CN113336491B

CN113336491B - 一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土及其制备方法

Info

Publication number: CN113336491B
Application number: CN202110769882.8A
Authority: CN
Inventors: 钱耀丽; 徐莉; 徐兵; 杨利香; 宗林亭; 陆美荣; 金芳; 韩云婷
Original assignee: Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd; Baowu Group Environmental Resources Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Building Science Research Institute Co Ltd; Baowu Group Environmental Resources Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2022-10-21
Anticipated expiration: 2041-07-07
Also published as: CN113336491A

Abstract

本发明公开了一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土及其制备方法，该混凝土由以下质量百分含量的原料组成：水泥10％–30％、通沟污泥0.1％–10％、再生粗骨料45％–55％、细骨料15％–30％，还包括掺量为胶凝材料质量0.1％–2.5％的外加剂和水，其中水灰比为0.42–0.48。本发明针对经除杂、水洗、过滤、压滤后含水率20％–30％的通沟污泥或烘干过筛处理的通沟污泥(含水率＜1％)分别提供特征性地制备混凝土工艺，得到强度等级C30以上、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性与抗渗性较优的海工护岸工程扭王字块用混凝土，从根源上解决通沟污泥等固废堆放处置产生的二次污染问题，同时实现资源化利用。

Description

一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑工程材料领域，具体涉及一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土及其制备方法。

背景技术

通沟污泥是排水管道污水中部分物质因重力沉降、附着、截留等原因在管道中沉积下来形成的污泥，是生活垃圾、渣土、砂石、有机污泥和污水的混合物。为了保持排水管网运行畅通，需要定时清捞管道中沉积的通沟污泥。因通沟污泥含水量大、含有重金属砷和锌等有害物质，且含有较高的有机质含量，因此清捞出来的通沟污泥一般清淘晾晒直接送入垃圾填埋场进行填埋处置，这种处理方式不但影响管网周边绿地的环境，还会导致渗滤液等二次污染，因此，如何妥善、科学地处理处置通沟污泥己成为目前国内亟待解决的环保问题。国内部分地区借鉴国外其他污泥处理经验，对通沟污泥采用除杂、水洗、过滤、压滤的处理方法，将通沟污泥分离为砂、污泥等相对单一、稳定的成分，不仅性质上发生很大变化，且总量上也得到大幅度的减少，为其资源化利用创造条件。据资料显示：上海的通沟污泥经处理后，干基中有机质含量＜15％，无机矿物质超过80％，且无机矿物中含有大量的砂质颗粒。

海工护岸工程扭王字块用混凝土组成一般为水泥、碎石、砂、减水剂。近年来，天然砂石骨料供不应求、价格连番上涨，若能利用通沟污泥、再生骨料等固废替代天然砂石，不仅可以解决混凝土砂石原料的来源问题，而且可推动固废的资源化利用水平，同时由于固废在价格上的优势还可以节约建设工程成本，具有显著的经济效益。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土，通过再生粗骨料强化、再生细骨料与通沟污泥复合和减水剂优选外加等协同作用，配制固废掺量达80％的强度等级C30以上、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性与抗渗性较优的海工护岸工程扭王字块用混凝土，不仅从根源上解决通沟污泥等固废堆放处置产生的二次污染问题，而且能够进一步利用通沟污泥中的无机矿物质变废为宝，实现资源化利用的同时带来一定的环保效益、社会效益以及经济效益。

本发明的另一目的是提供上述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土的制备方法，适用于大规模产业化生产。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土，由以下质量百分含量的原料组成：水泥10％–30％、通沟污泥0.1％–10％、再生粗骨料45％–55％、细骨料15％–30％，还包括掺量为胶凝材料质量0.1％–2.5％的外加剂和水，水灰比为0.42–0.48，水泥、通沟污泥、再生粗骨料和细骨料的质量按干料计。

进一步，所述通沟污泥为含水率80％的原状通沟污泥依次通过除杂、水洗、过滤和压滤处理后得到的含水率20％–30％的通沟污泥。

进一步，所述再生粗骨料为吸水率＜5.0％、压碎指标＜20％的强化再生粗骨料，其制备方法为建筑垃圾经人工分拣、磁选、风选、砖砼分离和筛分后所得的砼质颗粒占比超90％的5–25mm连续粒级的颗粒，经质量浓度1％的甲基硅酸钾溶液喷淋表面而得；其中，所述再生粗骨料表面低浓度的甲基硅酸钾溶液晾干后形成一层有效的防水膜，降低骨料的吸水率，进一步降低混凝土的用水量。

