城市生活垃圾焚烧底灰混凝土耐久性研究.pdf
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1、2 0 1 4年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 4 No 5 Ma v 城市生活垃圾焚烧底灰混凝土耐久性研究 张 涛 , 赵增增 ( 大连交通大学土木与安全工程学院 , 1 1 6 0 2 8 ) 摘要 : 将 3 0 质量 的城 市固体废物焚烧( MS WI ) 底灰掺入 混凝 土中替代水泥 , 通过对底灰 混凝 土的收缩率 , 抗 碳化性、 抗渗性、 抗 冻性等进行试验 , 并与普通混凝土进行对比, 研究 了底灰作为水泥替 代物的可行性。研 究结果表 明 , 测试 的垃圾焚烧底灰具有一定的火山
2、灰活性 , 一定范围内掺加底灰的混凝土具有较 小的收缩率 , 抗碳化性 、 抗渗 性、 抗冻性能优异 , 底灰的 引入可以改善 混凝 土的耐久性 。 关键词 : MS WI 底灰 ; 混凝土 ; 收缩率; 抗碳化 性; 抗渗性 ; 抗 冻性 ; 耐久性 Ab s t r a c t : U s i n g 3 0 mu n i c i p a l s o l i d w a s t e i n c i n e r a t i o n ( MS WI )b o t t o m a s h t o r e p l a c e c e m e n t i n c o n c r e t e , t
3、h e s h r i n k a g e ,c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e , i mp e r me a b i l i t y , f r o s t r e s i s t a n c e o f t h e b o t t o m a a h c o n c r e t e a r e t e s t e d C o mp a r e d wi t h o r d i n a r y c o n c r e t e , t h e f e a s i b i l i t y o f t h e b o t t o m a s h a
4、 s t h e c e me n t s u b s t i t u t e i s s t u d i e d T h e s t u d y r e s u l t s s h o w t h a t t h e wa s t e i n c i n e r a t i o n b o t t o m a s h h a s a c e r t a i n a s h a c t i v i t y T h e c o n c r e t e w i t h a c e r t a i n a mo u n t o f b o t t o m a s h h a s a s ma l l
5、 e r s h ri n k a g e r a t e a n d b e t t e r p e r f o rm a n c e s o f c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e ,i mp e rm e a b i l i t y ,f r o s t r e s i s t a n c e Ad d i n g t h e b o t t o m a s h i n t h e c o n c r e t e c a n i mp r o v e t h e d u r a b i l i t y o f c o n c r e t e
6、 Ke y wo r d s :MS W I b o t t o m a s h ;C o n c r e t e ;S h rin k a g e ; c a r b o n a t i o n r e s i s t a n c e ;I mp e rm e a b i l i t y ;F r o s t r e s i s t a n c e ; Du r a bi l i t y 中图分类号 : T U 5 2 8 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 5 8 4 一 O 4 0前 言 现代消费型社会每年会产生大量城市生 活垃 圾
7、 。垃圾 焚烧 法是 我 国处 理城 市垃 圾 的重 要途 径 和 发展方 向 1 。垃圾焚烧会产生一定量的灰渣, 其 中底 灰产量 占垃圾处理量 的 1 5 。 目前 , 我国大多数底 灰用于填埋 , 这不仅 占用很多土地资源而且填埋费 用 巨大。另一方面 。 随着普通设施建设 的不断增长 我国每年的水泥需求量 日益增加。据统计 , 2 0 1 2年 我国水泥产量达到 2 3 7亿 t ,大量水泥生产带来 了 矿石资源 、 能源的消耗 , 以及对大气和环境造成的 污染 。利用垃圾焚烧底灰替代部分水泥拌制混凝 土,可一定程度上减少建筑行业对水泥 的使用量 。 具有较高的经济和社会效益。 目前
