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污泥作为污水处理厂的副产物,不仅侵占了宝贵的土地资源更破坏了生态环境。如何处理和应用不断增多的污泥,已经成为了各个城市亟待解决的问题。目前处理污泥的手段主要有直接填埋和堆肥等常用方法,这不仅占地面积大且污染周围环境。采用煅烧的方式,可以大大降低污泥体积,但仍会有30%的污泥灰剩余且没有解决重金属的问题。本文采用煅烧的方式,研究了污泥灰作为水泥替代物运用于建筑材料中的可行性。本试验首先对污泥进行了烘干、磨细和煅烧处理,之后应用XRD、XRF、激光粒度分析仪等手段对污泥灰的物理性质、化学成分和物相做了研究。结果表明污泥灰颗粒表面粗糙且几何形状不规则,当中含有大量的Si O2、Al2O3、和Ca O晶体。其烧失率和密度随煅烧温度的升高而增大。本试验采用了电阻率法、XRD、热重和差热法测量了早期污泥灰-水泥砂浆电阻率、污泥灰-水泥水化过程和产物,分析了不同煅烧温度污泥灰对水泥水化的影响。通过电阻率法测得了污泥灰-水泥水化前12小时的电阻变化,结果表明:污泥灰的掺入增大了水泥净浆电阻,延缓了水泥的溶解且当煅烧温度增高时延迟效果减弱。用差热法和XRD对比分析了700℃煅烧污泥灰-水泥与纯水泥水化7天后的水化产物,结果表明污泥灰-水泥水化产物中含有较多的Si O2和Ca O·Si O3凝胶,Ca(OH)2含量小于纯水泥组。污泥灰的掺入一方面稀释了水泥颗粒降低其水化速度,另一方面其中的活性成分与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应改善了水泥石结构。在不同煅烧温度处理污泥灰对水泥胶砂性能影响方面,研究了污泥灰的火山灰活性和水泥胶砂的流动性、孔结构、抗冻性、收缩和力学强度。试验结果表明:(1)当煅烧温度为700℃时,污泥灰具有最高的火山灰活性;(2)不同煅烧温度处理污泥灰对水泥砂浆流动度没有影响;(3)污泥灰的掺入使得水泥胶砂总孔体积增加,平均孔径增大,不规则孔增多;(4)经过500℃~800℃煅烧温度处理的污泥灰对水泥胶砂的抗冻性有不同程度的增强效果。掺有10%经过700℃煅烧污泥灰的水泥胶砂在冻融100次后质量损失率较对照组低2.5%;(5)污泥灰的掺入水泥胶砂收缩率大大提高,700℃煅烧污泥灰对水泥胶砂收缩表现出最小的影响;(6)700℃煅烧污泥灰对水泥胶砂抗折强度影响不大,其抗压强度随掺量的增加呈线性降低。当掺量≤20%时,水泥胶砂56天抗压强度不小于42.5MPa。