进一步，所述细骨料为尾矿机制砂和/或再生细骨料，其中：所述尾矿机制砂的粒径＜4.75mm，细度模数为3.1–3.4，石粉含量为6％–8％，通过矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂而成；所述再生细骨料为建筑垃圾经人工分拣、磁选、风选、砖砼分离、筛分后所得的砼质颗粒占比超90％的粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数为2.3–2.7，微粉含量为10％–12％。

更进一步，所述建筑垃圾选自工程垃圾、拆除垃圾或装修垃圾中的一种或两种以上混合。

进一步，所述外加剂为固含量11％的萘系高效减水剂或固含量为40％的聚羧酸减水剂。

本发明的第二方面提供一种所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤a1：通沟污泥烘干、破碎、筛分、过2.36mm筛，控制含水率＜1％；

步骤b1：按比例计量水泥、步骤a1中的通沟污泥和细骨料，在混凝土搅拌机中搅拌30s，再加入计量好的再生粗骨料，搅拌30s，使混凝土干料混合均匀；

步骤c1：将计量好的外加剂倒入计量的水中，使二者充分混合形成溶液；

步骤d1：将步骤c1中的溶液倒入搅拌机中，与步骤b1中的干料充分搅拌，搅拌2min，出料，即得。

本发明的第三方面提供一种所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块混凝土的制备方法，包括以下步骤：

步骤a2：测试通沟污泥含水率，根据含水率换算通沟污泥的用量和水(扣除通沟污泥中所含水分)，按换算后的比例计量通沟污泥、水泥、细骨料、再生粗骨料和水；

步骤b2：将步骤a2中通沟污泥用混凝土搅拌机打散分散均匀，加入计量好的水泥、细骨料，在混凝土搅拌机中搅拌30s，再加入计量好的再生粗骨料，搅拌30s，使混凝土干料混合均匀；

步骤c2：将计量好的外加剂倒入计量的水中，使二者充分混合形成溶液；

步骤d2：将步骤c2中的溶液倒入搅拌机中，与步骤b2中的干料充分搅拌，搅拌2min，出料，即得。

本发明的第四方面提供所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块混凝土在海工护岸工程中的应用。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

(1)针对经除杂、水洗、过滤、压滤后的通沟污泥(含水率20％–30％)及进一步烘干过筛处理的通沟污泥(含水率＜1％)，分别提供特征性地制备混凝土的工艺，得到强度等级C30以上、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性与抗渗性较优的海工护岸工程扭王字块用混凝土。

(2)采用经除杂、水洗、过滤、压滤后的通沟污泥(含水率20％–30％)直接打散配制混凝土，降低通沟污泥资源化利用的后续处理成本，且操作简便。

(3)经进一步烘干筛分处置后得到的通沟污泥粒料，含有大量的砂粒及粒径小的泥状物质，优化混凝土的级配从而使混凝土更加密实，提升强度；另一方面，搅拌时间短，烘干筛分的通沟污泥吸水率较低，总体用水量低，混凝土强度增加。

参考以下详细说明更易于理解本发明的上述以及其他特征、方面和优点。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更显著：

图1是原状通沟污泥制备的海工护岸工程扭王字块用混凝土力学性能；

图2是通沟污泥粉料制备的海工护岸工程扭王字块用混凝土力学性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

采用水泥、通沟污泥、再生粗骨料、尾矿机制砂、水和减水剂作为原料，利用通沟污泥替代砂子，按照表1进行混凝土成型实验，成型步骤如下：

步骤b2：先将通沟污泥用混凝土搅拌机打散使分散均匀，加入计量好的水泥细骨料，在混凝土搅拌机中搅拌30s，再加入计量好的再生粗骨料，搅拌30s，使混凝土干料混合均匀；

本实施例中，采用的外加剂为萘系减水剂(含固量11％)或聚羧酸减水剂(含固量40％)。

表1：通沟污泥制备混凝土配合比和实验数据(kg/m³)

由表1中数据可知，当采用萘系减水剂时，通沟污泥的替代率为20％时，配制的混凝土的28d抗压强度等级达C30；当采用聚羧酸减水剂时，通沟污泥的替代率为20％时，配制的混凝土的28d抗压强度等级达C35，其力学性能均满足混凝土的相关标准要求值。

实施例2

采用水泥、通沟污泥、再生粗骨料、再生细骨料和水作为原料，利用通沟污泥替代砂子，按照表4进行混凝土成型实验，成型步骤如下：

步骤a1：通沟污泥烘干、破碎、筛分、过2.36mm筛，含水率＜1％；

步骤b1：按比例计量水泥、步骤a1中的通沟污泥和再生细骨料，在混凝土搅拌机中搅拌30s，再加入计量好的再生粗骨料，搅拌30s，使混凝土干料混合均匀；

本实施例中，通沟污泥为经干化后进一步烘干的污泥(通沟污泥粉料)，其含水率为8％，采用的减水剂为萘系减水剂(含固量11％)或聚羧酸减水剂(含固量40％)。

表2：通沟污泥制备混凝土配合比和实验数据(kg/m³)

