混凝效果（通用9篇）
混凝效果 篇1
摘要：笔者介绍了既有混凝土梁桥常见病害, 分析了各种病害原因。通过工程实例, 提出了加固施工方法及施工工艺, 根据现场试验及建立有限元模型比较, 验证了维修加固方法的可行性。
关键词：桥梁,T梁,病害机理,粘钢加固,承载力
0 前 言
在已建成的桥梁中, 钢筋混凝土梁桥数量相当大, 这些桥梁在使用过程中, 由于受到荷载和不良环境的共同作用, 往往会出现不同程度的损伤, 导致结构的承载能力降低、结构性能劣化以及耐久性能降低, 给桥梁的正常使用埋下安全隐患。因此如何对既有桥梁进行有效地检测和评估, 并在此基础上进行正常的维修、加固, 已经引起广泛的关注。我国现有桥梁是在不同时期按不同的技术标准 (车辆轴载) 建造的。在1949～1985年期间, 我国对载荷标准调整了五次, 特别是70年代前后轮载大小变化非常大。目前国道干线桥梁中, 设计载荷等级在汽-10级以下者占5.4%。随着国民经济的高速增长, 载荷的不断增大, 桥梁破损和发生病变的速度也明显加快。1982年全国公路普查资料表明, 我国公路现有桥梁中危桥约占3.54%, 其中国道干线上的危桥约占2.4%, 可见形势不容乐观。
1 常见T梁病害的表现
由于T形梁桥在国内修建的数量多, 成桥的时间长, 所发生的病害在梁桥中非常具有代表性。同一般桥梁结构一样, T型桥梁出现的病害从肉眼看到的现象主要是混凝土开裂、混凝土块状脱落、钢筋外露和锈蚀等问题。但是T形梁桥由于自身的构造特点, 在这些表面现象后面隐藏着的实质问题, 主要表现为:
(1) 现状桥梁能满足原设计的抗力要求, 但不适应新的交通轴载, 主要表现在混凝土表面破损严重;
(2) 现状桥梁不能满足原设计的抗力要求, 主要表现在主梁开裂严重。
(3) 现状桥梁无横隔梁, 抗振性能差, 造成主梁和桥面发生纵向开裂。
(4) 现状桥梁无支座造成主梁断和桥墩、梁、台帽破损严重。
(5) 桥面铺装破损造成T梁受到冲击, 在肋中性轴附近出现大量的微裂缝。
交通流量和轴载超过原设计, 主梁出现大量的裂缝, 桥面出现严重破坏。
2 常见T梁病害的加固措施
对旧桥危桥的加固维修、以及如何提高其承载能力的基本原理和加固方法在全世界各国都基本相同, 即通过加大或修复桥梁构件来提高局部或整座桥梁的承载能力;加固措施应考虑投资少、工效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等。
2.1 增大梁截面并配置钢筋
其工艺是在T梁底面或侧面, 加大钢筋混凝土截面并配置主筋, 使梁抗弯截面加大, 从而提高梁的承载能力。常见的形式是用钢筋混凝土加宽T梁肋板或增设“马蹄”。
2.2 粘贴高强度材料
在T梁底面或侧面用环氧树脂类粘结剂, 将高强度材料片材粘贴锚固在混凝土结构的受拉缘或薄弱部位, 以代替钢筋的作用。常用的高强度材料:钢板, 厚度一般6～12 mm, A3钢和16Mn钢;型钢, 常用槽钢, 工字钢;碳纤维, 多采用进口材料, 一般采用200～300 g/m2 (厚度0.111～0.167 mm) ;芳纶纤维。
2.3 改变结构体系
通过改变桥梁结构体系的方法达到减少梁内应力, 以提高梁的承载能力。该方法需要对原结构的现状进行仔细的调查, 对其承载潜能进行正确评价, 用周密、细致、可靠的计算分析确定体系转换的方法和施工工艺流程, 以达到加固修复病桥的目的。一般可通过简支架下增设支架或桥墩;或把简支梁与简支梁加以连接变为连续等。
2.4 预加力加固法
其工艺是应用预应力原理, 以梁身为锚固体, 通过在T梁外布置预应力束并张拉, 从而对结构受拉区施加压力, 以减小在活载作用下的应力增量。常见的形式是采用体外预应力钢绞线或碳纤维丝。
2.5 增加横隔板和调整和桥面铺装加固
通过一定的工艺和结构措施, 在T梁与T梁之间增设横隔板, 或在桥面上加销或改造桥面铺装层。常见的形式是增加钢筋网纤维混凝土 (钢纤维或杜拉纤维) , 并使原T梁形成整体共同受力, 从而提高结构的承载能力。
2.6 裂缝处理加固法
裂缝处理方法一般根据不同的裂缝宽度采取不同措施。通常情况下0.3 mn以下的裂缝采取表面封闭;0.3～5 mm的裂缝采用灌缝封闭;大于5 mm的裂缝则必须采用开槽浇筑混凝土封闭。常见的施工工艺有灌注环氧树脂类结构胶, 比如日本的“壁可法”等, 开槽通常开U形或V形槽。
3 工程实例
某桥修建于1998年, 设计为3×20 (m) 装配式钢筋混凝土T梁, 桥梁全长66.48 m, 该桥每跨由7片钢筋混凝土T梁预制装配而成。全桥共60片T梁。T梁高1.3 m, 顶板宽158 cm, 顶板翼缘厚8 cm, T梁腹板厚18 cm。桥面宽度:1.25 m (人行道) +10.0 m (行车道) +1.25 m (人行道) =12.5 m。设计荷载为汽-20级, 挂-100。该桥通车10年后, 通过该桥的车流量增长比较大, 通过对桥梁的检查, 发现主梁存在以下问题。
(1) 该桥静力强度和刚度已不能满足使用要求, 车辆通过竖向振动较大, 对行车安全造成一定的威胁。
(2) 主梁出现较多的结构性裂缝, 主要为支点处斜裂缝以及跨中处竖向裂缝。
(3) 混凝土保护层剥落严重, 部分钢筋外露, 并发生锈蚀。
(4) 该桥横向联系较弱, 大多数连接钢板锈蚀严重。
3.1 加固要点
3.1.1 主梁梁底粘钢加固
该桥采用粘贴钢板法和粘贴碳纤维布法对主梁的强度和刚度进行加固。在T梁梁底沿纵向粘贴180 mm宽Q235型钢板, 钢板厚度为6 mm。粘贴钢板除沿桥纵向采用膨胀螺栓进行锚固外, 在原横系梁处增设长为260 mm, 高为300 mm的钢套箍进行锚固。
3.1.2 主梁粘贴碳纤维加固
主梁腹板按条状粘贴一层碳纤维布进行加固, 以提高梁体的抗剪抗弯能力以及有效控制裂缝的扩展。在主梁端部腹板处, 沿竖向粘贴5道宽30 cm、高90 cm、间距为30 cm的U型碳纤维布套箍;在主梁L/4至3L/4之间腹板处, 沿纵向在梁体高度范围内粘贴两道宽30 cm、间距为30 cm的碳纤维布。
3.1.3 横向联系补强加固
为增加桥梁梁体的横向联系、提高桥梁的整体性, 改善桥梁的受力条件, 在T梁原端横隔板、3L/8、5L/8处相邻梁间各增加横隔板。
3.2 维修加固效果分析
建立一跨模型进行计算, 对加固前后进行比较分析, 从而评定该桥的加固效果。利用空间有限元MIDAS进行计算, 计算模型见图1。
(1) 加固前后主梁受弯、受剪承载能力结果比较见表1。
(2) 加固前后动力刚度比较。根据有限元模型, 对该桥进行理论计算, 计算加固前后该桥的自振频率、振型等动力参数, 结果见表2。
4 结 语
(1) 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁桥的主梁, 不仅可达到封闭裂缝、抑制裂缝发展的作用, 而且可使主梁的刚度和承载能力大大提高。
(2) 通过增加横隔板, 可以增加该桥的横向联系, 横向刚度有了明显的提高, 提高了桥梁的整体性, 改善了桥梁受力条件。
参考文献
[1]范立础.桥梁工程 (下) [M].北京:人民交通出版社, 2001.
