污水处理厂污泥用作内养护材料对自密实混凝土性能的影响

【摘要】：自密实混凝土(SCC)具有流动性好,可不经振捣而充分密实,不易发生分层、离析,特别适用于配筋密列和无法振捣的结构部位等特性,但其配合比设计特点是水灰比低,粉料用量大,其自收缩和干燥收缩明显增大,若不经适当处理,混凝土在水化硬化过程中易产生收缩开裂,从而导致混凝土耐久性严重下降。研究表明,通过掺加适量内养护材料,如超吸水性树脂、轻骨料等,可有效减小混凝土自收缩,但超吸水性树脂价格昂贵,轻骨料易在自密实混凝土中发生离析。有鉴于此,本研究尝试利用污水处理厂污泥中含有的絮凝物质,将原状污泥或将污泥烘干后作为内养护材料,并与超吸水性树脂进行对比,主要研究了掺加原状污泥、烘干污泥、预湿高吸水性树脂(SAP)以及将其与减缩剂(SRA)复合,对新拌和硬化自密实混凝土和易性、水化放热温升、强度、内部相对湿度变化、自收缩和总收缩的影响。研究结果表明:(1)掺加原状污泥导致SCC坍落扩展度下降,但有助于改善自密实混凝土粘聚性和保水性;掺加烘干污泥对自密实混凝土和易性影响不大;引入水分相同时,与掺原状污泥相比,掺预湿SAP有利于提高SCC的流动性;掺原状污泥、烘干污泥和预湿SAP均导致自密实混凝土的初凝时间延长,掺烘干污泥时,对初凝时间的影响尤为显著。(2)与对比混凝土相比,单掺原状污泥、烘干污泥、预湿SAP和SRA均导致自密实混凝土早期强度下降,其中掺预湿SAP时,其下降幅度更明显;但在28d~60d内,其强度增长速率高于对比混凝土,其60d强度甚至高于或与对比混凝土相当,其原因可能是由于内养护材料对高强自密实混凝土发挥良好的内养护功效,从而有助于减小自收缩,防止收缩开裂所致。(3)与对比混凝土相比,掺加原状污泥对低水胶比自密实混凝土内部相对湿度的影响呈明显异常,在水化早期导致内部相对湿度测定值明显下降,较短时间内达到最低值后,又开始急剧增大,并回升至与对比混凝土内部相对湿度相当或略低水平;与SRA复合掺加后,仍出现类似异常,但幅度明显减小,其原因目前还不清楚,有待进一步研究;单掺烘干污泥和预湿SAP则未发现异常,掺烘干污泥和预湿SAP有助于减小低水胶比自密实混凝土自干燥程度;(4)掺原状污泥与烘干污泥均可减小自密实混凝土自收缩,但其掺量变化对减小SCC自收缩的影响规律不明显,其掺量增大反而导致自收缩增大,这可能与污泥中含有的絮凝组分存在的均匀性较差所致。而掺预湿SAP则可显著减少SCC自收缩,且随预湿SAP掺量增加,其自收缩逐渐减小。(5)将原状污泥、烘干污泥与SRA进行复合掺加,与单掺SRA、原状污泥、烘干污泥以及预湿SAP相比,其自收缩均进一步减小,但污泥中絮凝组分的不均匀性仍导致其对自收缩随掺量变化的影响规律不明显,甚至出现随掺量增加而自收缩增大现象。复合掺加预湿SAP和SRA可进一步减小自密实混凝土自收缩。(6)单掺原状污泥对自密实混凝土总收缩影响不大;单掺烘干污泥时,掺量为0.4%-0.6%时可以减少SCC的总收缩,但掺入污泥含固量为0.2%时,却导致其总收缩明显增大,其掺量变化对自密实混凝土总收缩的影响规律较差;而单掺预湿SAP则可明显减小SCC的总收缩,其减缩率高达26%以上。将原状污泥、烘干污泥和预湿SAP分别与SRA复合掺加后,可在掺加内养护材料基础上进一步减小总收缩。 【关键词】：自密实混凝土 污水处理厂污泥 内养护材料 超吸水性树脂 减缩剂 自收缩 总收缩
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 绪论12-23
• 1.1 研究背景12-14
• 1.1.1 SCC的特点与发展12-13
• 1.1.2 SCC早龄期的体积变化与开裂13-14
• 1.2 自收缩的定义以及影响因素14-16
• 1.2.1 自收缩的定义14
• 1.2.2 自收缩的影响因素14-15
• 1.2.3 自收缩变形与内部湿度变化的关系15-16
• 1.3 目前减少混凝土收缩变形的主要方法16-20
