回填用污泥气化渣骨料混凝土的性能研究与应用

作     者：付豪 

作者单位：华北水利水电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马军涛;谭云飞

授予年度：2023年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：污泥气化渣 回填混凝土 流变性能 抗压强度 工程应用 

摘      要：随着城市污水排放量的增加,污泥的资源化利用已成为社会发展和环境保护的焦点问题。污泥热解气化技术是一种先进的污泥处理技术,可实现污泥的减量化,但处理后产出的污泥气化渣由于强度较低,较难在普通混凝土中得到利用。本课题针对污泥热解气化所产生的污泥气化渣,结合具体的工程要求,考虑将其完全替代混凝土中的粗、细骨料,制备回填混凝土应用于工程中。试验针对污泥气化渣的物理化学性质进行分析,验证其用于混凝土中的可行性,并分别将原状污泥气化渣和经过破碎筛分处理的级配污泥气化渣用于制备回填混凝土,针对其性能开展研究,并以此为基础在实际工程中进行中试和应用。本论文主要研究内容和成果如下:(1)污泥气化渣用作混凝土骨料的可行性研究。污泥气化渣颗粒作为热解气化技术的副产品,具有吸水率大、孔隙多、筒压强度低等特点。通过对普通碎石(SS)、页岩陶粒(TL)、饱水污泥气化渣(BS)以及未饱水污泥气化渣(WBS)四种骨料进行混凝土强度试验,发现污泥气化渣的吸水特性可在混凝土中起到内养护的作用,优化混凝土界面过渡区,具备作为骨料用于回填混凝土的可行性。(2)原状污泥气化渣骨料回填混凝土的性能分析。通过对原状污泥气化渣骨料混凝土的流变性能、压力泌水率以及抗压强度分析,得到当原状污泥气化渣的含水率分别为4.7%和21.2%时,混凝土配合比最优用水量分别为377kg/m3和276kg/m3,且制备原状污泥气化渣骨料混凝土的流程比较简单,在性能上也可满足要求,具有一定优势和可行性,并对具体工程有指导作用。(3)级配污泥气化渣骨料回填混凝土的性能分析。通过响应面法设计出级配污泥气化渣骨料混凝土配合比,对数据分析得到混凝土砂率、粗骨料中5-10mm粒径占比和预湿用水量中预湿用水量对混凝土流动性能影响最大,并得到混凝土砂率为60%,粗骨料中5-10mm粒径占比为60%,预湿用水量为90%的最优配合比,且相比于原状污泥气化渣骨料,破碎筛分后的骨料具有形状更规整、堆积更密实且级配可做调整的优势。(4)通过污泥气化渣回填混凝土在郑州市污水厂南曹项目的活性焦吸附池和新区二期控制室屋顶施工工程中试,表明污泥气化渣回填混凝土应用于实际工程时,其工作性能、力学性能和物理性质满足工程使用要求,具有在工程中应用的可行性。