[2]张劲泉, 徐岳, 等.公路旧桥检算分析指南及工程实例[M].北京:人民交通出版社, 2007.
[3]张建仁.既有钢筋混凝土桥梁构件承载力估算方法[J].中国公路报, 2009, (2) .
[4]胡智慧, 杨道江.公路桥梁工程建设与危旧桥测试改造拆除加固维修技术及典型案例分析实务全书 (中) [M].北京:光明日报出版社, 2002.
[5]JTG/TJ22-2008, 公路桥梁加固设计规范[S]
混凝效果 篇2
摘要：采用烧杯搅拌实验,研究了聚合氯化铝(PAC)混凝剂处理3种模拟染料废水样品的最佳投加量和最佳pH值.实验结果表明,投药浓度为2 g/L(以铝计)时,且分散棕黄水样、酸性深蓝水样、混合染料水样的pH分别为9、7及6时,PAC的最佳投药量分别为18、14及21 mL,除浊效果良好,其浊度去除率可达98.0%、95.7%及93.3%,色度去除率可达55.6%、73.1%及55.1%.作 者：丁辉 付英 汪利德 DING Hui FU Ying WANG Li-de 作者单位：丁辉,汪利德,DING Hui,WANG Li-de(济南大学土木建筑学院,山东,济南,250022)
付英,FU Ying(济南大学土木建筑学院,山东,济南,250022;山东大学环境科学与工程学院,山东,济南,250100)
如何提升彩色混凝土施工整体效果 篇3
1 基层的强度和稳定性是前提
彩色地坪从满足使适用性和耐久性角度出发, 它是一种供居民、行车通行的道路, 必须要满足行人、行车荷载的使用要求。由于彩色地坪所处的环境特殊, 如处于公园、庭院等处, 相对处于一种水源丰富和地形复杂的地理环境之下, 其坪基的强度和稳定性必须是需要关注的重点之一。彩色地坪作为一种对感官要求高的施工工艺, 一般都普遍重视其色泽是否亮丽, 纹理是否逼真的感观效果, 但往往容易忽略其基础的质量控制数据指标, 加之其所处的位置特殊, 也不能与一般城市道路的标准相对应, 故而对其基础的施工要求相对处于一种模糊的状态。特别对于一些处于湖畔, 绿带之间的地坪, 即常年处于水量充足, 甚至时常处于浸水状态的彩色地坪, 其坪基的强度和稳定性更应值得关注。为了保证彩色地坪的使用质量, 水工体必须做防水处理, 彩坪两侧的绿化带与坪基相界处应做排水设施, 如果防水排水设施不当, 坪基长期受到水侵泡, 势必会使坪基软化, 失去承载力, 从而导致地坪破损, 塌陷等不良现象的出现。同时, 坪基的施工质量控制应视其使用要求、行车荷载的等级与城市道路的等级相对应, 控制其坪基的施工质量, 这一点在工程设计中尤为重要, 应在施工设计中予以明确, 从而做到有据可依, 数据控制目标, 达到防患于未然的目的, 为实现彩色地坪的良好效果打下一个坚实的基础。
2 彩色混凝土下面层的施工质量是保证
彩色混凝土地坪施工因为突出其仿真效果, 在施工中主要都把注意力集中到了表层的施工过程中, 往往忽视了下面层的质量控制, 投入使用后出现一些如:面层龟裂、裂缝、角隅断裂等质量问题, 分析出现以上问题的原因, 主要是因为原材料质量不达标, 混凝土面层施工不规范, 混凝土下面层施工中质量控制不到位造成的。彩色面层作业时, 其施工工艺流程如下:第一遍播撒强化料 (占用量为3/2) →镁合金大抹刀光滑地使强化料渗透进混凝土表层→第二遍播撒强化料 (占用量3/1) →镁合金大抹刀光滑地使强化料渗透进混凝土表层→播撒脱模料→用成型模压模成型→冲洗机清洗地面 (强度达到70%后) →喷涂彩色艺术地坪专用保护剂→现场保护, 投入使用。其整个流程是为了实现人造仿真石的视觉逼真及强化面层强度的过程, 而要实现以上目标的基础还是面层施工前混凝土的施工质量。因此混凝土地坪施工必须从原材料、施工工艺等方面必须满足混凝土结构工程施工及验收规范、城镇道路工程施工及验收规范的要求才能达到预期的效果。
3 细部处理决定整体效果
彩色混凝土地坪在追求其外观效果的同时, 更应重视设计与施工时的细部处理, 因为只有处理好了细部, 才能使产品更趋于完善, 实现更美的目标。彩色混凝土作为一种具有较强观赏性, 色彩绚丽的优点而在公共场所得到广泛的使用, 人们在推崇其优点的同时, 往往忽略了其本质质应注重的问题。它作为一种带色彩的混凝土砖, 必须在设计和施工方面遵循混凝土板的规则。如混凝土标号, 板块尺寸划分, 接缝处理等方面必须引起设计和施工单位的高度重视。虽然作为公共设施的面层, 所受车辆荷载的频率与城市道路有较大的差距, 但其板内依然产生荷载、温度等应力, 因此我们还是应该作出板的平面尺寸设计, 确定接缝位置, 设计接缝构造及混凝土标号, 以提供充足的理论依据。同时使施工能够有据可依, 杜绝片面、盲目性的实施, 无法保证它的使用寿命。施工时必须严格依照设计要求进行。
为保证实现亮丽一致的色彩, 播撒强化料时严格依照工艺要求进行, 并不能过分铲抹混凝土表层, 更不得在播撒强化料的混凝土表层上撒水。为确保图案的整体性, 施工前应研究制订成型模排列及摆放的位置和方向。施工时, 将第一块模沿着放样图案参照线铺设, 并依照不同颜色交叉使用红、黄、蓝三种颜色, 成型块之间必须排列紧凑以防止出现双缝, 依照参照线压模之后, 迅速取出成型模并有条不紊的按顺序压完所有混凝土的表层。对于边角和不规则之处, 使用边角模时, 要注意与整体图案的一致与协调。