• 1.3.1 内养护材料16-19
• 1.3.2 减缩剂19-20
• 1.4 污水处理厂污泥研究和应用现状20-22
• 1.4.1 污泥的物理化学成分及其特性20-21
• 1.4.2 污水厂污泥处理和应用的现状21-22
• 1.5 本文的主要研究内容22-23
• 第二章 原材料、仪器和试验方法23-31
• 2.1 原材料23-24
• 2.1.1 水泥23
• 2.1.2 骨料23
• 2.1.3 砂23
• 2.1.4 减水剂23
• 2.1.5 减缩剂23-24
• 2.1.6 缓凝剂24
• 2.1.7 水24
• 2.1.8 高吸水性树脂24
• 2.1.9 污泥24
• 2.2 实验方法24-31
• 2.2.1 自密实混凝土配合比24-25
• 2.2.2 SCC的制备与试块成型25-26
• 2.2.4 自密实混凝土力学性能测量方法26
• 2.2.5 SCC早期内部温度湿度的测量方法26-28
• 2.2.6 SCC早期自收缩的测量方法28-30
• 2.2.7 自密实混凝土早期总收缩的测量方法30-31
• 第三章 掺污泥对新拌和硬化自密实混凝土性能的影响31-55
• 3.1 掺污泥对新拌SCC流动性能的影响31-33
• 3.2 SRA复掺污泥对新拌SCC流动性能的影响33-35
• 3.3 污泥以及SRA复合污泥对SCC早期水化过程中温度变化的影响35-44
• 3.3.1 污泥对SCC水化过程中温度变化的影响35-40
• 3.3.2 SRA复合污泥对SCC水化过程中温度变化的影响40-44
• 3.4 污泥及预湿SAP对SCC强度的影响44-51
• 3.5 复合掺加污泥与SRA对SCC强度的影响51-54
• 3.6 小结54-55
• 第四章 掺污泥及复掺SRA对SCC早期内部湿度和收缩的影响55-77
• 4.1 掺污泥及复掺SRA对SCC早期内部湿度变化的影响55-61
• 4.1.1 掺原状污泥对SCC水化过程中湿度变化的影响55-58
• 4.1.2 掺烘干污泥对SCC水化过程中湿度变化的影响58
• 4.1.3 掺预湿SAP对SCC水化过程中湿度变化的影响58-59
• 4.1.4 复合掺加原状污泥与SRA对SCC内部湿度变化的影响59-60
• 4.1.5 复合掺加烘干污泥与SRA对SCC内部湿度变化的影响60
• 4.1.6 复合掺加预湿SAP与SRA对SCC内部湿度变化的影响60-61
• 4.2 掺污泥及复掺SRA对SCC早期自收缩的影响61-70
• 4.2.1 掺原状污泥对SCC早期自收缩的影响61-62
• 4.2.2 掺烘干污泥对SCC早期自收缩的影响62-63
• 4.2.3 掺预湿SAP对SCC早期自收缩的影响63-64
• 4.2.4 掺加原状与烘干污泥对SCC自收缩的影响机理分析64-67
• 4.2.5 复合掺加原状污泥与SRA对SCC自收缩的影响67
• 4.2.6 复合掺加烘干污泥与SRA对SCC自收缩的影响67-68
• 4.2.7 复合掺加预湿SAP与SRA对SCC自收缩的影响68-69
• 4.2.8 分析与讨论69-70
• 4.3 掺加污泥及复掺SRA对SCC总收缩的影响70-74
• 4.3.1 掺原状污泥对SCC总收缩的影响70-71
• 4.3.2 掺烘干污泥对SCC总收缩的影响71-72
• 4.3.3 掺预湿SAP对SCC总收缩的影响72
• 4.3.4 复合掺加原状污泥与SRA对SCC总收缩的影响72-73
• 4.3.5 复合掺加烘干污泥与SRA对SCC总收缩的影响73
• 4.3.6 复合掺加预湿SAP与SRA对SCC总收缩的影响73-74
• 4.4 分析与讨论74-75
• 4.5 小结75-77
• 第五章 总结与展望77-80
• 5.1 全文总结77-79
• 5.2 展望79-80
• 参考文献80-82
• 致谢82

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