以黏土为原料, 通过控制化学成分和烧结温度对Cd进行烧结固化, 测试其对Cd的固化率和浸出浓度的影响, 通过XRD、SEM、XPS、FTIR和重金属形态分析探讨黏土烧结过程中Cd的固化机理。结果表明: 提高Fe2O3含量有利于赤铁矿的生成, Cd在750 ℃时的残渣态占比高于其他样品; 提高铝硅比后, 样品中CdAl2Si2O8含量增多, 当铝硅比为0.3、温度为1 050 ℃时, Cd的固化率最高可达99.64%; CaO含量提高至3%(质量分数)后, 浸出浓度低于1 mg/L, 钙长石的形成可提高浸出液的pH值进而抑制Cd的浸出。黏土经烧结后可形成更致密的结构, 将Cd包裹在液相内, 同时Cd2+可取代Ca2+进入晶体中生成稳定的CdAl2Si2O8, 使得Cd在黏土中被固定。

海洋环境下，海工混凝土大多达不到设计使用年限就遭到腐蚀破坏，造成严重的国家海洋工程安全隐患和海洋环境污染。氯离子引起的钢筋腐蚀是造成海工混凝土结构性能劣化的主要原因。本文基于海洋环境多氯盐的特点，从氯离子侵蚀海工混凝土的过程出发，对氯离子的腐蚀路径和腐蚀机理进行梳理和总结，着重论述了氯离子通过渗透、扩散、电化学迁移进入混凝土的路径和破坏钝化膜、形成腐蚀电池、去极化作用、导电作用的腐蚀机理。在此基础上，文章针对国内外海工混凝土抗氯离子腐蚀的最新研究，介绍了氯离子固化机理，重点阐述了提高海工混凝土密实度、减少海工混凝土中裂缝、增加海工混凝土厚度的根本措施，同时归纳了混凝土表面保护、钢筋防护，以及加入阻锈剂的补充措施、裂缝修复的方法，以提高海工混凝土抗氯离子腐蚀性能，文章最后指出当前研究中，实验得到的单一氯离子腐蚀过程与实际海水中混凝土的氯离子腐蚀过程存在较大差距，低碳环保的抗氯离子腐蚀混凝土材料和技术有待深入研发。

高放废物中放射性核素组成复杂, 而陶瓷固化存在核素选择性强的问题。为实现同时固化裂变产物及锕系核素的目的, 基于可陶瓷化地聚合物设计原理, 将模拟高放废液与偏高岭土、矿粉、硅灰、纳米氧化锆混合后, 加入模数为1.5的钾水玻璃作为激发剂制备高放废液多相陶瓷固化基材, 该基材在常温下成型硬化后, 再以1 100 ℃高温热处理方式转化为地聚合物基多相陶瓷高放废液固化体。采用静态浸出方法研究固化体的抗浸出性能, 同时采用XRD、SEM-EDS、XPS等测试技术探究地聚合物陶瓷化机制、核素固化机理及Ce元素氧化价态。结果表明, 该固化基材在固化模拟核素时, 以化学形式与物理形式两种方式同时固化: 一是大量进入烧结形成的白榴石(立方)、氧化锆(四方)、锆英石晶格或形成陶瓷相; 二是少量被玻璃相包裹。其中Cs、Sr均匀分布, Ce、Nd在玻璃相中富集。该固化基材在同时固化不同价态与离子半径的核素时具有优异的抗浸出性能, Cs、Sr的28 d归一化元素浸出率低至10-2 g/(m2·d), Ce、Nd的28 d归一化元素浸出率低至10-4~10-5 g/(m2·d)。本文有望提供一种工艺简单, 并结合水泥、玻璃、陶瓷固化方法为一体, 可同时固化多种核素的高放废物固化体设计与制备方法, 为高放废物固化提供新思路。

为实现河底淤泥的资源化处置，常采用水泥等胶凝材料固化淤泥提高承载力作为路基材料。传统固化材料能耗大、碳排放量高。为开发可持续性固化材料，本研究采用矿渣-粉煤灰二元地聚物固化淤泥，研究其力学性能及路用性能。通过研究Si/Al摩尔比、Na/Al摩尔比对地聚物凝结时间和抗压强度的影响规律，确定地聚物配合比设计。依据优化配合比固化淤泥，研究地聚物掺量、养护龄期对固化淤泥力学性能的影响，并对固化淤泥进行水稳性、加州承载比、干缩和温缩试验，以评估其路用性能；采用扫描电镜和X射线衍射等试验方法对固化淤泥进行微观分析，揭示其固化机制。试验结果表明，矿渣-粉煤灰基地聚物地质聚合产物为无定形地聚物凝胶、水化硅酸钙、水化铝酸钙等，增强了土颗粒之间的胶结并且填充了孔隙，提高了固化淤泥的力学性能和路用性能。研究结果为地聚物固化淤泥土工程应用提供了实验基础。

为了提高水泥和粉煤灰固化高含水率废弃软黏土的固化效果, 选取水玻璃作为外加剂, 吸水性强的生石灰作为分散剂, 采用无侧限抗压强度试验、X 射线衍射、扫描电镜试验研究掺量与龄期对固化软黏土水稳定性和强度特性的影响。试验结果表明, 3%(质量分数)的水泥、7%(质量分数)的粉煤灰、2%(质量分数)的生石灰与2%(质量分数)的水玻璃复合时能较好提高高含水率软黏土固化后的强度和水稳定性, 其强度能达到水泥粉煤灰类基底层最低强度(1 MPa)。在水泥、粉煤灰和水玻璃质量掺量相同情况下, 生石灰质量掺入比由0%增加至2%, 其强度增大约375 kPa, 且有利于后续固化剂的均匀搅拌, 说明生石灰的减水和分散效应在固化土中起主导作用。此外, 扫描电镜结果显示加入复合固化剂后大集聚体消失, 产生大量的片状结构, 大孔隙被填充, 土体的强度也随之提高。