双掺油菜秸秆灰分和硅粉对混凝土性能的影响

针对油菜秸秆灰分混凝土早期强度较低的缺陷,利用硅粉的高火山灰活性和填充效应,在普通混凝土中掺加油菜秸秆灰分的基础上复掺硅粉,测试双掺混凝土的力学性能和工作性能。结果表明:当秸秆灰分的基准掺量为20%时,随着硅粉掺量增加,混凝土的黏聚性和保水性变优;当硅粉掺量为10%时,混凝土的抗压强度达到17.2 MPa,强度增加24%;当秸秆灰分为20%、硅粉掺量为6%时,双掺混凝土水胶比的最适范围为0.5~0.6。     

纳米SiO2粉煤灰混凝土抗压强度影响及灰熵分析

为探究纳米SiO₂粉煤灰混凝土孔隙结构对抗压强度的影响,取纳米SiO₂掺量分别为1%,3%,5%和7%,粉煤灰掺量分别为10%,20%和30%,水胶比为0.35,将两者复掺进行试验.测定混凝土3 d,7 d和28 d立方体抗压强度.利用核磁共振技术、场发射扫描电镜和差热-热重技术,综合分析研究孔隙结构及微观形貌特征,通过灰关联熵分析法找出影响混凝土抗压强度的主、次因素,并建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明:两者复掺在混凝土发育阶段起到正耦合作用,宏微观关联分析可知,粉煤灰掺量20%、纳米SiO₂掺量3%为最优;建立了混凝土抗压强度与(0,0.01］ μm孔径占比、(0.01,0.10］ μm孔径占比和束缚流体饱和度的灰色预测模型.GM(1,4)模型3,7和28 d的预测值与试验值的平均相对误差分别为3.28%,4.00%和2.64%,利用孔隙结构预测混凝土抗压强度有较好的精度.该研究可为纳米SiO₂和粉煤灰在混凝土工程中的应用提供一定参考.     

飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响

为改善沼渣、牛粪共堆肥低磷和低钾等问题，向共堆肥肥堆中添加生物质飞灰，对堆肥过程中堆体理化特性进行分析。选取飞灰添加量为8%、12%、20%和25%，按四分法每10天取样记录含水率、电导率、总碳、总氮、总磷和总钾等变化，分析研究飞灰添加量对沼渣、牛粪共堆肥的影响。结果表明：当飞灰的添加量由8%增加到25%，堆体的含水率增加，但是当添加量超过12%时，对含水率影响不大，最终维持在58%左右；飞灰中的碱金属等物质的存在，中和好氧发酵过程产生的酸，提高堆体的pH值，同时还提高堆体的电导率，改善堆体的发酵环境；飞灰中的生物炭和钾等成分提高堆体的总碳和总钾含量，60天腐熟后，堆体的总碳含量由37.37%增加到47.81%，总钾含量最大值为35.74 g/kg，但是对总氮和总磷含量的影响不明显。然而过高的飞灰添加量会抑制微生物的生长，从而降低发酵速率和产品质量。     

水分胁迫和粉煤灰添加对风沙土颗粒分形维数及肥力的影响

探讨不同比例粉煤灰在水分胁迫下与风沙土复配对沙土颗粒分形维数及肥力的影响，为毛乌素沙地土壤肥力提升提供理论依据。采用盆栽控水方法，设置4个粉煤灰水平(F0、F1、F2、F3,分别占风沙土干重的0,1%,5%,10%)和3个水分梯度[W1、W2、W3,分别占田间持水量的(75±5)%,(55±5)%,(35±5)%],采用分形维数反映在水分和粉煤灰作用下风沙土粒径分布特点，利用主成分分析结合聚类分析方法评价不同处理下风沙土肥力变化。结果表明：(1)在相同水分条件下，风沙土分形维数随着粉煤灰复配比例的增加而增加。(2)在相同粉煤灰复配比例下，风沙土中硝态氮(NO₃^-—N)含量随着水分胁迫利用效率提高，呈现出增加的趋势。(3)粉煤灰和水分处理条件下风沙土中全氮(TN)含量均处于较低水平，在实际生产过程中应考虑配施氮肥。(4)对风沙土肥力综合评价结果表明，粉煤灰10%复配比例效果较好，且在干旱情况下有一定的适用性。     

林火前后坡面覆盖类型对产流产沙影响的模拟试验

通过室内模拟降雨试验,设置3种降雨强度(30,60,90 mm/h)和3种地表覆盖类型(裸土坡面、1 cm马尾松枯落物覆盖、1 cm马尾松灰烬覆盖),研究林火发生前后不同地表覆盖下的坡面产流产沙过程,明确枯落物和植物灰烬覆盖的减流减沙效益。结果表明:(1)相比裸坡,枯落物和灰烬覆盖下的坡面初始产流时间分别延长33%~80%和51%~200%,灰烬覆盖对延缓产流的效果更为明显;(2)相比裸坡,枯落物覆盖的减流效果稳定在12%~36%,而灰烬覆盖在中小雨强的减流效果高于70%,在90 mm/h雨强时减流效果降低至7%;(3)裸土坡面产流呈现先快速升高后稳定的趋势,而枯落物和灰烬覆盖坡面产流效果呈现"阶梯"形上升趋势;(4)枯落物覆盖能够减小径流携沙量和总产沙量,在3种雨强下减沙效益均高于85%,且高于同雨强下灰烬覆盖的减沙效益。枯落物覆盖的减流减沙效果在不同雨强下表现较为稳定,而灰烬覆盖的减流减沙效果受降雨强度的影响显著,且枯落物覆盖的减沙效益在3种雨强下均优于灰烬覆盖,说明在林火发生后地表覆盖改变是引起土壤侵蚀增加的重要因素之一。     