由表2中数据可知，(1)当采用萘系减水剂时，通沟污泥的替代率为20％时，配制的混凝土的28d抗压强度为39.2MPa，较对照组强度提高了4.5％；当通沟污泥的替代率为30％时，配制的混凝土的28d抗压强度等级达37.5MPa，与对照组强度相近。(2)当采用聚羧酸减水剂时，通沟污泥的替代率为20％时，配制的混凝土的28d抗压强度为42.5MPa，较对照组强度提高了13.3％；当通沟污泥的替代率为30％时，配制的混凝土的28d抗压强度为40.3MPa，较对照组强度提高了7.5％。

综合实施例1和2可知，当采用未烘干筛分的通沟污泥制备混凝土时，通沟污泥在拌和过程中不容易打散，骨料与浆料之间的包裹性不均匀，流动度较差；随着通沟污泥替代率的增加，对混凝土的力学性能有不利影响，但均满足C30强度等级。当采用经烘干、破碎、筛分、过2.36mm筛处理之后的通沟污泥(含水率＜1％)制备混凝土时，拌合时骨料与浆料之间的包裹性较均匀，流动度较好，通沟污泥粉料的掺入提升了混凝土的力学性能。将得到的混凝土用于生产海工护岸工程扭王字块，强度等级高、抗硫酸盐侵蚀、抗冻性与抗渗性优，不仅从根源上解决通沟污泥等固废堆放处置产生的二次污染问题，而且进一步利用通沟污泥中的无机矿物质，实现资源化利用的同时带来一定的环保效益、社会效益和经济效益。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的保护范围。

Claims

1.一种掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土在海工护岸工程中的应用，其特征在于，所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土由以下质量百分含量的原料组成：水泥10%–30%、通沟污泥0.1%–10%、再生粗骨料45%–55%、细骨料15%–30%、外加剂和水，所述外加剂的掺量为水泥质量0.1%–2.5%，水灰比为0.42–0.48，水泥、通沟污泥、再生粗骨料和细骨料的质量按干料计；

所述通沟污泥为含水率80%的原状通沟污泥依次通过除杂、水洗、过滤和压滤处理后得到的含水率20%–30%的通沟污泥；

所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤a1：通沟污泥烘干、破碎、筛分、过2.36mm筛，控制含水率＜1%；

步骤b1：按比例计量水泥、步骤a1中处理后的通沟污泥和细骨料，在混凝土搅拌机中搅拌30s，再加入计量好的再生粗骨料，搅拌30s，使混凝土干料混合均匀；

步骤d1：将步骤c1中的溶液倒入搅拌机中，与步骤b1中的干料充分搅拌，搅拌2min，出料，即得；

或者所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块混凝土的制备方法包括以下步骤：

步骤a2：测试通沟污泥的含水率，根据含水率按照配比换算通沟污泥的用量和水，按换算后的比例计量通沟污泥、水泥、细骨料、再生粗骨料和水；

步骤d2：将步骤c2中的溶液倒入搅拌机中，与步骤b2中的干料充分搅拌，搅拌2min，出料，即得；

所述掺通沟污泥的海工护岸工程扭王字块用混凝土的抗压强度满足C30强度等级、抗硫酸盐等级满足KS30等级、抗冻等级满足F200等级和抗渗等级满足P8等级。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述再生粗骨料为吸水率＜5.0%、压碎指标＜20%的强化再生粗骨料，其制备方法为建筑垃圾经人工分拣、磁选、风选、砖砼分离和筛分后所得的砼质颗粒占比超90%的5–25mm连续粒级的颗粒，经质量浓度1%的甲基硅酸钾溶液喷淋表面而得。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述细骨料为尾矿机制砂和/或再生细骨料，其中：

所述尾矿机制砂的粒径＜4.75mm，细度模数为3.1–3.4，石粉含量为6%–8%，通过矿山开采中废弃的尾矿经机械破碎、制砂而成；

所述再生细骨料为建筑垃圾经人工分拣、磁选、风选、砖砼分离、筛分后所得的砼质颗粒占比超90%的粒径≤4.75mm的颗粒，细度模数为2.3–2.7，微粉含量为10%–12%。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述外加剂为固含量11%的萘系高效减水剂或固含量为40%的聚羧酸减水剂。