搅拌站污泥对混凝土物理力学性能的影响.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 3期 (总 第 2 9 3 期 ) Nu mb e r 3 i n 2 0l 4 ( To t a l No29 3) 混 凝 土 Co nc r e t e 预拌混凝土 READY M ED CONCRETE 搅拌站污泥对混凝土物理力学性能的影响 但波 ,贾兴文 ,吴洲 ( 1 重庆建工第二建设有限公司 ,重庆 4 0 0 0 3 0 ;2 重庆大学 材料学院 ,重庆 4 0 0 0 4 5 ) 摘要 : 混凝土搅拌站污水沉淀池 中的污泥利用率很低 , 将污泥用做混凝土掺合料可 以有效提高其利用率。 在分析污泥物理化 学性质的基础上 , 采用水泥胶砂试件 2 8 d抗
2、压强度 比评价污泥的活性, 并研究了污泥取代粉煤灰对混凝土的坍落度、 凝结时间和 抗压强度等性能的影响。 结果表明: 污泥活性很低 , 水泥胶砂试件 2 8 d 抗压强度比仅为 6 0 7 0 ; 污泥取代粉煤灰 比例增大 , 混 凝土初始坍落度和坍落度损失逐渐增大 , 凝结时间有所延长 ; 污泥颗粒很细 , 具有一定填充作用, 如果提高混凝土坍落度使其具 有 良好流动性 , 污泥取代粉煤灰的比例不超过 3 0 时, 不会对混凝土 2 8 d 抗压强度产生不利影响。 关键词 : 污泥;活性 ;混凝土 ;抗压强度 ;坍落度经时损失 ;凝结时间 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献
3、标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 3 0 1 1 9 0 5 Effe c t of sl udge of m i xi ng s t a t i on on t he phys i ca l and m ec hani c al pr ope r t i es of conc r et e DAN Bo , J I AXi n gwe n , WUZho u ( 1 S e c o n dC o n s t r u c t i o n Co r p o r a t i o n Li mi t e d , C h o n g q i n
4、gCo n s t ruc t i o nE n g i n e e r i n gGr o u pC o rpo r a t i o nL i mi t e d , C h o n g q i n g 4 0 o 0 3 0 , C h i n a ; 2 C o l l e g e o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g , C h o n g n g Un i v e r s i t y , C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 5 , C h i n a ) Abs t r act:
5、 Th e ut i l i z a t i o n r a t i o of s l u dg e i n t h e s e t t i n g po n ds o f c o n c r e t e mi x i ng s t ati o n i s l o wI f t h e s l ud g e c a n b e us e d a s a d mi x t ur e s, theu t i l i z a t i o no f s l u d g ewi l l b ei mp r o v e d e ff e c t i v e l y T h e p h y s i c a
6、l a n d c h e mi s t r yp r o p e r t i e s we r e a n a l y z e d, andt h e a c t i v i ty o f s l u d g ewa s e v a l u a t e d b y t h e r ati o o f 28 d c o mp r e s s i v e s t r e ng t h o f c e me n t mo r t a r s pe c i me ns Th e n the e ffe c t o f s l u d ge c o n t e n t o n the s l u mp
7、, s e t t i n g t i me , a n d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e we r e s tud i e d T h e r e s u l t s s h o w that the a c t i v i ty o f s l u d g e i s l o w, a n d the r ati o o f 2 8 d c o mp r e s s i v e s tr e n gth o f c e me n t mo r t a r s p e c i me n s i s 6 0 7
