上海市建筑垃圾资源化利用发展策略与规划研究

立足于上海市建筑垃圾资源化利用现状,针对上海市建筑垃圾资源化利用在科研标准、政策法规、监督管理、人员素质及宣传教育等方面存在的问题,提出发展策略及规划。强调发展目标及重点任务,以达到提升建筑垃圾资源化利用水平,促进循环经济发展的目的,为绿色城市建设提供保证。

大掺量固废混凝土的制备及性能研究

将粉煤灰、矿粉、不同类型的钢渣粉按不同质量比(mF∶mK∶mG分别为60∶32∶8、60∶28∶12、60∶24∶16、50∶40∶10、50∶35∶15、50∶30∶20)制备了三元复合掺合料,确定了最佳钢渣粉类型和mF∶mK∶mG。在此基础上,通过调整砂率、水胶比、减水剂掺量等方式制备了大掺量固废混凝土(固废总量≥70%),研究了其工作性、力学及耐久性能。结果表明:综合考虑胶砂流动度、三元复合掺合料的活性指数、经济性和环境效益,推荐选用原状钢渣粉,并控制mF∶mK∶mG为60∶32∶8;制备的大掺量固废混凝土的工作性、力学及耐久性能均较好,满足相关设计要求,并推荐采用聚羧酸减水剂,不推荐采用以萘系减水剂与脂肪族减水剂复配而成的复合减水剂。

脱硝工艺对粉煤灰材性影响与安全利用控制技术研究

测试了上海市某电厂普通粉煤灰和脱硝粉煤灰烧失量、强度活性指数、化学组成、矿物组成及微观形貌等测试,研究了脱硝粉煤灰性能及其与普通粉煤灰的差异,模拟分析了高温煅烧前后高氮含量脱硝粉煤灰基本性能和力学性能变化。研究表明,正常工况下,采用同一煤种的脱硝粉煤灰的需水量比、烧失量、化学组成、矿物组成类型、外观以及微观形貌与普通粉煤灰相似;提出脱硝再燃烧,高氮脱硝粉煤灰经高温煅烧后烧失量、氮含量、三氧化硫含量分别降低38%、98%和53%,28 d抗压强度提高7.7%。

不同掺合料对装修垃圾和拆房垃圾流态填筑材料的性能影响及其工程应用

装修垃圾和拆房垃圾成分复杂,是处理和利用难度较大的建筑垃圾,其再生骨料性能波动较大,性能指标难以满足相关标准要求,而流态填筑材料对强度要求不高,且具有自流平、易于混合和回填等优点,可广泛消纳各类工业固废和建筑垃圾。针对现有建筑垃圾流态填筑材料主要以水泥为固化材料的情况,研究了不同种类掺合料对流态填筑材料性能的影响规律。在此基础上,针对基坑回填工程,对装修垃圾和拆房垃圾流态填筑材料的配比进行了优化,并开展了工程示范应用。结果表明:掺入污泥焚烧灰后,装修垃圾和拆房垃圾流态填筑材料的流动性降幅最明显;掺入钢渣粉可对装修垃圾和拆房垃圾流态填筑材料的泌水率进行调控;掺入矿粉后流态填筑材料的抗压强度不会明显降低;掺入粉煤灰能有效改善流态填筑材料的泌水性能,并调控其流动性。

污泥焚烧残渣的理化性能及其活性激发研究

对上海市典型污水厂不同周期污泥焚烧残渣的理化性能进行测试,采用机械球磨、化学激发剂对污泥焚烧残渣进行活性激发。结果表明,污泥焚烧残渣化学组分以SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、P_(2)O_(5)、CaO和Fe_(2)O_(3)为主,需水量大,活性较低。机械球磨使污泥焚烧残渣比表面积增大,水化反应面积增加,水化活性提升,最佳球磨时间为10min。采用Ca(OH)_(2)和CaSO_(4)·2H_(2)O能促使更多污泥焚烧残渣参与水化反应,有助于C-S-H、C-A-H和钙矾石等水化产物的生成。当Ca(OH)_(2)的掺量为1.0%时,其7d和28d强度活性指数最高,分别为71.9%、75.2%;当CaSO_(4)·2H_(2)O掺量为1.5%时,其7d和28d强度活性指数最高,分别为71.6%、72.9%。

石膏基自流平砂浆及其表面薄贴瓷砖试验研究

石膏基自流平砂浆作为一种绿色低碳的建筑材料,近年来因其显著的优点在地面回填找平应用中快速发展,但石膏基自流平砂浆表面能否薄贴瓷砖却尚无定论。本文研究了养护条件、加热时间、浸水时间对石膏基自流平砂浆性能的影响以及冷热循环、浸水再加热循环对石膏基自流平与陶瓷砖粘结性能的影响。结果表明:石膏基自流平砂浆在湿度>90%的条件下养护,其含水率高,强度随着龄期的延长发展缓慢,28 d抗压强度约为其绝干抗压强度的57%,但其绝干强度与湿度较低条件下养护的试件基本相近;石膏基自流平砂浆在≤60 ℃条件下长期加热、短期浸水后再烘干,其性能无下降,冷热循环、浸水加热循环后与陶瓷砖的粘结性能无降低,完全适用于地暖系统。

