【摘 要】
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基于可持续发展理念,引入活性MgO混掺工业副产物粉煤灰/矿渣,联合CO2碳化技术协同实现疏浚淤泥加固与CO2永久封存,达到固废资源化利用与节能减排之目的。通过对碳化固化淤泥力学特性、耐久性及微观机理进行系统研究,为CO2-活性MgO-粉煤灰/矿渣联合固化淤泥提供理论依据。论文主要研究成果如下:（1）活性MgO-粉煤灰碳化固化淤泥特性研究:通过抗压强度、扫描电镜和压汞试验,研究碳化时间和固化剂掺量等
【基金项目】
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国家自然科学基金: “碳化-激发作用下MgO-粉煤灰固化淤泥力学性状与微观机理研究” （项目号:51609180）; 国家自然科学基金: “考虑絮凝-胶凝作用的磷酸镁/氯氧镁水泥固化淤泥力学性能与微观机制” （项目号:51879202）
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基于可持续发展理念,引入活性MgO混掺工业副产物粉煤灰/矿渣,联合CO2碳化技术协同实现疏浚淤泥加固与CO2永久封存,达到固废资源化利用与节能减排之目的。通过对碳化固化淤泥力学特性、耐久性及微观机理进行系统研究,为CO2-活性MgO-粉煤灰/矿渣联合固化淤泥提供理论依据。论文主要研究成果如下:（1）活性MgO-粉煤灰碳化固化淤泥特性研究:通过抗压强度、扫描电镜和压汞试验,研究碳化时间和固化剂掺量等不同因素下碳化作用对固化淤泥力学性质和微观结构的影响。研究表明:活性MgO-粉煤灰固化淤泥碳化后抗压强度进一步增长,不同固化剂配比的淤泥试样具有不同的最佳加压模式,从而影响碳化固化淤泥试样抗压强度。水碳镁石、球碳镁石和碳酸镁石等镁碳酸盐的膨胀性和胶结作用是碳化-固化联合技术增强淤泥强度的主要原因。（2）活性MgO-粉煤灰碳化固化淤泥耐久性研究:通过抗压强度和微观测试,研究浸水、干湿循环和冻融循环下碳化-固化淤泥力学性质和微观结构演变。研究表明:活性MgO-粉煤灰固化淤泥经碳化处理后具备更优异的水稳性,碳化淤泥试样整体抗压强度提升幅度约为32%;碳化试样强度随干湿循环次数增加呈缓慢增加趋势,而固化试样则表现为先上升后下降;随着冻融循环次数增加,碳化前后试样抗压强度变化一致,即快速达到峰值后缓慢减小至保持不变。（3）CO2矿化活性MgO-矿渣固化淤泥试验研究:对于CO2矿化矿渣固化淤泥,碳化作用诱使试样强度有所提高,但抗压强度与CO2吸收量仍整体偏小,随矿渣掺量和CO2通气压力提升而增加。引入活性MgO同比例替代部分矿渣后,碳化试样抗压强度得到显著改良,CO2吸收封存性能明显增强。CO2在试样内部以碳酸盐形式存在,可实现CO2永久稳定封存。（4）CO2矿化活性MgO-矿渣固化淤泥耐久性研究:基于抗压强度、浸水软化、干湿循环、冻融循环和微观试验,研究CO2矿化封存在复杂条件下的耐久性微观演化机理。分析表明:起骨架支撑作用的棱柱形碳酸镁石、起填充与粘结作用的花骨状和片状的水碳镁石和球碳镁石为主要CO2矿化产物,骨架-填充-粘结协同作用使碳化试样强度高,水稳定性好,抗干湿冻融能力强;持续浸水促使球碳镁石和水碳镁石向碳酸镁石转化,大孔隙增多;干湿循环促使碳酸镁石向球碳镁石和水碳镁石转化;冻融作用下试样碳化产物之间无明显转化。
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