垃圾填埋空间市政固体废物焚烧处置产品的(MSWI)如粉煤灰和矿渣资源日益稀缺,减少处理材料的迫切需要。用焚烧的方法探讨了产品在混凝土生产本文通过可行性研究利用粉煤灰和矿渣取代水泥、粗集料在适当的比例。结果表明,C30混凝土最佳替代粉煤灰和矿渣30%和20%,可以满足强度的最低要求。浸出浓度的铜、锌、铅、铬、决心和Cd MSWI混凝土样本的识别值小于固体废物浸出毒性。根据扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射(XRD)分析,MSWI粉煤灰具有一定的分散性。MSWI粉煤灰的颗粒大小是决定接近粉煤灰,和表面形态不规则。的主要组件包括SiO2,CaCO3,Ca2SiO4在场,他们是相似的粉煤灰。渣结构松散以及不规则、SiO及其主要组件2。SiO2和艾尔2O3粉煤灰和矿渣参与水泥的水化反应,可以提高混凝土强度。因此证实,垃圾焚烧产生的飞灰和渣可以用来取代水泥和粗骨料在适当的比例,它是一种有效的方法来解决固体废物填埋空间不足的问题。
根据2018年的一项调查显示,在中国固体废物的总量达到32.159亿吨,年增长率为4% (
粒状高炉矿渣等工业废料(GGBFS)和粉煤灰作为互补的胶结材料广泛采用。城市固体垃圾焚烧(MSWI)粉煤灰粉煤灰股票类似的特征,包括化学成分和热历史
很少有研究探讨使用粉煤灰取代水泥和矿渣代替粗骨料混凝土。因此,这项初步研究的目的是探索的可行性MSWI粉煤灰和矿渣取代胶结材料和粗骨料。研究结果提供了理想的替代率MSWI粉煤灰和矿渣,也为混凝土工业的可持续发展作出贡献。
在这项研究中使用的原材料包括水泥、细骨料、粗骨料,MSWI粉煤灰、MSWI渣、水,减水剂。粉煤灰和矿渣从MSWI植物在吉林,获得中国。粉煤灰的细度模数为3.2,堆积密度1420 kg / m3和含水率为16%。体积密度是1201公斤/米3,表观密度2307公斤/米3。24小时后,MSWI渣的吸收率为10%,和破碎指数为30%。P·O 42.5普通硅酸盐水泥是来自吉林的水泥厂,中国。细集料是天然河沙的粒径小于5毫米,表观密度2553公斤/米3、包装密度1715公斤/米3,细度模数为2.5。粗骨料的粒径是做mm,表观密度是2677公斤/米3,包装密度是1501公斤/米3。实验中使用的减水剂多羧酸的酸减水剂减水率为30%。
这个测试是指“普通混凝土混合比设计规则”(JGJ 55 - 2011) [
混凝土配比设计。
| 替换(%) | 的材料数量(公斤/米3) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 集团 | 粉煤灰 | 渣 | 水泥 | 粉煤灰 | 渣 | 粗集料 | 细集料 | 水 | 强塑剂 |
| B0C0 | 0 | 0 | 375年 | 0 | 0 | 1227年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B0C10 | 10 | 0 | 333年 | 37 | 0 | 1227年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B0C20 | 20. | 0 | 296年 | 74年 | 0 | 1227年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B0C30 | 30. | 0 | 259年 | 111年 | 0 | 1227年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B0C40 | 40 | 0 | 225年 | 150年 | 0 | 1227年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B10C0 | 0 | 10 | 375年 | 0 | 122年 | 1104年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B10C10 | 10 | 10 | 333年 | 37 | 122年 | 1104年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B10C20 | 20. | 10 | 296年 | 74年 | 122年 | 1104年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B10C30 | 30. | 10 | 259年 | 111年 | 122年 | 1104年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B10C40 | 40 | 10 | 225年 | 150年 | 122年 | 1104年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B20C0 | 0 | 20. | 375年 | 0 | 242年 | 982年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B20C10 | 10 | 20. | 333年 | 37 | 242年 | 982年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B20C20 | 20. | 20. | 296年 | 74年 | 242年 | 982年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B20C30 | 30. | 20. | 259年 | 111年 | 242年 | 982年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B20C40 | 40 | 20. | 225年 | 150年 | 242年 | 982年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B30C0 | 0 | 30. | 375年 | 