8、 0 Wi t h t h e i n c r e a s e i n the p r o p o rt i o n o f s l u d g e r e p l a c e d fl y a s h , t h e i n i t i a l s l u mp a n d s l um p t i me l o s i n g we r e i n c r e a s e d g r a d u a l l y, an d the s e t t i n g t i me wa s e x t e nd e d Th e pa r t i c l e s of s l u d g e a
9、r e ve r y fin e, the y h a v e fil l i n g e f - f e e t , i f t h e c o n c r e t e h a s g o o d fl o w a b i l i ty, a n d s l u d g e d o e s n o t p r o d u c e d a d v e r s e l y a ff e c t o n the c o mp r e s s i v e s tr e n g t h o f c o n c r e t e wh e n the pr o p o rti o n of s l u d
10、 ge r e pl a c e d n y a s h d o s e n o t e xc e e d 3 0 Ke y wo r d s : s l u d g e ; a c t i v i t y ; c o n c r e t e ; c o mp r e s s i v e s t r e n gth ; s l u mp t i me l o s i n g ; s e tt i n g t i me 0 引 言 混凝土搅拌站污泥主要是冲洗混凝土运输车辆和搅拌 设备后产生的污水经砂石分离后的沉淀物 , 冲洗混凝土的废 水首先经过砂石分离机 , 粒径较大的砂石被分离出去继续作 为
11、集料利用 , 剩余的废水和泥浆被排放 到废水沉淀池 , 污水 中的颗粒逐渐沉淀形成污泥 1 - 2 。 据测算 , 一个年产量 2 0 万m 的混凝土搅拌站 , 每年产生的污泥约为 1 5 0 0 2 0 0 0 t o 混凝 土搅拌站污水沉淀池中的污泥颗粒很细, 烘干后进行筛分, 粒径小于 7 5 m 的颗粒 占污泥总质量 的 9 0 9 5 , 而粒径 大于 O 1 5 mm 的颗粒质量不足烘干污泥 的 5 。 污泥含水率 通常大于 9 0 , 难 以脱水和干燥 , 且 污泥 颗粒很细 , 导致污泥难 以利用 。 搅拌站担心污泥会对混凝土 性能产生不利影 响 , 而且污泥需要干燥 、 单
12、独运输和计量 , 会 干扰正常的生产 , 导致搅拌站不愿意回收利用污泥 。 一些 搅拌站将清理 出来的污泥散乱堆放在厂区, 任其 自然干燥 , 收稿 日期 :2 0 1 3 0 9 2 3 基金项 目:重庆市建设科技计划项 目( 城科字2 0 0 9 第1 3 7 号 ) 根本没有考虑污泥利用 , 导致污水 流淌和严重的扬尘 , 而一 些搅拌站还需要耗费资金定期清理堆放的污泥和废渣。 仅 有少数规模大的搅拌站考虑了污泥利用, 主要用于制备强 度等级为 C 2 0 及 以下的混凝土 , 但污泥利用率较低。 为 了提 高污泥利用率, 一些搅拌站将污泥泥浆与 自 来水混合后作为 昆 凝土拌和用水 ,
13、 由于污泥含水量很高 , 且污水 中污泥 的 浓度也不断变化 , 如果直接采用污泥泥浆掺加 自来水中作 为混凝土拌和用水 , 则需要对混凝土拌和用水 的密度以及 浓度进行实时监控 , 对正常的生产流程会产生不利影响 。 即使将污泥烘干 , 由于污泥性质存在差异 , 也可能会对 昆 凝土的物理力学性 能产生不利影 响嘲 。 本试验测试 了三家 大型搅拌站 的污水沉淀池 中提取的污泥的物理化学性质 , 对污泥活性进行了评价 , 在此基础上研究了污泥取代部分 粉煤灰作为掺合料时对混凝土坍落度经时损失 、 凝结时间 、 抗压强度等性能的影 响, 以便 为促进污泥在混凝土中的利 11 9 学兔兔 w w