为实现荷载、温度等应力的有效传递, 伸、缩缝的位置应依设计位置设置。地坪地面区分, 段浇筑时, 应与设计的纵、横向缩缝的间距相一致。纵向缩缝应做平头缝, 横向缩缝应做假缝。当无设计要求时, 室内外纵向缩缝的间距宜为4～5m;室内横向缩缝的间距宜为6～12m;室外横向缩缝的间距宜为4～6m。
4 管护是实现整体效果和投资目标需重视的环节
要使彩色混凝土地坪在设计寿命期内充分体现其使用优点, 加强管理和养护尤为重要。因为彩色混凝土地坪不仅仅体现出的是适用性, 更应体现出其艺术性。作为使用在人群比较密集, 提升环境效果, 创造美丽感觉的一种产品, 保证其完美, 更好体现出其品质是管护工作必须解决的问题。要解决使用过程中出现的各种情况, 应制定管护系统与措施, 以达到针对每一种问题有科学合面的解决方案, 而不是随心所意, 五花八门的处理方法, 从而破坏了整体的美观性。列如对于出现的污染问题, 首先我们应当采取防止、禁止污染的管理制度, 对于出现的污染情况采取清除污染的措施, 保证措施到位, 并验证措施的效果, 使管护工作进入一个全面可控的运行机制中, 就能使产品在寿命期内发挥出预期的使用功能。
彩色混凝土不仅有效解决了混凝土的灰色基调和呆板感, 而且在使用功能方面不亚于所替代的大理石、花岗岩、地砖等材料的性能, 且其价格均低于以上材料, 只要从设计、施工、管护等方面全过程重视, 其必要发挥出更好的社会、经济效益。
摘要：论述了彩色混凝土施工的特点和难点, 介绍了提升彩色混凝土施工效果的措施和方法, 供此类工程施工时参考。
关键词：提升,彩色混凝土,整体效果
参考文献
[1]JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].
[2]GB50092-96, 沥青路面施工及验收规范[S].
混凝效果 篇4
洗浴废水处理工艺中混凝预处理的作用与效果研究
采用混凝沉淀-过滤-固定化生物活性炭-膜滤-UV消毒工艺处理洗浴废水,整体试验结果比较理想,在物化处理过程中混凝环节至关重要.为此研究了混凝对浊度、LAS、CODCr、洗浴浴香的.处理效果.研究结果表明:当投药量大于25 mg/L时,混凝沉淀可以把平均浊度为65 NTU的原水降低到15 NTU以下,对LAS、CODCr的去除率可达62%和50%以上,因此混凝是去除洗浴废水中悬浮物质、LAS和有机污染物有效的物化处理单元;但是混凝不能有效地去除洗浴废水中的浴香.
作 者：崔福义 杨海燕 CUI Fu-yi YANG Hai-yan 作者单位：哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨,150090刊 名：给水排水 ISTIC PKU英文刊名：WATER & WASTEWATER ENGINEERING年，卷(期)：31(1)分类号：关键词：洗浴废水 混凝沉淀 LAS 洗浴浴香 处理效果
粉煤灰混凝土的自修复效果 篇5
1)自然治愈:通过低水灰比的未水化水泥的水化;水力结构物裂缝的再水化。
2)自律治愈:利用粉煤灰和高炉矿渣等微粉;利用特殊的混合材料(膨胀材料);检验高强胶凝复合材料(ECC)的治愈现象;利用细菌。
3)自动修复:混入微型胶囊;利用脆性管网;利用发热装置;利用形状诡异合金;与监控的技术融合。
综上所述,1)为潜在型,2)和3)为设计型;1)和2)为治愈,3)为修复。本文记述的主要是粉煤灰混凝土自修复效果。
1 裂缝与自修复
1.1 以裂缝为对象
按材料特性,混凝土是一种难免发生裂缝的材料。混凝土为多孔体,含有大小不同的孔隙。微孔中存在着液态水和蒸汽,与外部环境进行平衡,因蒸发、干燥而发生干燥收缩,收缩变形在各种条件下受到的约束而产生裂缝。柱、梁等构件在水平约束产生的裂缝,一般用肉眼即可确认,但在断面内在内外干燥状态下也会产生用肉眼难以确认的裂缝。此外,混凝土如受到冻害也会发生微细裂缝,发生的微细裂缝达1μm至数十μm。
混凝土产生裂缝的危害是通过内部物质遭受浸湿所致。浸湿物质的浸透量与裂缝宽度有关,宽度大了就会漏水。微细裂缝可能不会发生漏水,但对二氧化碳和氯化物离子等已具有足够宽度,在冻融作用下,因而促进了碳化。
用粉煤灰配制的混凝土,主要以冻害和干燥收缩使钢筋混凝土结构物在钢筋防护层混凝土中产生的微细裂缝为对象,因外力过大产生的裂缝则除外。
1.2 使用粉煤灰的自修复混凝土
1.2.1 修复机理与水泥、粉煤灰的反应
有关裂缝修复的机理设想是水泥的再水化。在一般水灰比混凝土中反应较快的水泥石约占普通水泥的一大半,而残存的经长期未水化部分则较难。如掺入比水泥矿物质反应速度更慢的粉煤灰则更难。
图1所示为水泥和粉煤灰在养护温度为20℃时测定其反应率的实例。由图1可知,水泥的反应率,初期快速上升,在龄期60 d后即缓慢下来,而粉煤灰的反应率初期缓慢,并长期持续。水泥与粉煤灰混合,搅拌时的水隙被水泥水化生成物和粉煤灰反应生成物所填充,进行的火山灰反应在水泥全部反应后仍在继续,残存的空隙则由后续的反应生成物所填充。
利用水泥与粉煤灰的反应就可以进行自修复混凝土的材料设计。水泥与粉煤灰反应与温湿度有关,通过粉煤灰水化反应探讨空隙填充性,有必要进行长期间反应预测。为此,改变温湿度条件,进行了水泥、粉煤灰水化反应实验,对水泥矿物质、粉煤灰的反应速度和体积变化进行研究,使扩散模型化。此外,在室外环境条件下进行混凝土中温湿度测定。由水化反应模型和温湿度的实测值,即可预测实际环境下水泥和粉煤灰的反应。图2为寒冷地区室外2年间混凝土内部温湿度测定结果以及水泥矿物质(C3S、C2S)与粉煤灰的反应率测定结果。
