摻管溝污泥水泥混凝土的物理力學(xué)性能研究

　　摘要：研究了以管溝污泥等量替代天然細集料制備水泥混凝土的技術(shù)。結(jié)果表明，在混凝土中摻加一定量的管溝污泥可以配制出強度為40MPa以上的混凝土，同時其28d強度可高于同配合比的基準(zhǔn)混凝土。此外，隨污泥摻量的增加，混凝土坍落度會降低，凝結(jié)時間會延長。測試摻污泥的水泥混凝土固結(jié)體中重金屬溶出量表明其可滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，無二次污染。

0 前言　　管溝污泥是污水從用戶流人污水廠的排水管道中的淤積物，它含有大量的砂石，也含有大量的微生物、有機質(zhì)及氮、磷、鉀等營養(yǎng)物質(zhì)，同時又具有含水量高、易腐爛、有惡臭等特點，還有超標(biāo)的重金屬、病原微生物等。目前上海9個中心城區(qū)全年產(chǎn)生的管溝污泥約1萬t(干基)。過去，管溝污泥是利用蘇州河、黃浦江通過船舶外運，由于蘇州河綜合治理的要求和世博會即將召開，沿河污泥碼頭將逐步拆除，這將直接影響到管溝污泥的出路問題。如果任意排放不加處理，不僅將對環(huán)境造成污染，危害人類健康，同時又是對資源的嚴(yán)重浪費。因此如何對其安全利用已成為關(guān)注的重點課題1)。　　城市污泥的最佳出路是無害化處理、資源化利用、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。本文以上海市管溝污泥為處置對象，在進行脫水、烘干、破碎、去除大顆粒雜質(zhì)等預(yù)處理后，作為細集料用于水泥混凝土中，通過測試其抗壓、抗折強度來考察其物理力學(xué)性能。此外，采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB5085．3-1996《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》及美國EPA毒性浸出實驗(TCLP)，評價了重金屬在水泥固化體中的浸出特性，從而考察污泥中的重金屬離子是否得到有效的束縛和穩(wěn)定固化。　　1 實驗原材料及實驗方法　　1.1 實驗原材料　　水泥海螺牌P．042．5水泥，其化學(xué)成分及物理力學(xué)性能見表1。表1 水泥的化學(xué)組成及物理力學(xué)性能

化學(xué)組成／％

凝結(jié)時間／min

強度／MPa

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO2

Loss

初凝

終凝

抗壓

抗折

28d

21．4

5．8

2．5

61．8

1．6

3．8

1．62

145

39．1

52．2

7．2

8．7

　　活性摻合料磨細礦渣，比表面積450m2/kg；磨細鋼渣微粉，比表面積500m2/kg；沸石，細度為300目；Ⅱ級粉煤灰。各類活性摻合料的化學(xué)成分見表2和表3。表2 礦渣、鋼渣和粉煤灰的化學(xué)成分％

摻合料品種	SiO2	CaO	Al2O3	Fe2O3	TiO	MgO	SO3	Loss
礦渣	32．3	39．0	14．3	0．2	0．5	7．7	1．0	1．89
鋼渣	14．7	45．0	3．47	21．0	1．0	9．0	0．4	1．65
粉煤灰	54．1	2．9	31．9	3．0	1．2	0．7	0．5	3．76

表3 沸石的化學(xué)成分％

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO KgO Na2O TiO2 P2O5 H2O+ H2O- Loss

68.42 12.10 0.75 4.68 0.05 0.90 1.29 0.08 0.0l 11.33 4.53 11.68

　　集料細集料采用細度模數(shù)為2．4的中砂；粗集料采用粒徑為5~38mm的石灰石碎石。管溝污泥來自上海市排水系統(tǒng)管溝污泥集中堆場。　　1.2實驗方法
(1)凝結(jié)時間及需水量測定按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行。
(2)混凝土強度試驗按照GB／T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》進行。
(3)混凝土坍落度試驗按照GB／T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》進行。
(4)采用國家標(biāo)準(zhǔn)《固體廢物浸出毒性浸出方法：水平振蕩法》(GB 5086．2-1997)[2]檢測水泥固結(jié)體的重金屬浸出毒性。

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