.38W/(m.K)。 4.研究了生土材料在不同環(huán)境條件作用下的結(jié)構(gòu)與性能的演變規(guī)律,探討了生土材料的水分傳輸機制及其在可控制條件下的性能退化機理。結(jié)果顯示,生土材料與水接觸后吸水飽和之前的毛細(xì)吸水量與時間的平方根成正比,毛細(xì)吸收系數(shù)為42.08g/m2·S“2,水分表面滲入速率與t0.01線性相關(guān)；凍融循環(huán)后生土材料結(jié)構(gòu)中的大孔和50-200nm的有害孔體積增加20%,裂紋內(nèi)有大量針狀的鈣礬石；碳化試驗得出抗壓強度與碳化深度關(guān)于直線y=-0.23x+15.1線性相關(guān)；根據(jù)凍融循環(huán)和碳化作用的實驗結(jié)果,得出生土材料抗壓強度的擬合公式：fcuk≈-0.86(?)·(φn/φ0)0.9+15.1;凍融30次循環(huán)后的生土材料,經(jīng)10wt.%硫酸銨浸泡150d結(jié)構(gòu)崩解,當(dāng)生土碎屑與土壤以3：7的比例混合時,種植的小麥能夠順利出苗和生長。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU521.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1655146