FLS系统用作卫生填埋场覆盖材料的研究

摘要

目前我国垃圾的主要处理方式是卫生填埋法。卫生填埋处理技术中,覆盖材料的选择对垃圾处理成本和处理技术都是至关重要的。粘土作为我国目前最广泛使用的卫生填埋场覆盖材料在实际使用中暴露出一系列问题,因此寻找新型的替代材料是十分必要的。本论文采用模拟实验的方法,系统研究了粉煤灰-石灰-硫酸盐系统(FLS系统)用于垃圾卫生填埋场覆盖材料的性能,并探讨了原材料、配合比等各种因素对该材料特性的影响。在以往对FLS系统的研究中,硫酸盐多采用芒硝(Na2SO4)和二水石膏,该胶凝材料后期强度较高,但早期强度较低。作为卫生填埋场覆盖材料,要求具有较好的早期强度,以达到美化环境、缩短施工周期的目的。因此本研究针对性地采用半水石膏作为硫酸盐激发剂,其遇水后迅速凝结硬化,形成一定早期强度,可以满足施工要求。本论文结合半水石膏、粉煤灰和熟石灰系统的水化机理。同时考虑覆盖材料的功能和经济性,通过各配合比的强度对比实验,最终确定了半水石膏FLS系统的配合比及水灰比。其中熟石灰的最佳掺量为15％,半水石膏为10～15%,水灰比为0.4。在此条件下,该系统的早期强度和后期强度均可达到令人满意的程度。针对覆盖材料的功能和要求,本论文对半水石膏的FLS系统抗渗透性、抗冲刷性、水养及干湿循环条件下强度变化、收缩性和浸出液pH值进行了研究,并与粘土进行了对比,发现本系统的抗渗透性和抗冲刷性远远优于粘土。FLS系统在潮湿环境下强度仍有发展,只是相对于空气中养护发展速度缓慢,但是并不影响其作为覆盖材料的功能性,在干湿循环条件下,系统强度大幅度提升，这是其特殊的水化机理造成的。半水石膏FLS系统成型后虽有一定程度的体积变化,但最大幅度不超过40‰,而且主要表现为膨胀,材料不仅不会出现收缩裂缝,还可提高其抗渗透性。浸出液早期为碱性,随着龄期的增长逐渐趋于中性,早期的碱性环境有利于控制蚊蝇的繁殖、滋生。由此可见,本系统在各方面的性能均优于粘土,并且所采用的主要原材料粉煤灰是一种工业废弃物,无论从成本还是从环境的角度考虑都是一种比较理想的垃圾卫生填埋场覆盖材料。

目录

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 我国城市生活垃圾的处置现状

1.1.1 我国城市生活垃圾排放现状

1.1.2 我国城市生活垃圾处置现状

1.1.3 卫生填埋场覆盖材料

1.2 FLS胶凝系统

1.2.1 FLS系统的成分

1.2.2 粉煤灰活性激发机理

1.2.3 FLS系统的研究现状

1.3 本课题的提出

1.4 本论文的主要研究内容

2 试验原材料及试验方法

2.1 试验原材料

2.1.1 粉煤灰

2.1.2 石膏

2.1.3 石灰

2.1.4 水

2.1.5 粘土

2.2 试验设备

2.2.1 力学性能测定设备

2.2.2 抗冲刷性测定设备

2.2.3 抗渗透性测定装置

2.3 试验方法

2.3.1 试块成型

2.3.2 力学性能

2.3.3 抗渗性能

2.3.4 抗冲刷性能

2.3.5 潮湿环境对系统强度发展的影响

2.3.6 干湿循环对强度发展的影响

2.3.7 收缩性测定

2.3.8 pH值测定

3 用于垃圾卫生填埋场覆盖材料的FLS系统配合比

3.1 传统FLS系统配合比

3.1.1 熟石灰的掺量

3.1.2 硫酸盐的掺量

3.1.3 用水量

3.2 半水石膏FLS系统配合比的初步确定

3.3 配合比试验结果

4 垃圾卫生填埋场覆盖材料的性能试验研究

4.1 抗渗透性能

4.1.1 渗滤液的产生与危害

4.1.2 我国覆盖材料抗渗透性能标准

4.1.3 几种测试材料抗渗透性能的装置

4.1.4 FLS胶凝体系的抗渗透性

4.2 耐水性

4.2.1 抗冲刷性

4.2.2 潮湿环境对系统强度发展的影响

4.2.3 耐干湿循环性

4.3 收缩性

4.3.1 覆盖材料收缩产生的危害

4.3.2 FLS系统作为覆盖材料的收缩性

4.4 pH值

4.4.1 pH值对覆盖材料的影响

4.4.2 FLS胶凝系统的pH值

4.4.3 浸出液pH值对实际应用的影响分析

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录