14、 w .x u e t u t u .c o m 用提供理论依据。 1 原材料和试验 方法 1 1 原材料 重庆拉 法基 P O 4 2 5 R级水泥 , 比表面积 3 6 5 m 2 k g , 密度 3 0 5 g c m3 o 重庆珞璜电厂 I I 级干排粉煤灰 , 比表面积 3 3 0 m2 k g , 密度 2 4 5 g c m 。 重庆环亚建材 $ 9 5级矿渣 , 比表 面积 4 9 0 m k g , 密度 2 8 8 g c I T I 3 o 水泥 、 粉煤灰和矿渣 的化 学成分见表 l 。 配制混凝 土时用水洗后烘干的中砂 ,细度模 数 2 8 , 表观密度 2 6 9
15、 0 k g m 3 o 评定污泥活性时采用厦门艾思 欧标准砂 , 细度模数 2 6 。 重庆歌乐山碎石 , 最大粒径2 5 mm, 连续级配 。 压碎指标 7 8 8 0 , 含 泥量 0 3 。 厦 门科之杰 酯类聚羧酸盐高效减水剂, 固含量 4 0 , 减水率 3 0 。 缓凝剂 为工业级葡萄糖酸钠。 采用 x射线荧光光谱分析仪( x R F ) 检 测 A、 B、 C三家搅拌站污泥的化学组成 ,结果见表 2 。 试验 所用混凝土基本配合 比见表 3 。 表 1 水泥、 粉煤灰和矿渣的化学组分 采用 MA S T E R S 1 Z E R 2 0 0 0 激光粒度分析仪对 A和 B 两
16、家搅拌站 的污泥进行粒度分析 , 结果见图 1 。 A搅拌站污 泥 比表面积 7 0 8 m 2 k g , 表面积平均粒径 8 4 1 7岬 , 中值粒 径 1 8 0 5 3 m; B搅拌站污泥 比表面积 9 7 6 m2 k g , 表面积平 均粒径 6 1 4 8 ix m, 中值粒径 1 2 6 2 7 lu , m。 分析 图 1 中污泥的 粒度分 布 , 污泥 比粉煤灰更 细 , 因此污泥更 适合作 为混凝 土掺合料而不是细集料 。 1 2试验 方 法 污泥活性评定参照 G B T 1 2 9 5 7 -2 0 0 5 用于水泥混合 材的工业废渣活性试验方法 , 利用水泥胶砂 2
17、 8 d抗压强 度比评定污泥活性。 胶砂力学性能测定参照 G B 1 7 5 2 o 0 7 通用 硅 酸盐水 泥 。 水 泥标 准稠度 、 凝结 时 间测定参 照 G B T 1 3 4 6 2 0 0 1 水泥标准稠度 用水量 、 凝结 时间 、 安定 性检验方法 。 混凝土拌合物凝结时间和坍落度损失测定参 照 G B T 5 0 0 8 0 - - - 2 0 0 2 混凝土拌合物性能检验方法 。 混凝 土力学性能试验参照 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 混凝土物理力学 性能检验方法 , 采用 1 0 0 mm x l 0 0 m m l O 0 mm试件 , 标准 养
18、护至 2 8 d 龄期。 2 结果与讨论 2 1 污泥的活性评价 如果能够用污泥替代部分粉煤灰 , 则可 以减少粉煤灰 用量 , 也可 以省去污泥清理的费用 , 将会产生较为显著 的 经济效益 。 因此 , 需要研究污泥的活性 , 以确定污泥是否可 以作为混凝土掺合料。 污泥在 1 0 5 l 1 0烘干后过 8 0 m 筛, 筛余 3 , 按照质量取代 3 0 的 P O 4 2 5级水泥, 水泥 1 2 0 粒度 m ( a ) A 搅拌 站 污 泥粒 度 分布 粒度 m f b ) B 搅拌 站 污泥 粒 度 分布 图 1 搅拌站污泥粒度分布 胶砂流动度为 1 8 0 1 T l l I
19、 1 , 对比掺加 3 0 的污泥与未掺加污泥 的胶砂试件的 2 8 d 抗压强度。 取三家搅拌站 的污泥 , 测试污 泥对水泥标准稠度用水量和凝结时间的影响 , 并评价污泥 活性 。 试验结果见表 4 。 根据表 4 , 污泥取代 3 0 水泥后 , 水泥胶砂试件的 2 8 d 抗 压强度 比为 6 0 7 0 , 说 明污泥活性很低 。 污泥 的比表 面积比常用的水泥、 矿渣和粉煤灰的更大, 污泥取代水泥 后标准稠度用水量显著增加, 污泥颗粒阻碍了水泥水化, 导 8 7 6 5 4 3 2 l O 0 、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 4污泥活性评价结
20、果 致水泥初凝时间和终凝时间有所延长 。 污 泥颗粒很 细 , 且 在水 中沉淀较长时 间 , 能够水化 的颗粒 已经水化 , 不会存 在未水化 的水泥颗粒或具有水硬性 的矿物掺合料颗粒 。 污 泥 中可能含有少量 C a ( O H) 和可溶性硫酸盐 , 因此也表现 出一定的活性 , 但活性较低 , 由于污泥颗粒很细 , 掺加到混 凝土中与石灰石粉一样可以起到良好的填充作用 。 2 2 污泥对混凝土坍落度经时损失的影响 由于污泥颗粒很 细且活性很低 , 当污泥作为掺合料取 代部分水泥时, 可能会导致混凝土力学性能显著降低, 因此, 拟采用污泥取代部分粉煤灰来配制混凝土 。 试验研究 了污 泥
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