炉热处理铝污泥与纺织污泥在混凝土中的应用：力学性能、耐久性及环境影响研究

本文综述了炉热处理铝污泥(AS)和纺织污泥(TS)作为细骨料替代材料在混凝土中的创新应用。研究通过对比0%、5%、10%和15%替代比例的混凝土性能，发现10% AS和15% TS替代可分别提升抗压强度12%和16%，且TS显著增强抗酸性和降低吸水率（达18%）。所有混合料均符合印度饮用水浸出标准（仅15% AS的Cu、Al略超限），证实了工业污泥资源化（Waste Valorization）的可行性，为可持续高性能混凝土（High-performance Concrete）开发提供了新思路。

　　

引言

混凝土作为基础设施的核心材料，其可持续性发展日益受到关注。近年来，利用工业废弃物替代传统骨料成为研究热点，其中水处理厂铝污泥(AS)和纺织工业污泥(TS)因产量大、处理难而备受瞩目。本研究创新性地采用350°C炉热处理后的AS和TS作为细骨料替代，系统评估其对混凝土性能的影响。

材料与方法

实验采用波特兰火山灰水泥(PPC)和机制砂(M sand)，分别以5%、10%、15%比例替代细骨料。AS和TS经干燥及热处理后，通过XRF分析显示AS富含Al₂O₃(28.6%)，TS含CaO(15.2%)和SiO₂(12.4%)，为后续的火山灰反应奠定基础。混合料设计参照IS 10262标准，测试涵盖抗压强度、劈裂拉伸、抗折强度及耐久性指标。

力学性能突破

• 抗压强度：10% AS和15% TS替代组分别达到42.7 MPa和44.1 MPa，较对照组提升12%和16%。TS的优异表现归因于CaO促进的C-S-H凝胶形成。
• 耐久性优化：TS组吸水率降低18%，酸浸泡90天后强度保留率达92%，远优于AS组（85%）。微结构分析显示TS组界面过渡区(ITZ)更致密（图13），而高比例AS组出现微裂缝（图11）。

环境安全性

浸出实验证实，除15% AS组的Cu(1.8 mg/L)和Al(0.4 mg/L)超标外，其余重金属均符合IS 10500饮用水标准。TS因高温处理有效固定了Cr、Zn等金属，浸出浓度低于检测限。

作用机制解析

• AS：Al₂O₃的火山灰活性填充孔隙，但过量替代（15%）导致未反应粉末堆积。
• TS：CaO与SiO₂协同促进二次水化，形成致密基体（图12），且CaCO₃颗粒改善工作性。

应用前景与局限

研究证实10% TS替代可实现力学与环境效益双赢，适用于非结构构件。但长期冻融循环、经济性分析等仍需进一步探索。该成果为工业污泥在"双碳"背景下的高值化利用提供了关键技术支撑。