1.2.2 自修复混凝土的配比设计
粉煤灰混合量由以下因素假定:
1)干燥收缩
材龄初期的长度变化在表面发生约0.1%的收缩,体积即以填充0.3%的空隙为目标。
2)冻害
相对动弹性模量降至60%,抗压强度约一半,长度变化增至0.1%。长度变化如为0.1%,体积增至0.3%。施工后为初冬相对动弹性模量假定达60%,随之发生冻结,为进行修复,在这期间,其体积以0.3%取得反应生成物为目标。
3)空隙填充过剩
大量混入粉煤灰(占水泥30%)的混凝土,促进粉煤灰反应的温度为40℃,抗冻融性随之降低(见图3)。据认为:这是因为粉煤灰反应生成物填充入一部分气泡所致。为避免填充的空隙过剩,粉煤灰最大混合量的目标值应为配制时最大水隙填充量。
据图2水泥粉煤灰反应率推测结果,粉煤灰玻璃体的反应率经浇注后的两个冬期,由13.1%增至25.6%。水泥、粉煤灰的反应速度与体积变化的研讨结果表明,按单位体积计,水泥体积增加约2.06倍,粉煤灰体积增加约为3.40倍。根据这一结果,计算满足前述1)～3),有关粉煤灰的混合量如图4所示。由图4可知,必要的粉煤灰置换率,在水灰比(普通水泥)为0.50～0.55时,其置换率为10%～15%,水灰比(普通水泥)为0.55～0.60时,其置换率为11%～20%。
2 自修复性能的评价
在实际环境下,自修复混凝土的自修复性能的评价需有较长时间,以便实施冻融促进试验进行探讨。这实际是对因冻结产生裂缝进行自修复性能潜力的评价。
图5为水灰比0.55的普通水泥和粉煤灰水泥配制的砂浆经冻融再养护后的相对动弹性模量。粉煤灰作为细骨料置换水泥质量20%。不论是普通水泥,还是粉煤灰水泥,恶化后进行再养护,其相对动弹性模量均有所恢复,而修复效果则以粉煤灰水泥为最高。
修复前后混凝土裂缝情况如图6所示。作为细骨料的粉煤灰以体积20%进行置换。冻融作用后,即恶化后的裂缝呈网状,而修复后的网状裂缝则大为减少。
3 自修复效果的评价
混入粉煤灰的混凝土,其自身修复效果可通过抗恶化性和再养护回复程度的平衡进行评价。作者等人的提案是以定量评价自修复效果作为指标,以式(1)表示。
式中:SI-考虑耐久性的自修复效果;
ES-自修复效果(=PS/DI);
PS-潜在的自修复性能(=S-D);
DI-恶化指数(=I-D);
I-初期性能的相对动弹性模量(%);
D-恶化后性能的相对弹性模量(%);
S-修复后性能的相对动弹性模量(%);DF-耐久性指数。
图7为使用粉煤灰的混凝土、带有潜在水化性的高炉矿渣灰以及普通混凝土三者按公式(1)所示进行的自修复效果的比较。在初期养护期间,混入粉煤灰和高炉矿渣粉比未混入掺合料的SI值要大,而混入粉煤灰的比混入高炉矿渣的自修复更具有较高耐久性的效果。此外,初期养护期间与长期养护的SI值整体上有偏小的倾向,但FA-15 (外)的SI值,养护期为13周时却较高,比混入高炉矿渣粉的自修复效果具有较长的持续性。
4 实际环境中的自修复混凝土
为检验实际环境中长期自修复效果,制作了断面为1 500 mm×1 500 mm、宽500 mm、厚150 mm的箱涵,在寒冷地正进行了室外暴露试验。试件中按前述配合比设计方法,配制成自修复混凝土,并与同水灰比的普通混凝土(使用普通水泥)相比较。从暴露试验开始,每半年进行一次修复性能的超声波速度测定。图8为暴露试验后2年的测定结果。冬季超声波速度是否降低尚不明确,难言遭受了冻害恶化,自修复效果也难以明确。
混凝土是水泥、粗骨料、细骨料和水等组成的复合材料,混凝土的水泥矿物质和粉煤灰的反应直接进行测定困难。因此,采取了取芯试件进行实际环境养护效果的检验。取芯试验强度结构如图9所示。普通混凝土结果分散,大部分强度的增进不能确认。自修复混凝土随着时间的推移,确认强度仍在增进。
为检验自修复混凝土的养护效果,在20℃水中进行养护,通过材龄和强度的相关近似曲线,将室外半年、1年和2年所得抗压强度换算成20℃水中养护的材龄。室外养护半年所得抗压强度为20℃水中养护15 d,1年的为42 d,2年的为92 d。相同水灰比的普通混凝土,其强度几乎没有增进,水泥矿物质的水化反应据推测几乎未在进行。这与图1所示测算结果相一致,C3S反应与1年的全反应相符。据此大致可以认为,自修复混凝土的持续强度增进是由于粉煤灰的反应所致。在寒冷地区,在1年间室外环境条件下,相当于20℃水中养护40 d的养护期,在这期间粉煤灰的水化被认为仍在进行。
5 结束语
本文关于使用粉煤灰配制自修复混凝土,以裂缝为对象记述了有关修复机理、配比设计方法以及冻害的修复效果等。由促进试验所得自修复效果认为,在室外使用条件下可长期发挥自修复的效果。
混凝效果 篇6
控制混凝土裂缝的办法很多,除在配合比中加入抗裂材料及优化配比或加强养护外,还可在成型的混凝土基材外涂刷防水材料来延缓结构开裂,有效封堵结构基面微小开裂带来的渗漏,在混凝土表层起到一个防挡水的作用。
本文选择了3种不同类型的防水材料,对它们的防水效果进行对比试验研究,并初步探讨分析防水效果。
本文中,样品1为一种水泥基渗透结晶型防水涂料,pH值为13左右;其防水机理是材料中含有活性化学物质通过载体向混凝土内部渗透,在混凝土中形成不溶于水的针状结晶体,从而堵塞混凝土中的毛细孔,阻止水分子的通过,达到防水的目的。样品2为聚合物水泥灰浆,与混凝土的粘结强度≥1.0 MPa,抗渗性>0.5 MPa;其防水机理主要是聚合物颗粒随着水化程度的不断深入,在凝胶体上和孔隙中紧密堆积,凝结成连续的薄膜,在界面形成覆盖层,从而达到防水的目的。样品3为有机硅防水剂,pH值为13左右,固含量>20%;其防水机理主要是有机硅防水剂在基材表面形成无色透明、透气、憎水的薄膜,以达到防水的目的。
