通沟污泥的资源化及对混凝土性能的影响研究

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随着城市经济的增长,对污水净化率提出更高的要求,城市污泥量由此大大增加。污泥具有很强的污染特质,若不妥善处理,将会对人类健康与生存环境产生威胁。因此如何合理处置污泥已成为现今社会急需解决的课题之一,污泥的处置必须遵循资源化的原则,在考虑环境效益和社会效益的前提下,尽可能提高其经济价值。 本课题以上海市的通沟污泥为处置对象,将其代替部分混凝土细集料,考察其对混凝土性能的影响寻求其替代混凝土细集料的最佳配合比,并对其安全性进行研究,从而为污泥的处置找到一条建材资源化的出路。同时采用另一大污染源——一工业废渣,经处理后作为的活性掺合料部分替代水泥,来调节和改善混凝土的综合性能,降低工程造价。本论文主要由四部分组成。 第一部分通过实验初探确定了通沟污泥替代混凝土细集料的可行性。采用正交实验方法,通过极差分析及Master软件的PLS(偏最小二乘法)对正交实验中水泥砂浆的7天和28天强度结果进行建模分析,最后确定了能影响混凝土性能的关键因素为钢渣等量替代水泥的量及通沟污泥等量替代细集料量,为设计混凝土最佳配合比提供了基础。 第二部分主要研究通沟污泥对混凝土坍落度、抗压强度等物理力学性能的影响。实验结果显示:随着通沟污泥替代率的增加混凝土的坍落度下降,而当污泥替代率一定,加入活性掺合料可使坍落度有较好程度的改善。污泥替代率在控制得当的情况下可以改善混凝土各材料间的级配提高抗压强度。掺加活性掺合料后,早期强度有所降低,但若设计得当后期强度可以超过基准混凝土的强度。实验综合各因素情况,确定了混凝土的最佳配比。 第三部分通过对混凝土抗氯离子、抗硫酸盐、抗碳化等性能的测试来研究通沟污泥对混凝土耐久性的影响,加入通沟污泥对混凝土的耐久性能影响不大,而在加入活性掺合料之后混凝土各项耐久性指标有显著改善。本文还结合压汞、SEM实验的测试,分析了活性掺合料在混凝土中的作用机理。 第四部分通过对通沟污泥水泥砂浆中的重金属离子,有机质和细菌等有害物质的测定,确定了混凝土中使用通沟污泥的安全性。实验结果表明污泥中的重金属离子和有机质在砂浆体中能得到有效的固化,细菌在砂浆体碱性的环境中被杀通沟污泥的资潭化及对混凝土性能的影响研究灭,对环境无二次污染。同时掺活性掺合料的砂浆体对有害物质的束缚能力高于未加掺合料的砂浆体。本文通过一系列的实验研究,说明了通沟污泥用于混凝土中替代部分细集料的确实可行性,同时采用以工业废渣为主的活性掺合料改善混凝土的各项综合性能,可以达到以废治废的效果。该方法为污泥的建材资源化利用提供新的参考依据,具有较好的社会效益和经济效益。
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