再生粗骨料透水混凝土制备工艺及配合比优化研究

针对再生骨料透水混凝土特点,对其制备工艺进行了试验研究,采用正交试验分析了设计孔隙率、骨料粒径、水胶比、砂率等因素对透水混凝土性能的影响。结果表明,采用水泥裹石法和人工锤捣成型,透水混凝土强度和透水性能有较好的协调性;各因素对透水混凝土抗压强度的影响顺序为:设计孔隙率>砂率>水胶比>再生粗骨料级配,对透水系数的影响顺序为:设计孔隙率>再生粗骨料级配>砂率>水胶比。

脱硝粉煤灰用于水泥和混凝土的应用技术研究

通过对比脱硝粉煤灰与普通粉煤灰应用于水泥、混凝土的性能差异及其与减水剂的相容性等,探索脱硝粉煤灰资源化利用于建材的应用技术。研究结果表明：萘系减水剂、聚羧酸减水剂均可用于掺脱硝粉煤灰的水泥-粉煤灰体系,且聚羧酸减水剂与该体系的相容性更好;掺脱硝粉煤灰的水泥比掺普通粉煤灰的水泥的凝结时间缩短20~25 min,3 d抗压强度下降3.2%~9.3%,3 d抗折强度下降1.5%~13.2%。掺脱硝粉煤灰的混凝土与掺普通粉煤灰的混凝土拌合物性能相近,其7 d、28 d抗压强度比掺普通粉煤灰的混凝土降低12.6%、6.1%。建议在实际工程应用中限制掺入量上限或结合现场验证试验后谨慎使用。

上海市脱硝粉煤灰材性研究

通过研究上海市石洞口、外高桥、吴泾、宝钢、漕泾等9家电厂98个粉煤灰样品的烧失量、强度活性指数、化学组成、矿物组成、微观形貌等,全面、综合分析了脱硝粉煤灰性能及其与普通粉煤灰的差异。研究表明,上海市脱硝粉煤灰的需水量比、烧失量、三氧化硫、游离氧化钙、安定性、放射性均达GB/T 1596―2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》的要求,基本化学组成、矿物组成类型、外观以及微观形貌与普通粉煤灰相似。与普通粉煤灰相比,脱硝粉煤灰的烧失量增大,增幅在11.1%-67.2%之间,强度活性指数略有降低,降幅在2.4%-7.7%。这与脱硝的低氮燃烧工艺密切相关。

三种不同固化剂对Cr(Ⅵ)污染土壤固化试验研究

通过无侧限抗压强度和浸出毒性试验,研究硅酸盐水泥固化剂、二灰固化剂和高效复合固化剂等3种固化剂对铬污染土壤固化效果。试验结果表明:硅酸盐水泥固化剂、二灰固化剂和高效复合固化剂的最佳掺量分别为6%、30%和10%;掺加3种固化剂的固化稳定土,早期强度良好,后期强度无倒缩,符合相关标准对道路基层或底基层的强度要求。且Cr(Ⅵ)的浸出浓度<5 mg/L,符合相关标准中对Cr(Ⅵ)浸出浓度的限值要求。

利用低温干化和隔膜压滤城市污泥制备烧结砖

采用城市污泥和河道淤泥为原料,利用干法成型工艺制备了不同污泥含量的烧结砖。研究了原料的物理与化学性质,以及污泥种类(低温干化污泥和隔膜压滤污泥)、含水率、烧结温度和污泥掺量对污泥烧结砖的影响。污泥种类的影响较大,CaO含量过高容易引起砖体强度快速降低。原料含水率影响烧结砖的密度和强度,低温干化污泥含量10%原料的最优含水率为16%。污泥烧结砖的强度随着烧结温度的升高而增大,1000℃时污泥烧结砖强度最大。污泥含量越高,烧结砖强度越低,污泥砖符合MU30、MU20和MU10标准时的最大污泥掺量分别为17.4%、21.5%和24.9%。综上所述,通过原料和工艺的控制,成功制备了污泥掺量高达20%的污泥烧结砖,强度满足MU20的要求,可作承重砖使用,重金属熔融固化,展示了一种污泥大规模资源化利用的途径。

疏浚泥专用固化剂及固化体配比研究

根据港口疏浚泥特性,研究了水泥与高性能矿物掺合料按不同比例复配后,作为固化剂对疏浚泥的固化效果。在此基础上研究了脱硫石膏作为改性激发剂对"水泥+高性能掺合料"固化剂固化效果的提升作用,并尝试将再生集料引入疏浚泥固化体。研究表明:固化剂在疏浚泥中掺量为20%,固化剂中高性能矿物掺合料的比例为40%~60%、脱硫石膏掺加量为4%时,疏浚泥固化试件的强度可达15 MPa以上。掺加20%~30%的再生粗集料有利于疏浚泥固化试件的搅拌均匀,同时疏浚泥固化试件抗压强度也有所提高。