本文试验中用到的其他原材料如下:水泥为“天山牌”32.5级普通硅酸盐水泥;砂为中砂,含泥量1.5%;拌和水为洁净自来水。
1 使用工艺
3种防水材料的使用工艺如下:样品1使用时需与水拌合均匀,水灰比为0.4,用毛刷进行螺旋形涂刷,涂刷用量为1.0～1.2 kg/m2,涂刷2遍,时间间隔为1～2 h,涂刷24 h后要注意养护;样品2使用时需将粉末与乳液混合均匀,之后用毛刷在处理面上进行涂刷,涂刷用量为0.8～1.0 kg/m2,涂刷2遍,间隔时间为4～8 h,硬化后无需养护;样品3采用喷涂工艺,用量为0.5 kg/m2。
2 试验内容及结果
制作圆桶状砂浆基准试件,其中水泥∶砂∶水=1∶5∶0.85,在标准条件下养护28 d后再涂刷不同的防水材料,通过直观观察防水效果和背水面、迎水面防水试验等,对比分析上述3种防水材料的防水效果。
2.1 直观防水效果
制作基准试件1个,如图1(a),蓄水约1 h后外表面即有水渗出,说明基准试件本身抗渗性较差;用样品1处理试件的背水面,养护7 d后做蓄水试验,发现试件外表面并无明显水迹,见图1(b);然后在基准试件上打孔(伴有裂纹出现),见图1(c),用样品2修补孔洞和裂纹,蓄水后也未出现明显渗水现象,见图1(d)。由此可见,样品1和样品2的直观防水效果都很好。
2.2 背水面防水效果
为更明显地反映上述材料的防水处理效果,制作了3个圆桶状砂浆基准试件,采用对比水面下降高度的方法,试验设计见图2。
图2中,左起第1个试件为未处理的基准试件,第2个试件的背水面涂刷水泥净浆,第3个试件背水面涂刷样品1,铁桶用来测试水的蒸发量,其内径与圆桶试件内径相同。各容器初始水面高度均为140mm,测试水面下降高度时扣除上表面蒸发量(下同),结果见表1。
从表1可以看出,涂刷一层水泥净浆有一定的防水作用,而涂刷样品1的防水效果比较明显,说明它有渗透结晶进而封堵砂浆内部孔隙的作用。
将上述测试水面下降高度的试件进行二次处理,其中,1号试件打孔并用样品2修补处理;2号试件将水泥浆层去除后,再喷涂样品3;3号试件及铁桶不变,再测试水面下降高度,结果见表2。
从表1与表2比较可以看出,用样品2修补打孔后的试件较为有效,但考虑其防水机理主要靠聚合物成膜,因此防水耐久性有待进一步研究。喷涂样品3与涂刷样品1均有较好的抗渗效果,特别是涂刷样品1的试件水面下降高度相比于上一组试验时又有所降低,进一步反应出其遇水渗透结晶、不断封堵孔隙的作用。
2.3 迎水面防水效果
制作4个基准试件,对各试件进行迎水面处理,其中1号试件未处理;2号试件喷涂样品3;3号试件涂刷样品2;4号试件涂刷样品1。再测试水面下降高度,试验结果见表3。
从表3可以看出,样品1涂刷于迎水面防水效果并不显著。另外试验中发现,样品1和样品3涂刷于迎水面会使试件析霜严重(见图3),特别是样品3会使试件表面出现严重的起皮剥落现象。测试砂浆桶内水溶液pH值约12左右,因此推断析霜现象主要由碱骨料反应造成的。
3 微观分析
3.1 样品2加热处理后的SEM形貌图
考虑高温会对聚合物水泥基材料造成影响,将迎水面涂刷样品2的砂浆桶置于烘箱中加热:100℃条件下加热2 h,蓄水后外壁未出现渗漏;200℃条件下加热2 h,蓄水后外壁出现渗水现象,说明在100～200℃之间的某温度下聚合物膜会被破坏,失去防水效果。
图4是样品2加热前后的扫描电镜(SEM)图像,从图4可以看出,加热前聚合物水泥基防水涂层中存在聚合物连续相,而加热处理后聚合物相几乎消失。
3.2 样品1的SEM形貌图
为了了解渗透结晶型防水涂料的渗透结晶情况,制作了3组70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的水泥砂浆基体试块,对其中一组涂刷样品1,标准养护28 d后,对试块分别取距涂层5 mm和50 mm深任意处作SEM试样。
取空白基体试样及涂刷样品1的试样进行SEM观察,经分析,每组试块在5 mm和50 mm深处试样的SEM图像几乎完全一样,所以在图5中每组试块只列出一张图。
从图5可见,空白基体试样主要是层状氢氧化钙晶体及水化硅酸钙凝胶,且内部孔隙中并未有任何物质填充。而涂刷样品1的试样中充斥着大量针状结晶,密实度增加,孔隙连通性降低,有利于提高混凝土的抗渗性。
4 结语
试验表明,上述3种防水材料都有不同程度的防水效果,且各有优劣。样品1具有不断渗透结晶的能力,渗透深度可达50 mm以上;样品2对孔洞和裂纹的修补效果较好;在背水面涂刷时,样品1的防水效果最好,但在迎水面处理时,样品1和样品3都有析霜现象;样品2在常温下无论用于迎水面还是背水面施工均取得良好的防水效果,但加热至100℃以上时会失去防水作用。因此,在实际应用时应该注意合理选择防水产品,在饮水工程不宜在迎水面采用样品1和样品3。
摘要：对样品1(CCCW)、样品2(聚合物水泥灰浆)、样品3(有机硅防水剂)3种防水材料进行防水试验研究,结果表明:样品1适宜背水面防水,样品2在高温下会失去防水效果,样品3对基体有腐蚀性。因此,实际应用应合理选择防水材料。
关键词：CCCW,聚合物水泥灰浆,有机硅防水剂,防水效果
参考文献
[1]陈宝贵.水泥基渗透结晶型防水材料的组成与作用[J].新型建筑材料,2008(6).
