给水厂污泥-地聚物基免烧砖与透水混凝土的制备及其性能研究
给水厂污泥产量日益增大，处置费用随之增大，如果处置方式不当，还可能对环境造成污染，为给水厂污泥寻找新的处置出路迫在眉睫。给水厂污泥中含有Al2O3、Fe2O3、Si2O4等无机成分，具有一定的资源化利用价值，但是污泥含水率高和强度低，往往不能直接用作建筑材料。另一方面，地聚物是一种新型绿色胶凝材料，具有生产能耗低、制备简单、强度高等诸多优点，被誉为水泥的最佳替代品，同时能对给水厂污泥中可能存在的危险物有很好的固定作用。随着我国生态文明建设的深入，对绿色发展有了更高的要求，给水厂污泥的可再生利用和地聚物的推广使用不谋而合，将给水厂污泥和地聚物融合研究既可解决给水厂污泥处置的问题，又为绿色生产提供环保建材。本文选用偏高岭土和矿渣作为制备地聚物的原材料，创新地将给水厂污泥和地聚物相结合，制备的免烧砖和透水混凝土达到了相关标准要求，提升了给水厂污泥和地聚物材料的利用价值。本研究的主要内容和结论如下： 1、以给水厂污泥、偏高岭土、矿渣、氢氧化钠、水玻璃和水作为原材料制备给水厂污泥-地聚物基免烧砖，探究水胶比、水玻璃模数、激固比和给水厂污泥掺量对免烧砖的抗压强度、抗折强度、干密度、吸水率和重金属析出等性能影响。经过试验确定水胶比为0.50、水玻璃模数为1.50、激固比为0.50、给水厂污泥掺量为15%时为最佳配合比，其尺寸偏差和外观质量、强度性能、体积密度、吸水率等指标满足《非烧结垃圾尾矿砖》（JC/T422—2007）和《混凝土路面砖》（GB28635—2012）标准要求，重金属析出符合《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》（GB5085.3—2007）规定限值。 2、在免烧砖浆体的制备基础上，掺入粗骨料制备透水混凝土，探究水玻璃模数、激固比、给水厂污泥掺量和骨胶比对透水混凝土的抗压强度、孔隙率和透水系数性能的影响。本课题研究制备的透水混凝土具有广阔的应用前景，在不同的配合比下可用于不同的场景，如透水路面、人行步道、绿色屋顶、生态护坡、生态花园等。 3、利用制备的透水混凝土去除初期雨水中的氨氮，研究表明：在水玻璃模数为1.50、激固比为0.5、给水厂污泥掺量为10%、骨胶比为7∶1时，对氨氮浓度为4.8mg/L雨水地表径流去除率高达68.75%。 4、通过研究制备的给水厂污泥-地聚物基免烧砖和透水混凝土与普通硅酸盐水泥基的经济成本和碳排放量对比分析发现，由于氢氧化钠和水玻璃的成本较高，导致给水厂污泥-地聚物基免烧砖和透水混凝土的制备成本要比普通硅酸盐水泥基制备成本高。但结合污泥处置问题来看，本研究提供的新污泥处置方法花费远低于该给水厂现有污泥处置所需费用，加上制备出的建材能在市场上能取得一定的收益，同时污泥再生利用大大减少污泥填埋用地，所涉及的土地节省费用无法估计，因此本课题所提供的污泥处置方法具有很大经济价值。给水厂污泥-地聚物基免烧砖和透水混凝土的碳排放量要比普通硅酸盐水泥基碳排放量要低，减少CO2排放能减轻对生态环境的破坏。给水厂污泥与地聚物相结合制备免烧砖和透水混凝土具有很好的经济效益和环境效益。
给水厂污泥;地聚物;免烧砖;透水混凝土
广东工业大学
硕士
土木工程
刘立凡;李斌
2021
中文
X703
2021-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）