灰分对煤自燃特性影响的实验研究

为了研究灰分对煤自燃能力的影响作用，利用绝热氧化实验装置对不同灰分含量煤样进行升温氧化实验，采用R₇₀、T_CPT、B 3种指标表征灰分含量对煤样自发氧化过程的影响。结果表明：1）灰分含量越大，煤样低温氧化阶段温升速率越小，温升加速点温度越高，煤样的自发氧化过程越慢，煤越不易自燃；灰分含量大于40%后，煤自燃倾向性快速减弱。温升加速点是反应微观信息的零活化能温度的宏观累计结果，具有直观且滞后的特点。灰分越大，滞后越明显，温差越大。2）R₇₀、T_CPT、B 3种指标与灰分关系表现为二次函数。R₇₀和T_CPT两种指标显示灰分越大，自燃倾向性越弱，与实践经验相符。受水分权重影响，B指标显示煤样在灰分小于40%时，灰分越大，煤样自燃倾向性越强，这与实践经验相悖。因此，B在判定灰分对煤样自燃倾向性的影响时具有一定的局限性。     

生物质灰致沼液氮磷脱除研究

为降低沼液氮磷脱除的操作费用,提出向沼液中添加生物质灰来辅助氮磷脱除。试验研究了水稻秸秆、花生壳、棉花秸秆和玉米秸秆4种生物质在600℃下燃烧后的生物质灰对沼液pH值、氨氮浓度和总磷的影响。同时考察了生物质灰添加对沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度、浊度及植物生理毒性的影响。结果表明,棉花秸秆灰在沼液中的溶解度最大,为12.97%,而花生壳灰溶解度最低,仅为10.67%。通过Ca~(2+)、Mg~(2+)和OH~-等离子的引入,生物质灰添加可部分沉淀沼液中的CO_2,提升沼液p H值至9.5~11.0,满足"热-吹脱"氨氮脱除工艺对p H值的要求。同时,随着生物质灰添加量的增加,沼液中总磷含量基本呈现先降低后略微升高的趋势,当添加100 g/L棉花秸秆灰时,沼液总磷最高脱除率可达78.74%,其质量浓度可由初始值19.66 mg/L降低至4.18 mg/L。这表明生物质灰添加有利于氮磷脱除,理论上可降低氮磷脱除的操作费用。另外,添加生物质灰可在一定程度上降低沼液化学需氧量、悬浮物质量浓度和浊度,其中棉花秸秆灰的综合表现最优,对三者的降低幅度分别达56.71%、57.24%和77.37%。最后,用添加生物质灰后的沼液富CO_2溶液培养大白菜种子,其发芽指数整体大于0.8,表现出较低的植物生理毒性。因此,生物质灰可用于辅助沼液氮磷脱除,有利于沼液后期施用,其中,棉花秸秆灰的效果最优。     

固化疏浚淤泥作路基材料工程特性试验研究

为了探讨粉煤灰和工业矿粉固化疏浚淤泥作路基材料的可行性，通过一系列室内实验研究了不同固化剂配比对固化淤泥击实特性、水稳定性、承载力和抗剪强度的影响。实验结果表明，不同固化剂配比下固化淤泥的最大干密度均超过1.50 g/cm³，最优含水率约为20~21%；淤泥固化处理后浸水4 d的膨胀率均不超过1.1%，水稳性大幅提升；矿粉含量越高，粉煤灰含量越低，CBR（California Bearing Ratio）值越高，土样的承载力越高，抗剪强度也越高。不同工况浸水4 d的CBR值均达到了较高的水平，工况SD10FA20MP（淤泥：粉煤灰：矿粉=7：1：2）CBR值最高，达到了34.8%，是规范中高速、一级公路路基填料要求最低CBR值的4.35倍，作路基填料使用可行。     

生物质炭短期添加对不同类型土壤水力性质的影响

为探究生物质炭添加对农田土壤水力性质的影响，以我国10个地区农田耕层土壤为供试土样，通过室内模拟试验，研究4种生物质炭添加比例下(C0、C5、C10和C15，生物质炭体积占比分别为0%、5%、10%和15%)土壤饱和导水率(Ks)、水分特征曲线及van Genuchten模型拟合参数和水分常数的变化特征。结果表明：生物质炭添加对土壤渗透性能的影响与土壤质地密切相关；添加生物质炭后，砂粒含量较高的风砂土和黄绵土的Ks显著降低，C15的降幅分别为89.2%和85.0%；而黏粒含量较高土壤的Ks普遍升高，C15处理下赤红壤的增幅高达158.9%。生物质炭添加改变了土壤的持水能力，且变幅随着生物质炭添加量的增加而增大。生物质炭添加提升了各类土壤的饱和含水量(0.7%～17.6%)和低吸力段的持水能力；生物质炭添加对中、高吸力水平下各类土壤持水能力的影响存在差异，大致表现为砂质土持水能力提升、残余含水量增大、α值降低；而壤质、黏质土持水能力下降，残余含水量、田间持水量及凋萎系数均降低。研究结果可为考虑生物质炭施用的平衡模拟提供水力学基础参数，并为各地区农田生物质炭的合理施用提供科学依据。