[2]薛绍祖.国外水泥基渗透结晶型防水材料的研究与发展[J].中国建筑防水,2001(6):9-12.
[3]刘晓娟,颜军,战洪艳.有机硅防水处理技术及其在混凝土结构中的应用[J].中国建筑防水,2004(10):6-9.
磁场对聚合氯化铝混凝效果的影响 篇7
磁场会对许多物质的物理化学性质产生一定的影响,目前各领域均有研究及应用,磁场究竟对水的结构产生如何的作用目前尚无定论[2]。有关实验表明,水可以依靠氢键的作用形成较长的缔合分子,在磁场的作用下,它被截断为较短的缔合水分子,从而使水的活性增加。而且水的表面张力也较磁化前增加,溶解度也会增加[3]。鉴于此,项目组在实验室进行了磁化混凝研究。
1 实验部分
1.1 试验仪器及药剂
WGZ-200型浊度仪,MY3000-6智能型混凝试验搅拌仪。
磁场装置为自制的电磁铁线圈:线圈骨架直径10cm(略大于1000m L烧杯底内径),高度为17cm,骨架外部顺时针缠绕漆包线,外接可调变压器(0~250V),由变压器调节电压,以使骨架内部产生磁场。
本实验所用混凝剂为市售聚氯化铝(PAC),实验中所使用的混凝剂的浓度为20g·L-1。
实验用水为浊度150NTU自配模拟水样:用0.1mm的分子筛筛取高岭土,在自来水中加入一定量过筛后的高岭土,搅拌均匀,静置12h,取上清液作为试验水样(p H=7.5,浊度为150NTU)。
1.2 试验方法
为了考察磁场对PAC(聚合氯化铝)混凝效果的影响,实验通过磁化处理水样、延长磁化时间;磁化溶解PAC的水溶液、磁化PAC溶液4种方式来进行。混凝方法:将装有1000m L实验水样的烧杯置于六联混凝搅拌器上,加入预先设计好的投药量,设置转速300 r·min-1快搅1min,100 r·min-1搅拌10min,30 r·min-1搅拌10min,静置10 min后,取上清液进行分析。
2 结果与讨论
2.1 磁化处理水样
将处理水样分为两组,一组水样不进行磁化,直接进行混凝实验;另一组水样放于电磁装置中,在磁场强度为800高斯的磁场中磁化4min后,放于混凝实验搅拌仪上,分别加药0.5m L、1m L、1.5m L、2m L、2.5m L、3m L、3.5m L进行实验,待静置完毕后取上清液分析。试验结果如图1所示。
由图1可以看出,当投药量较小时,磁化水与非磁化水的剩余浊度随投药量的增大而降低,之后二者的出水浊度随投药量的增加反而升高。当投药量为1m L时,磁化水剩余浊达到最低点,当投药量为2m L时,非磁化水剩余浊达到最低点,且前者比后者浊度低。其原因可能是:水受到磁场的作用,分子键断裂,胶体物质增加,胶体物质吸附离子带电进而引起电导增加。而混凝主要是去除胶体物质,磁处理能增加水中的胶体物质从而能增加混凝除浊效果[4]。所以磁化水出水浊度低于非磁化水。以上分析说明磁化不仅可以提高出水水质,还可以降低投药量。
2.2 延长磁化时间
将处理水样放于电磁装置中,在磁场强度为800高斯的磁场中分别磁化1min、2min、4min、6min、8min、10min、12min后,放于混凝搅拌机上,加药进行混凝实验,待静置完毕后取上清液分析。试验结果如图2所示。
由图2可以看出,出水浊度随着磁化时间的延长呈现先下降后上升的趋势,并在4min达到最小值。其原因可能是水样中的粒子受到磁场力的作用,形成结构松散、形状较大的聚合体[5],这种聚合体在混凝剂的作用下,能够形成更大的絮体而快速下沉,使出水浊度降低。随着磁化时间的延长,水中含有的悬浮物和其它粒子在强磁场作用下,会产生磁能共振,磁能共振的能量会将水中微粒的分子键打断和重新排列而改变物质的物化性能[6]。悬浮物和其它粒子由于键断裂,形成了较多胶体物质,胶体能产生Tyndall效应,使散射光增加,透射光减少,浊度增加[7]。所以出水浊度随着磁化时间的延长呈现先下降后上升的趋势。
2.3 磁化溶解混凝剂的水溶液
将蒸馏水放于800高斯电磁装置中,磁化时间1min、2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min后,移取50m L溶解PAC,待完全溶解后,移取2m L加入处理水样进行混凝试验,待静置完毕后取上清液分析。实验结果如图3所示。
由图3可以看出,出水浊度随着磁化时间的延长呈现下降趋势,当磁化时间达到6min之后出水浊度变化不明显。原因可能是:以磁化水为溶剂配制聚合氯化铝的聚合形态发生了改变,其中Alc的含量减少,Ala、Alb的含量均有所增加,而聚合氯化铝中Alb含量的增加有利于絮凝剂絮凝性能的提高。随着时间的延长,聚合氯化铝中Alb含量的增加,有利于絮凝沉淀的形成,因此出水浊度随着磁化时间的延长呈下降趋势并逐渐趋于稳定。
2.4 磁化混凝剂溶液
将PAC溶液置于800高斯电磁装置中,磁化1min、2min、3min、4min、5min、6min、8min、10min、12min后,移取2m L,加入处理水样进行混凝实验,待静置完毕后取上清液分析。实验结果如图4所示。
由图4可以看出,出水浊度随着磁化时间的延长呈现先下降后波浪型上升趋势。这说明磁化对液体聚合氯化铝的混凝效果一定正面的影响。
3 结论
(1)在投药量相同的情况下,磁化水的处理效果要好于非磁化水。说明磁化不仅可以提高出水水质,还可以降低投药量。
(2)在给定磁场下,磁化处理水样和PAC溶液的出水浊度随磁化时间的增加呈现先下降再上升的趋势。
(3)磁化溶解PAC的水溶液的出水浊度随磁化时间的增加逐渐减小。从磁化溶解混凝剂的水溶液和磁化混凝剂溶液的混凝效果来看,磁场对其都有一定的正面的影响,有利于混凝沉淀的生成。
摘要：利用自制磁化装置,分别对处理水样、溶解PAC的水溶液、PAC溶液进行了磁化,分析了磁化对PAC(聚合氯化铝)混凝效果的影响。研究表明,在给定磁场下,磁化处理水样和PAC溶液的出水浊度随磁化时间的增加呈现先下降再上升的趋势;磁化溶解PAC的水溶液的出水浊度随磁化时间的增加逐渐减小。在投药量相同的情况下,磁化水的处理效果好于非磁化水。
关键词：聚合氯化铝、磁化,絮凝剂,絮凝效果
参考文献
[1]廖自基.环境中微量重金属的污染危害与迁移转化[M].北京:科学出版社,1989.33-48.
