我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大, 污染严重, 亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM), 并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X 射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构, 利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明, 当Ca/Si为0.8时, RBM力学性能和孔隙结构最优, 养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa, 满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异, 养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后, UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl2Si2O8·4H2O、3CaO·Al2O3(C3A)、2CaO·SiO2(C2S)和CaMnSi4O8, 水化产物相互交错填充孔隙提高了RBM的强度及耐久性。RBM中重金属和氨氮浸出浓度符合中国地下水标准。该研究可在实现电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣大规模利用的同时节约路面基层材料成本。

孔结构是混凝土微观结构中重要的组成部分, 影响着混凝土的宏观性能, 为了研究生活垃圾焚烧灰渣代替天然砂对混凝土孔结构和抗压强度的影响, 通过核磁共振技术对生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土微观孔结构进行测试, 分析了孔隙率和孔隙分布变化规律, 并根据分形理论研究了孔隙分形特征, 获得各孔径区间的分形维数与整体分形维数, 并探讨了各孔径占比、孔隙率和分形维数与抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明: 随生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加, 混凝土孔隙率增加, 无害孔占比减小, 抗压强度降低; 分形维数随着生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加而减小, 由于生活垃圾焚烧灰渣具有潜在的水硬性, 随龄期的增长, 分形维数呈增加趋势, 同时孔隙结构得到了优化。灰熵关联度分析发现生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土整体分形维数和无害孔占比对抗压强度影响最大。

制备一种低成本、环保型焚烧垃圾渣超高性能混凝土(UHPC)。根据修正后的Andreasen and Andersen模型进行配合比设计，将处理后焚烧垃圾渣替代河砂，制备不同替换率超高性能混凝土，并对其进行工作性能、力学性能、孔隙特征、水化过程、微观特征以及毒性固结性能测试。结果表明，随着垃圾渣的加入，UHPC的工作性能和抗压强度有所下降，但流动性不低于240 mm，抗压强度不低于117 MPa，累计孔隙含量增加，孔隙大部分分布在＜20 nm无害孔范围内，混凝土界面过渡区裂缝增多，混凝土中锌(Zn)、铅(Pb)和铬(Cr)重金属的离子浸出浓度均低于国标限值，有效地实现了对重金属元素的固结。

为了筛选生活垃圾堆肥过程中最佳的复合菌剂接种方式, 试验对堆肥起始接种、 高温期接种、 高温后接种、 后腐熟接种和不接种菌剂五种不同接种方式下的生活垃圾堆肥过程中水溶性有机物(DOM)进行光谱分析, 考察了生活垃圾堆肥中DOM组成随堆肥时间的变化规律。 DOM荧光光谱解析表明: 随着堆肥时间的增加, 五个不同处理堆体中的DOM光谱学特性呈现出一定规律的变化趋势, 结构复杂的大分子物质和腐殖质类物质不断增多, DOM性质逐渐趋于稳定化。 从DOM的荧光图谱及相关参数综合比较而言, 堆肥起始和越过高温期的高温后接种微生物复合菌剂, 能够明显地加速堆肥的腐殖化进程。