污泥固化结实体的微观结构与宏观力学特性

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4、5/05/31答辩委员会主席刘建军评阅人盲评2015年5月0B摘要污泥作为城市污水处理过程所产生的副产物，如果不经过恰当的处置进入环境后，会带来二次污染，对人类活动构成严重威胁。为解决污泥传统固化方法中存在的固化效果差、固化成本高和固化强度低等问题，在水泥固化的基础上，结合骨架构建原理，添加煤矸石作为骨架材料，粘土和纤维作为辅助固化材料对市政污泥进行固化。通过污泥固化体的收缩与开裂变形特性试验，研究不同污泥固化体在养护过程中的变形规律；通过微观结构试验，分析污泥固化过程中孔隙结构和结晶相变的演化规律；通过三轴剪切特性试验，研究污泥固化体的强度特性。本研究对污泥的无害化处理以及

5、资源化利用进行了重要的理论研究和应用探索。基于上述研究，得出主要结论如下：（1）9种污泥固化体的收缩率都随着养护龄期的增大呈现出上升的趋势｡在养护龄期为30天时，水泥加入量为0.05kg/kg，煤矸石加入量为0.1kg/kg，纤维加入量为0.001kg/kg，粘土加入量为0kg/kg的污泥固化体的径向收缩率，轴向收缩率与体积收缩率都是最大的，分别为37%，22%和50%。水泥加入量为0.1kg/kg，煤矸石加入量为0.2kg/kg，纤维加入量为0.001kg/kg，粘土加入量为0.05kg/kg的污泥固化体的开裂现象最显著，开裂因子最大，为0.033。（2）固化污泥中的二次孔

6、随着养护龄期的增大变得越来越少，其孔分布越来越窄。随着养护龄期的增加，固化污泥试样的平均孔径减小。水泥加入量为0.15kg/kg，煤矸石加入量为0.2kg/kg，纤维加入量为0.002kg/kg，粘土加入量为0kg/kg的污泥固化体的平均孔径最大，为13.37nm。（3）试样在养护过程中，水分的含量减少，污泥中有机质发生了变化，并且碳酸钙的含量越来越多。固化污泥试样中的物质组成与结晶相变是相似的。（4）随着养护龄期的增加，污泥固化体在围压较低的条件下应力应变曲线会慢慢从应变硬化型转变为应变软化型，但在围压较高的情况下，应力应变曲线仍然呈现出应变硬化的规律。固化污泥试样的强度，

7、粘聚力c与内摩擦角φ都随着养护龄期的增加而增大。在第28天时，水泥加入量为0.15kg/kg，煤矸石加入量为0.15kg/kg，纤维加入量为0.001kg/kg，粘土加入量为0.1kg/kg的污泥固化体的粘聚力最大，c=55.4kPa，φ=25.7°｡关键词：污泥固化；骨架构建；变形特性；微观结构；三轴剪切IABSTRACTAsaby-productofthesewagetreatmentplants,thesludgecanbringsecondarypollutiontotheenvironment