[2]阎春荣,全燮,陈硕.磁化对聚合氯化铝形态分布影响的研究[J].工业水处理,2004,24(5):50-52.
[3]陈庆生,陈松林.水的磁化处理研究和在冷却水系统中的应用[J].工业水处理,2003,23(6):69-70.
[4]刘卫国,章凤萍,赵陈龙,秦文明.磁在混凝处理废水中的应用研究[J].石油化工环境保护,2005,28(4):10-12.
[5]牛永红,张雪峰,苍大强.高梯度磁处理对炼铁厂冷却水浊度的影响研究[J].环境科学与管理,2005,30(4):38-39.
[6]王克宁,杨兴中.磁化技术在水处理方面的应用[J].北方环境,2000,73(1):42-43.
混凝土空心板的加固及效果检验 篇8
玛曲县阿万仓黄河公路桥位于玛曲县南约80km, 阿万仓乡以南6km处, 从北至南跨越黄河, 桥梁布设为7~30m预应力空心板梁, 全桥总长223.1m。全桥设置钢筋混凝土人行道栏杆、混凝土底座, 支座采用板式橡胶支座。桥面铺装层为10cm厚现浇混凝土。上部构造采用Lp=30装配式预应力混凝土空心板梁, 横截面由5片空心板组成, 混凝土强度等级为C50。荷载等级为公路Ⅱ级, 按两车道设计, 采用Φ15.24型钢绞线。
2 病害及成因分析
该桥预制空心板选用后张法张拉, 预应力筋采用缓粘结筋。缓粘结筋是一种在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点, 而后期又具有有粘结筋使用效果的预应力工艺, 其特点综合了无粘结筋与有粘结筋各自的优点。其作用机理是在预应力筋的外侧包裹一种特殊的缓凝砂浆, 这种砂浆要求在5~40℃密闭条件下, 能在30d前不凝结, 这就满足了现场张拉力筋的时间要求。在30d后开始逐渐硬化, 并对预应力筋产生握裹、保护作用, 并能最终达到30MPa以上的抗压强度。
但是在张拉的时候发现虽然张拉应力已经达到控制应力但是预应力筋伸长量远远不够的情况。从施工方提供的现场张拉记录表分析, 笔者断定是由于施工方没有掌握好张拉时机, 在进行张拉的时候缓凝砂浆已经硬化, 导致预应力筋只有其中一小段得到张拉, 张拉应力虽然达到控制应力但是伸长量却没有达到, 原设计预应力筋丧失功能, 并且梁体出现多处裂缝。
3 加固设计
加固前在对该梁体进行了现场静载试验以后, 发现这些梁体刚度偏低远远不能满足设计规范要求;梁体外观出现多处裂缝, 其实际承载力和抗裂性能达不到设计规范要求。于是对该桥的梁进行了加固设计, 通过方案的比选最终选择在空心板箱室内安置体外预应力筋对其进行加固。原预应力孔道布置图如图1、图2所示, 新预应力孔道布置图如图3~图5所示。
为了减轻跨中位置的自重弯矩, 加固方案中C50自密实混凝土的位置只从两端到跨中方向6m范围内才有, 其他部位不再浇筑, 。
4 现场试验及结果分析
4.1 试验检验方案
对受检预制混凝土空心板进行分级加载, 记录其在各级试验荷载作用下四分点与跨中截面的应力、变形, 观测梁体的裂纹状态。根据该桥设计规范、桥梁设计的相关理论, 对实验测试结果进行理论分析评价, 推测混凝土梁的实际承载能力。检测梁体结构位移测点、以及跨中应变的测点布置见图6、图7。
4.2 试验荷载的确定
(1) 试验理论依据。梁式桥为受弯结构, 在结构自重与设计荷载作用下, 桥跨结构主要承受弯矩, 同时因横力弯矩而承受剪力。简支梁的最大弯矩出现在跨中。
为了评价预应力空心板在使用荷载作用下的使用性能及实际承载能力, 只需对其施加等效试验荷载 (使预制构件产生的理论荷载效应与其作为桥跨结构板梁单元在设计荷载作用下产生的理论荷载作用相同) , 通过观测预应力空心板预制构件在等效试验荷载作用下的结构实际荷载反应, 推断其作为桥跨结构受力单元的结构表现, 评价加固后梁体的实际承载能力。
(2) 试验荷载的确定。根据试验相似理论和结构检测的目的, 采用荷载 (结构控制内力) 等效的原则确定试验荷载。通过分析计算作为桥跨结构受力单元的预应力空心板梁构件在各种荷载作用下的截面内力, 按照内力等效的原则, 确定受检试验梁所需施加的等效试验荷载量值。
根据桥梁设计理论, 应用MIDAS软件计算在成桥状态下板梁跨中截面承受的二期恒载和活载弯矩效应计算值如表1。
5 检测结果及分析
5.1 结构挠度的实测值、计算值及分析 (见表2)
从各级荷载作用下各测试截面挠度实测值与理论值的比较可以看出:实测挠度与计算理论挠度比值ηw (结构位移校验系数) 值均在0.60~0.92之间, 符合预应力混凝土梁的结构校验系数在0.60~1.0之间的要求, 说明加固后的梁体刚度满足相关规定要求, 能保证梁体的正常使用要求。
5.2 结构应力测试与分析 (见表3)
备注: (1) 初始值为DH 3816静态应变采集仪设置零点; (2) 受拉为“+”, 受压为“-”。
从各级荷载作用下跨中应变实测值与理论值的比较可以看出:实测应变与计算理论应变比值ηw (结构位移校验系数) 值均在0.80~0.98之间。符合预应力混凝土梁的结构校验系数在0.70~1.05之间的要求, 说明加固后的梁体强度满足设计要求。
