酸雨环境下磷酸镁水泥对重金属污染土的固化机理研究

摘要

本文以磷酸镁水泥（MPC）固化重金属污染土为主要研究对象，普通硅酸盐水泥（CEMI）固化土作为对比研究，通过理论分析结合试验研究，重点研究在酸雨侵蚀作用下低pH值特性磷酸镁水泥固化重金属污染土的外观变化、强度特性、应力-应变特性、化学淋滤特性、微观结构特征，并探讨了MPC水泥固化重金属污染土的固化机理以及酸雨对其的侵蚀机理。获得了以下主要研究成果：
　　（1）基于系统的室内试验，研究了酸雨侵蚀作用下水泥固化污染土的外观侵蚀现象，无侧限抗压强度特性以及应力-应变的变化规律等工程特性；分析了酸雨初始pH值、淋滤时间、重金属的掺加、固化剂类型对固化重金属污染土的强度特性及单轴应力-应变特性的影响；同时通过对比长期静态淋滤和短期半动态淋滤两种不同淋滤方式研究，得出不同的淋滤制度和养护制度对固化污染土的各项工程特性的影响存在很大差异性。
　　（2）通过Batch淋滤试验、半动态淋滤试验、长期静态环流淋滤试验模拟酸雨侵蚀作用，对酸雨环境下水泥固化锌污染土的淋滤特性进行了研究，分析了酸雨初始pH值、淋滤时间、固化剂类型、淋滤制度等对试样浸出清液中Zn2+浓度、pH值、电导率等淋滤特性的影响规律；分析了Zn2+的浸出机制与水泥对其的固化机理，并探讨了Batch淋滤试验中浸出清液中Zn2+浓度与浸出液pH之间的关系；对比了淋滤液更新与不更新对半动态淋滤试验结果的影响；探讨了淋滤液初始pH值对半动态试验中Zn2+有效扩散系数De的影响，以及对比了不同养护制度对长期静态淋滤试验中Zn2+淋滤特性的影响。
　　（3）通过X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）技术分别定性分析了酸雨侵蚀环境下固化污染土的矿物相的转化以及微观结构形貌特征。比较模拟酸雨初始pH值、固化剂类型、重金属的掺加对固化土矿物相的生成以及微观结构的影响，总结了酸雨对固化重金属污染土的侵蚀机理以及水泥对重金属的固化机理。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景及意义

1.2 国内外的研究现状及趋势

1.3 本文研究计划

第二章 试验材料及试验内容

2.1 概述

2.2 试验材料

2.3 实验仪器

2.4 制样方案

2.5 试验内容与方法

2.6 本章小结

第三章 酸雨条件下固化重金属污染土的工程特性研究

3.1 概述

3.2 酸雨环境下固化污染土外观侵蚀分析

3.3 两种水泥固化锌污染土的强度特性比较

3.4 MPC水泥与普通水泥对固化锌污染土单轴应力-应变特性的比较

3.5 本章小结

第四章 酸雨环境下固化重金属污染土的淋滤特性研究

4.1 概述

4.2 Batch淋滤试验

4.3 半动态淋滤试验

4.4 长期静态环流淋滤试验

4.5 本章小结

第五章 酸雨环境下重金属污染土固化机理及微观特性研究

5.1 概述

5.2 固化重金属污染土的微观结构特性

5.3 本章小结

第六章 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文