摘要
中国城市化发展迅猛，生活垃圾产生量及堆存量剧增，焚烧处理法因具有资源化、减容化和无害化等多重优势受到关注，但焚烧处理同时产生大量炉渣堆积，如何处置炉渣已成为固废、环保领域的研究重点。本文以大连广泰源环保科技有限公司产出的大连市生活垃圾焚烧炉渣为原材料，系统研究了生活垃圾焚烧炉渣的物理化学性质，并研究将其用作细骨料对砂浆性能的影响，分析了炉渣骨料对砂浆内部孔结构以及界面过渡区的影响。主要研究内容及结论如下： （1）研究了生活垃圾焚烧炉渣的物理化学性质，结果显示：85%的生活垃圾焚烧炉渣分布在0.6-4.75mm粒径范围内，主要化学成分为CaO、Al2O3、SiO2和Fe2O3，总量达80%。炉渣和天然河砂相比，具有孔隙率高、吸水率大、压碎指标大、纵横比大、表面棱角性强的特点。炉渣中重金属主要以酸提取态和残渣态存在，较为稳定，重金属浸出浓度未超过规范限值，是一般固体废弃物，可以取代天然河砂用作细骨料使用。 （2）研究了预处理对生活垃圾焚烧炉渣性能的影响，结果显示：炉渣中金属铝含量为4300mg/kg，直接用作细骨料会导致砂浆试块出现开裂等问题。采用0.25mol/L碳酸钠溶液浸泡处理3d可以有效去除金属铝，处理后炉渣中Cl和SO3含量分别下降了80%和66%，无定形相增加了77.3%，活性硅铝比提高了23%，火山灰活性显著提高。 （3）研究了生活垃圾焚烧炉渣骨料对砂浆物理性能的影响，结果显示：炉渣用作细骨料可以提高新拌砂浆的保水性，降低表观密度。生活垃圾焚烧炉渣骨料新拌砂浆的流变模型较为符合改进的Bingham模型，砂浆的塑性粘度随炉渣掺量的增加呈现先降低后增加的变化趋势，屈服应力呈现增加的趋势。 （4）研究了生活垃圾焚烧炉渣骨料对砂浆力学性能和干燥收缩性能的影响，结果显示：砂浆试块的抗压强度和劈裂抗拉强度随炉渣掺量的增加呈下降趋势，水灰比和骨胶比越小，强度损失越大，在砂浆受压破坏的截面处可以观察到断裂的炉渣骨料。炉渣的掺入可以提高M5/M10砂浆的抗折强度和折压比，炉渣掺量为20%时，M5砂浆28d劈裂抗拉强度提高30%。炉渣的掺入可以降低砂浆的干燥收缩性能，改善体积稳定性。 （5）研究了生活垃圾焚烧炉渣骨料对砂浆内部孔结构和骨料界面过渡区的影响，结果显示：炉渣的掺入会提高砂浆的孔隙率，增加50nm以上孔的数量，提高界面处钙矾石含量。与陶瓷、玻璃和河砂相比，熔渣用作骨料时会显著增加界面过渡区的孔隙和裂缝数量。
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