环境岩土工程学课件-东南大学-潘华良环境岩土工程学概论-10固体废物利用研究

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第10章 固体废物利用研究

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弥补资源不足 减少固体废物量

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固体废物综合利用的途径很多，主要有 这五个方面：①生产建筑材料； ②提取有用金属和制备化学品； ③代替某些工业原料； ④制备农用肥料； ⑤利用固体废物作为能源。

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粉煤灰的利用

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1.粉煤灰的组成粉煤灰的化学组成类似于粘土的化学组 成，主要包括SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO 和未燃尽炭。

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粉煤灰化学成分的变化范围及典型粉煤灰的化学成分化学成分 我国粉煤灰化学成 分的一般变化范围 (%)40~60 17~35 2~15 1~10 0.5~2 0.1~2 0.5~4 1~26

美国粉煤灰化学成 分的变化范围(%)10~70 8~38 2~50 0.5~30 0.3~8 0.1~3 0.4~16 0.3~30

典型粉煤灰的化学成分 (%) 低钙灰粉煤 高钙灰粉煤 灰(F 级灰) 灰(C 级灰)54.9 25.8 6.9 8.7 1.8 0.6 0.6 39.9 16.7 5.8 14.3 4.6 3.3 1.3

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O 及 K2O 烧失量

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粉煤灰的化学成分被认为是评价粉煤灰 质量高低的重要技术参数。例如，在研究工作和实际应用中常根据粉煤 灰中CaO的含量高低，将其区分为高钙灰和 低钙灰。CaO含量在20%以上的称为高钙灰， 其质量优于低钙灰。

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2.粉煤灰的基本性质(1)粒度成分：粉煤灰颗粒尺寸一般在φ0.001~0.25mm变化 之间，小于0.075mm的颗粒含量在60%~98 0.075mm 60 98 % 之 间 ， 比 表 面 积 一 般 分 布 在 2000 ~ 3500cm2/g之间。

(2)化学成分：一般粉煤灰的主要化学成分是SiO2、AlO3和 Fe2O3,以及少量的CaO。

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(3)粉煤灰活性：粉煤灰由于含有活性SiO2 和Al2O3 ,在石灰 (或水泥)存在条件下，水化生成胶凝物质-水化硅酸钙和水化硅酸铝，能够硬化，这一 过程称之为粉煤灰活性(或火山灰反应性)。 一般粉煤灰中SiO2 和Al2O3 含量愈高，粒度 SiO Al 成分愈细，活性愈高。

(4)粉煤灰烧失量《公路粉煤灰路堤设计与施工技术规范》中， 规定粉煤灰烧失量上限值不超过12%。

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10.2.3粉煤灰用作建筑材料目前，我国粉煤灰的大宗利用途径是生 产建筑材料和回填，在建筑材料方面的 利用，主要是自制粉煤灰水泥、粉煤灰 混凝土和生产粉煤灰烧结砖、粉煤灰蒸 养砖、粉煤灰砌块、粉煤灰陶粒等。

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1.粉煤灰水泥粉煤灰硅酸盐水泥特性为：对硫酸盐侵蚀和水侵蚀具有抵抗能力，对碱 -集料反应能起一定抑制作用，水化热低， 干缩性好。粉煤灰硅酸盐水泥的早期强度不 高，但其后期强度不断增加。

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2.粉煤灰混凝土混凝土是以硅酸盐水泥为胶结料，砂、 石等为集料，加水拌和而成的构筑材料。 粉煤灰混凝土是用粉煤灰取代部分水泥 拌和而成的混凝土。

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粉煤灰在路用性质方面特点：(1)自重轻。粉煤灰最大干密度约为0.9~1.2g/cm3 ,均小

于一般 细颗粒土。由于其质轻，可以减少路堤沉降和不均 匀沉降。此外，在相同条件下还可以提高软土地基 的路堤极限高度等。

(2)强度较高。粉煤灰因其颗粒组成类似于细粒土，所以也具有液、 塑限、最佳含水量、最大干密度等，可以采用土工 指标对粉煤灰的强度进行评价。 内摩擦角分别为18o ~33o 和30o ~42o ,CBR值可达 23.5,(中液限粉质黏土17.9,粉煤灰高出约30%。)

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(3)压缩性小。据试验结果得知，在采用重型击实标准压实度为 100 % 时 ， 土 与 粉 煤 灰 比 较 ， 土 的 压 缩 系 数 a1=0.24Mpa-1 ,而粉煤灰的压缩系数a1-2=0.15Mpa-1, 2 土的压缩系数高出约40%~50%。因此，在相同密 实度条件下，粉煤灰路堤的压缩变形明显低于土质 路堤。

(4)击实特性良好。一般情况下击实试验中，粉煤灰的含水量与干密度 的关系趋于相对较平缓，表明适宜压实所需含水量 的变化范围大，幅度可达到20%,容易压实。即使 是最佳含水量相差一半，干密度仍可以达到最佳值 的80%。 粉煤灰施工含水量较易控制的特性，给路基施工带 来方便，更有利于雨季施工。

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(5)良好渗透性。粉煤灰具有较大渗透性，在粉煤灰堆场中， 堆高后很容易沥干。 粉煤灰的渗透系数(10-5量级)是粉质黏土(10-7 量级)的400—500倍。

黏聚力小、毛细水作用影响较大，雨水 或内部渗流时易流失，对路堤与边坡的 稳定性产生一定影响。

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