污泥、秸杆粉为造孔剂的烧结透水砖的制备与性能表征

发布时间：2020-07-16 17:02

【摘要】：随着我国城市化进程的加快,污水排放量日益增长,污泥产量也随之增加。污泥中含有大量致病菌、重金属等有害物质,传统的处置方法存在二次污染的可能,因此开发环保的污泥资源化途径尤为重要。同时,透水砖作为一种新型的路面铺装材料,具有良好的透水性、保水性和透气性,可以有效改善因路面硬化带来的城市内涝、热岛效应等城市问题。本文以污泥、秸秆粉为造孔剂制备出污泥烧结透水砖和矿渣烧结透水砖,并在两者的基础上,制备出具有双层复合结构的烧结透水砖。首先对污泥的理化性质进行了表征,发现污泥中含有大量的水分,加入10%粉煤灰作为调理剂可显著加快污泥自然干燥时的脱水速度。污泥的化学组成与粘土相似,可用来制备烧结透水砖。以污泥、粉煤灰、工程渣土和秸秆粉为原料,制备出污泥烧结透水砖。研究发现:试样的透水系数随污泥掺量的增加而增加,抗折强度则相反,随之降低;当烧结温度低于1125℃时,试样的抗折强度和透水系数随烧结温度的提高而增加,温度超过1125℃后,透水系数降低,而抗折强度随之继续增加;随着保温时间延长、成型压力的增加,试样的抗折强度不断增加,透水系数减小。在污泥掺量为25%,烧结温度为1150℃,保温时间为2 h,成型压力为10 MPa的条件下,制备出的污泥烧结透水砖的抗折强度和透水系数分别为9.1 MPa和2.8×10-2 cm/s,重金属溶出量符合国家标准。其次以高炉矿渣为骨料、工程渣土为高温结合剂、秸秆粉为造孔剂制备出矿渣烧结透水砖。研究中发现,随着矿渣掺量的增加,试样的透水系数不断增加,抗折强度减小。烧结温度低于1175℃,试样的抗折强度和透水系数随烧结温度的升高而增加;超过1175℃后,试样的透水系数随烧结温度的升高而降低,而其抗折强度随之继续增加。在矿渣掺量为60%,烧结温度为1175℃,保温时间为2 h,成型压力为15 MPa的条件下,制备出的矿渣烧结透水砖的抗折强度和透水系数分别为11 MPa和5.6×10-2 cm/s。最后以污泥烧结透水砖结构作为面层,矿渣烧结透水砖结构作为基层,通过半干压法成型制备出了具有双层复合结构的透水砖。研究中发现,随着面层厚度的增加,复合透水砖的透水系数和抗折强度逐渐减小,孔隙率和吸水率不断增加。在面层厚度为1.5 mm,成型压力为15 MPa的条件下,得到的复合透水砖抗折强度为8.7 MPa,透水系数为4.1×10-2 cm/s,孔隙率为25.6%,吸水率为19.3%。复合透水砖具有一定的防堵塞性能。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

断面SEM照片,透水砖,烧结温度,试样

1075 1100 1125 1150 117501020304050Porosity/%Temperature /°C图 3.12 烧结温度对透水砖试样孔隙率的影响Fig.3.12 Effect of sintering temperature on the porosity of the resulting permeable brick specimensa b

照片,试样,烧结温度,保温时间

(a)1 150 ℃；(b) 1 175 ℃；(c)1 200 ℃图 4.6 不同烧结温度试样的断面光学显微形貌照片Fig. 4.6Optical micrograph photos of the cross-section of the resulting specimens with differentsintering temperature4.3.3 保温时间对矿渣烧结透水砖试样性能的影响在矿渣掺量为 60%，烧结温度为 1175 ℃，成型压力为 10 MPa 的条件下，改变保温时间，研究保温时间对矿渣烧结透水砖性能的影响。图 4.7 所示为试样的抗折强度随保温时间变化的关系。从图中可知，试样的抗折强度随着保温时间的延长而增加当保温时间为 1 h 时，试样的抗折强度仅为 8.7 MPa。其中，当保温时间 2 h 时，试样抗折强度随其延长的增幅较大；当保温时间 2 h，试样的抗折强度随其继续延长而增幅缓慢。这是由于随着保温时间延长，高温液相生成量增加，液相填充了部分孔隙使试样的密度增大和抗折强度提高。图 4.8 所示为试样的透水系数随保温时间变化关系曲线。从图中可以看出，试样

【参考文献】