8、, 关于垃圾焚烧 底灰混凝土耐久性的报道较少,大多数是关于底灰 集料混凝土的报道 l - 4 。而耐久性问题是混凝土应用 过程中暴露 出来 的非常突出的问题 , 许多混凝土结 构的破坏与都耐久性有关 , 混凝土的耐久性正越来 越多地引起 工程技术人员和 国家政府部 门的关 注 与重视I 5 I。 为了探讨城市垃圾焚烧底灰混凝土的耐久性 , 我们在大连城市生活垃圾焚烧发 电厂选取了垃圾 基金 项 目: 大连市科学技术基金计划项 目( 2 0 1 1 J 2 D W0 0 6 ) 。 一 8 4一 焚烧底灰试样并进行研磨筛分处理使其满足水 泥 的细度要求 。本文试验采用 4 2 5级普通硅 酸盐水
9、 泥 , 底灰掺量 占总胶凝材料用量的 3 0 , 配制了 C 3 0 强度等级的混凝土, 进行 了干缩试验 、 抗渗性试验 、 抗冻性试验 、 抗碳化等试验研究 并 与普通混凝土 进行 了比较 和分析 , 试验结果发现 , 底灰具有一定 的火山灰活性 , 与普通混凝土相 比 一定范 围内掺 加底灰的混凝土具有较小的体积收缩率 , 抗碳化性 能 、 抗渗性 、 抗冻性能也较优异。 1 原材 料和试 验 方法 1 1 原 材料 垃圾焚烧底灰 :自大连市城市城市垃圾焚烧 厂 。文献 1 0 】 的研 究结果 表 明 , 湿磨 的底 灰 可 以表现 出较 好 的火 山灰 活 性 , 对试 件 的 强
10、度 有 显 著改 善 作 用并可以抑制膨胀。因此 , 本研究首先使用球磨机 对 MS WI 底灰进行 了湿磨处理 ,并筛 滤使其通过 4 0 1 x m的试验筛 , 底灰的 比表面积为 4 2 5 m2 k g , 符合 G B 1 7 5 2 0 0 7 通用硅酸盐水泥 的要求。使用 X射 线荧光光谱仪对底灰进行化学成分 , 结果见表 1 。由 表 1可以看出 , 底灰富含氧化硅 、 氧化钙和氧化铝 , 该组成属 于典型的 S i O 2 一 C a O A 1 2 O 3 体系 , 这种组成 的材料适宜用作水泥基材料 中的普通火 山灰矿物 掺合料 。 学兔兔 w w w .x u e t
11、u t u .c o m 张 涛 赵增增 城市生活垃圾焚烧底灰混凝土耐久性研究 水 泥 : 4 2 5级普 通 硅 酸盐 水 泥 , 3 d抗 折 强度 6 7 MP a ,3 d抗 压 强 度 2 1 4 MP a , 2 8 d抗 折 强度 8 9 MP a , 2 8 d抗压强度 4 9 0 MP a ;细度为 8 0 m 方孔筛 筛余量 3 2 ; 初凝时间 1 7 3 mi n , 终凝 时间 2 4 9 mi n 。 减水剂 : S D 一 1聚羧酸高性能减水剂 ,外观呈淡 红色 , 为油状液体 , 减水 率 3 0 , 比重 1 0 8 k g m , 固 含 量 2 0 。 细
12、集 料 : 天 然 河 砂 , 物 理 力 学 性 能 指标 见 表 2 , 符合 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 建筑用砂 规 范 类标 准 要求。图 1 为细集料的粒径分布曲线。 表 2细集料的物理力学性能 1 0 0 8 O 6 0 羹4 0 2 O O 0 1 5 0 3 0 0 6 0 1 1 8 2 3 6 4 7 5 筛孔尺寸 mm 图 1 细集料的粒径分布 粗集料 : 普通碎石 , 粒径 5 2 5 mm。图 2为粗集 料的粒径分布曲线。经试验得到粗集料的表观密度 2 6 9 8 k m , 堆积密度 1 6 2 4 k m , 吸水率 O 9 8 , 压碎
13、指标 8 6 物理指标和级配均符合 G B T l 4 6 8 5 2 0 1 l 建设用卵石 、 碎石 的要求 。 1 o 0 8 0 6 0 撰 4 O 旺 jl; 2 0 0 2 3 6 4 7 5 9 5 0 l 9 U U 3 1 5 U 筛孔尺寸 m m 图 2 粗集料 的粒径分 布 1 2 试验 方法 收缩试验 : 按照 G B T 5 0 0 8 2 2 0 0 9中关于测试 硬化 混 凝 土试件 收 缩变形 的性 能 的方 法 进行 。试 件 尺寸为1 0 0 mm 1 0 0 mm 5 1 5 m m,使用 卧式混凝土收 缩仪 , 试件两头预埋侧头 , 采用 3 9 0 d
14、混凝 土的收 缩变形作为收缩指标 。 抗碳 化性试验 : 按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ( 普通 混凝土长期性能和耐久性能试 验方法标准 中碳化 试验规定 的方法进行 , 采用 1 0 0 mm 1 0 0 mmx 1 0 0 mm 的立方体试件 , 在标准养护条件下养护 2 8 d后进行 碳化试验, 碳化时间为 3 d 、 7 d和 2 8 d 。 抗渗性试验 : 按照 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9中抗水渗 性试 验 中规 定 的方 法 进行 。 首先 采 用逐 级 加 压 法测 定混凝土的抗渗等级 , 之后采用渗水高度法测定恒 定水压下试件 的
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