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高炉矿渣是生铁冶炼过程中排出的一种废渣,每年的排放量都十分巨大,露天堆放不仅会占用大量土地资源,而且会严重地污染环境。同时,高炉矿渣具有与水泥类似的形成过程,且化学组成基本相同,是一种典型的人造火山灰。以该矿渣为主要原料制备新型、环保、绿色的胶凝材料,取代水泥用作无机类土壤固化剂,能大大减少矿渣对环境的污染,且更有利于节能减排,能够产生良好的经济、社会和环境效益。本论文分别:1)以高炉矿渣为主要原料,钢渣、脱硫灰和水泥为辅料,制备出了一种新型环保的矿渣基胶凝材料作土壤固化剂,用其固化淤泥质土、工程渣土,研究了水灰比、胶凝材料与干土质量比等对固化土试样性能的影响;和2)以天然火山灰为主要原料制备出了另一种用于胶结固化尾矿浆的火山灰基胶凝材料,并对火山灰基胶凝材料的固化机理进行了探讨。(1)以淤泥质土为原料,矿渣基胶凝材料为固化剂,所制备淤泥固化土试样的抗压强度随水灰比的增加而降低。水灰比为0.5时,固化土试样的无侧限抗压强度和软化系数均随胶凝材料与干土掺加比的减小而降低,当胶凝材料与干土质量比≥1:4时,试样28 d龄期的抗压强度≥3.7 MPa,软化系数均>0.85。矿渣基胶凝材料通过其水化产物形成的三维网络结构骨架固化淤泥质土,固结机理与水泥固化土机理相似。(2)采用矿渣基胶凝材料和工程渣土制备了模袋固化土试样,所制备试样的抗压强度随水灰比的增加而降低。水灰比为0.6时,所制得试样的抗压强度和软化系数均随干渣土掺量的增加而减小,当胶凝材料与干渣土质量比为1:3时,固化土试样的28d抗压强度仍可达5.8 MPa,软化系数大于0.85,属于耐水性优异的固化土材料。(3)采用天然火山灰基胶凝材料和尾矿浆所制备的尾矿固化试样,其抗压强度随胶凝材料掺量的减少而降低。胶凝材料中天然火山灰的最佳热激发温度为600℃,用该胶凝材料制备的尾矿固化试样,其抗压强度和干缩率均随减水剂掺量的增加而逐渐降低。当胶凝材料与干尾矿质量比≥1:10时,其试样养护各龄期的抗压强度均满足行业要求。