0 | 364年 | 848年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B30C10 | 10 | 30. | 333年 | 37 | 364年 | 848年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B30C20 | 20. | 30. | 296年 | 74年 | 364年 | 848年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B30C30 | 30. | 30. | 259年 | 111年 | 364年 | 848年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B30C40 | 40 | 30. | 225年 | 150年 | 364年 | 848年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B40C0 | 0 | 40 | 375年 | 0 | 491年 | 736年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B40C10 | 10 | 40 | 333年 | 37 | 491年 | 736年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B40C20 | 20. | 40 | 296年 | 74年 | 491年 | 736年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B40C30 | 30. | 40 | 259年 | 111年 | 491年 | 736年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
| B40C40 | 40 | 40 | 225年 | 150年 | 491年 | 736年 | 638年 | 180年 | 1.1 |
重金属的浸出浓度是凝固的安全性评价的一个重要指标,它可以确保产品是无毒、对环境无害的
使用扫描电子显微镜(SEM)观察材料的微观形态,和x射线衍射(XRD)是用于检测样品的组成
混凝土的破坏过程和模式与粉煤灰和矿渣混合与普通混凝土相一致。失败过程通常始于粗骨料和水泥凝胶之间的债券,特别是片状和水泥凝胶之间的接口,这是渣聚集的主要故障区域。对于不同的粉煤灰置换率,强度试验结果与不变渣替代率如图
混合样品的强度(a)不变渣替代率在不同粉煤灰置换率和(b)不变粉煤灰取代率下不同的熔渣替代率。
对不同渣替代率、试样的强度和改变粉煤灰置换率如图
粗骨料的高炉渣破碎指数可以导致限制渣含量(20%),和混凝土强度可以减少渣率增加。混凝土强度最低的不到30 Mpa当粉煤灰替代率是40%,渣替代率是40%。因此,粉煤灰和矿渣不能完全取代水泥和混凝土的粗骨料。根据上述结果,确定了混合比例为B20C30,可以满足要求的抗压强度和最大的粉煤灰和矿渣替代率。矿渣和粉煤灰置换率分别为20%和30%,分别。
表
粉煤灰、矿渣、水泥浸出毒性在不同pH值(mg·L−1)。
| pH值 | 铜 | 锌 | Cr | Cd | Pb | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 粉煤灰 | 3 | 2.101 | 5.99 | 3.781 | 4.963 | 5.105 |
| 5 | 1.473 | 5.02 | 2.201 | 2.393 | 1.323 | |
| 7 | 0.412 | 0.459 | 0.576 | 1.213 | 0.714 | |
|
|
||||||
| 渣 | 3 | 0.316 | 6.33 | 1.212 | 0.305 | 3.135 |
| 5 | 0.103 | 6.16 | 0.694 | 0.103 | 1.516 | |
| 7 | 0.025 | 0.791 | 0.037 | 0.042 | 0.91 | |
|
|
||||||
| B20C30 | 3 | 0.125 | 3.554 | 1.013 | 0.197 | 1.016 |
| 5 | 0.034 | 1.254 | 0.701 | 0.089 | 0.12 | |
| 7 | 0.002 | 0.01 | 0.007 | 0.004 | 0.04 | |
| 标准的值 | 50 | 50 | 1.5 | 0.3 | 3 | |
粉煤灰、矿渣和混凝土的混合比率B0C0使用扫描电镜和B20C30微观结构特征。粉煤灰的微观结构如图
扫描电镜扫描(a) MSWI粉煤灰(放大×5000)和(b) MSWI渣(放大×5000)。
如图
SEM图像的混凝土养护28天后:(a) B0C0(放大×5000);(b) B20C30(放大×5000)。
粉煤灰的主要成分、炉渣和混凝土使用XRD分析了微晶B20C30的混合比例。这个分析演示了用粉煤灰取代水泥的可行性,用矿渣代替粗骨料。如图
XRD MSWI粉煤灰的形象。
如图
XRD MSWI渣的图像。
在图
XRD谱B0C0 (a)和(b) B20C30。
通过分析混凝土的抗压强度与灰和渣混合在不同混合比例,优化内容确定粉煤灰取代率为30%,渣替代率为20%。进行飞灰重金属浸出测试后,渣,和B20C30混凝土,这是发现重金属的浸出浓度(如铜、锌、Cd、Cr、和Pb)可以减少与增加博士也认为重金属的浸出浓度低于固体废物浸出毒性鉴定标准。根据表征测试,混凝土的强度与一定量的粉煤灰和矿渣混合并没有减少,它被发现在一定程度上增加。因此可行使用粉煤灰取代水泥和矿渣代替粗骨料。本研究的目的是为扩大垃圾焚烧生产提供理论指导。然而,目前的研究仍然是一个初步研究,和更多的具体机制应该探索在未来不同的混合比例。
使用的数据来支持这个研究的发现可用于相应的作者在合理的请求。
作者宣称没有利益冲突。
这项工作是由中国国家自然科学基金资助在法定研究数字51878128,51708091,51708267,51808101。