高比重水泥加固材料配合比优化研究

采用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、粉煤灰、矿粉等作为复合胶凝材料,与铁砂、赤铁矿和钢渣等配重集料复配高比重加固材料,所研发的高比重水泥加固材料初凝时间、7 d、28 d抗压强度,初始流动度均满足施工设计要求,且密度较市售加固材料最多提高11%。

异常粉煤灰原因分析和检测方法研究

针对应用过程中发现的异常粉煤灰,对比研究了其基本性能和化学组成,深入分析了导致粉煤灰异常的原因,粉煤灰氨味为脱硝工艺异常导致铵盐残留,配制混凝土冒泡和体积膨胀为粉煤灰中掺入垃圾焚烧灰渣等其它含有单质铝组分所引起;提出异常粉煤灰相应指标的表征检测方法,可为粉煤灰的质量控制与安全利用提供技术支撑。

烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性及其机理研究

针对烧结干法脱硫灰资源化利用和高炉矿粉早期活性不高的问题,采用烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉活性,测试了不同烧结干法脱硫灰掺量下高炉矿粉-水泥体系的强度、干缩、浸水自由膨胀性能;采用X射线衍射、扫描电镜、差示扫描量热-热重法研究了烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉-水泥体系的水化产物、微观形貌及其火山灰放热行为机理。结果表明,采用烧结干法脱硫灰激发高炉矿粉能显著提高高炉矿粉3d、7d、28d抗压强度,其原因是高炉矿粉在烧结干法脱硫灰形成的SO42-、CO32-、SO32-环境下,生成了3CaO·Al2O3·CaSO4·32H2O、2CaSiO3·CaCO3·CaSO4·15H2O和3CaO·Al2O3·CaSO3·11H2O等水化产物;烧结干法脱硫灰的掺入使得高炉矿粉-水泥体系出现第三个放热峰,虽峰值相差不大,但出现时间明显滞后,有效减缓了高炉矿粉-水泥体系的水化放热。

粗骨料对透水混凝土性能的影响研究

试验研究了粗骨料品种、粗骨料粒径、胶骨比等对透水混凝土力学性能和透水性能的影响,结果表明:采用天然骨料配制的透水混凝土的各项性能均优于采用再生骨料配制的透水混凝土;对于同一来源的粗骨料,骨料粒径越大,配制的透水混凝土透水性能越好,力学性能则略有降低;相同品质和粒径的再生骨料配制的透水混凝土,随胶骨比增加,混凝土透水性能逐渐降低,力学性能却呈增加趋势。

脱硝粉煤灰对砂浆性能影响研究

分析了脱硝粉煤灰和普通粉煤灰基本性能,对比研究了脱硝粉煤灰对砂浆稠度、保水率、密度、凝结时间、力学性能和干燥收缩性能的影响,为粉煤灰在砂浆中的安全利用提供参考。

外墙保温系统安全性劣化案例分析

自推广建筑节能保温系统以来,各种类型建筑保温系统都发生了或多或少的安全性问题,本文就一个实际外保温系统损坏的典型案例从建筑外墙外保温系统破坏形态、现场检测及成因等角度进行具体解析,并通过实验研究了保温板持续高温及瞬时温差下应力应变情况,揭示及验证外保温系统损坏的部分机理,为广大设计、施工和监管人员提供一定参考。

橡胶掺量和粒径对胶砂性能的影响研究

采用不同掺量和不同粒径的橡胶颗粒改善体系的柔性,试验结果表明:随着橡胶颗粒掺量的增加,胶砂体系的流动度先增加后减少,当橡胶颗粒粒径为5-6mm,掺量为20%时,胶砂流动度最大,为245mm;胶砂试件的抗压和抗折强度随橡胶颗粒掺量的增加均呈下降趋势,且抗压强度的下降趋势大于抗折强度;小梁弯曲试件破坏时的跨中挠度随橡胶颗粒的增加呈增加趋势,当橡胶颗粒掺量为80%时,较基准试件其跨中挠度增加34.5%。

骨料级配对再生骨料透水混凝土性能的影响研究

从骨料紧密堆积理论和粒子干涉理论入手,提出了级配骨料各粒级的质量百分数范围,开展了级配再生骨料复配与性能测试,并对采用级配再生骨料和单粒级再生骨料配制的透水混凝土试件外观状态、力学性能、透水性能进行研究分析。结果表明:基于紧密堆积理论的连续级配骨料空隙率为42%~46%,低于原单粒级再生骨料的平均理论空隙率7%~15%;基于粒子干涉理论的级配骨料,其空隙率与骨料粒级的分级数量、骨料的粒径比密切相关:骨料粒级分级数越多、粒径比D大/D小越大,级配骨料空隙率越小。采用单粒级再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随骨料粒径增大呈先增大后减小的趋势,透水性能变化趋势与之相反。采用级配再生骨料配制透水混凝土,其抗压强度随级配再生骨料空隙率减小呈增大趋势,连通孔隙率和透水系数随级配再生骨料空隙率减小呈减小趋势。