5.3 结构裂缝观测与分析
试验梁在整个实验过程中, 通过实验人员的仔细观察, 未发现有新裂缝的产生。因此受检梁体的抗裂性得到了很好的改善, 满足现行设计规范的要求。
6 结论
从上述工程实践及结果可以看出, 体外预应力技术对旧桥结构的改造与加固有着良好的效果。体外预应力结构布置灵活, 可根据现场条件选择合适的布置形式, 安全可靠, 施工方便, 可以大幅有效地提高原结构的承载力, 特别是在结构可以正常工作情况下实现调索和换索, 是其他加固方式所无法比拟的优点。
摘要：结合玛曲县阿万仓黄河公路桥预制混凝土空心板的加固实例, 简要介绍了体外预应力加固体系在失效结构中的应用以及缓粘结预应力筋的工艺特点;较完整地介绍了从工程实践的病害分析到加固方案的选择再到后期试验评定加固效果的全过程, 为类似工程项目提供了一些参考。
关键词：混凝土空心板,加固,缓粘结预应力,体外预应力,静载试验
参考文献
[1]中交第一公路勘察设计研究院有限公司.公路桥梁加固设计规范[M].北京:人民交通出版社, 2008.
[2]中交公路规划设计院.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[M].北京;人民交通出版社, 2004.
混凝效果 篇9
污水处磷方法主要有A/O、A2/O、反硝化除磷等生物方法;有膜分离法、晶析法、混凝沉淀法等化学方法。根据国内外的污水处理现状, 如果要达到出水含磷量低于1.0 mg/L的标准, 单独使用生物除磷方法是很难实现的[3]。由此得知, 化学除磷法在除磷工艺中占据重要地位。而化学法中的混凝沉淀法以其处理水量大, 成本低廉, 工艺简单, 并且对水中其它污染物也有一定处理效果而受到广泛关注。
目前, 混凝剂种类繁多, 按化学成分分为有机和无机两大类。无机混凝剂中又以铝盐和铁盐及其复合型品种应用最多, 有机混凝剂中主要是高分子物质[4]。所以, 对于混凝剂的选择以及最佳投药量的确定仍是一个值得研究的对象。
本试验分别研究了常见的PAC、聚硅酸铝铁、氯化铁、PAM等4种混凝剂的除磷效果, 同时考察了氨氮和COD的去除情况, 为混凝沉淀法的研究提供参考。
1 实验材料与方法
1.1 实验水样与药剂
实验用水以济南大学西校区生活污水为原水, 原水p H值为6.0~8.0, 水温为15~30℃。
实验药剂为PAC、PAM、Fe C13、聚硅酸铝铁、抗坏血酸、钼酸盐、过硫酸钾、碘化钾、碘化汞、酒石酸钾钠、硫酸锌、氢氧化钠、氯化铵、重铬酸钾、硫酸亚铁铵、浓硫酸、试亚铁灵等。
1.2 实验仪器
实验仪器有ZR4-6混凝试验搅拌机、p H计、电子天平、SZD-2型智能化散射浊度仪、COD恒温加热器、紫外可见分光光度计等。
1.3 实验方法
取原水水样测定其氨氮、总磷、COD、温度值, 然后分别取1 000 m L水样置于6个烧杯中, 分别投加10 mg/L、30 mg/L、50 mg/L、70 mg/L、90 mg/L、100 mg/L、110 mg/L、130 mg/L、150 mg/L、170 mg/L、190 mg/L、210 mg/L、230 mg/L、250mg/L的混凝剂;先后以200 r/min快速搅拌1 min, 以100r/min中速搅拌10 min, 再以50 r/min慢速搅拌5 min;静沉30min后取上清液100 m L。测定其氨氮、总磷、COD值。实验过程中分别测定4种药剂在不同投加量时的混凝除磷效果。实验在室温 (10~25℃) 下进行。
1.4 分析方法[5]
总磷的测定:预处理采用过硫酸钾消解法, 用钼锑抗分光光度法测定水中的含磷量。
氨氮的测定:纳氏试剂分光光度法。
COD的测定:用重铬酸钾法。
2 实验结果及分析
2.1 PAC (1%溶液) 效果分析
PAC对总磷的去除效果见图1, 对氨氮和COD的去除效果见图2。
从图1可以看出, 随着PAC投加量的增加, 出水总磷的含量不断下降, 当PAC投加量达到150mg/L时, 出水总磷的含量急剧下降, 随后下降程度趋于缓和, 到达最低点, 此时总磷的去除率为83.65%。此后, 总磷的去除率不升反而下降。
PAC对氨氮的去除率总体来说是在最开始时最高为37.95%, 随后下降到达最低点去除率7.05%, 接着去除率随之上升, 不过涨幅较小且有波动, 总之, PAC对氨氮去除效果并不太明显。
从图2可以看出, PAC对COD去除总体呈现波浪式起伏, 在PAC投加量为100 mg/L时, COD去除率最高, 到达78.4%。
可见PAC对磷的处理效果一般, 最高为83.65%, COD的去除能达到最高78.4%, 但对氨氮去除效果较差, 这是由于投加PAC后, 金属离子发生水解和聚合反应, 水中的小颗粒与水解和聚合产物由于电性中和发生脱稳现象并且进行吸附架桥, 卷扫网捕, 使由此产生的絮凝体沉淀[6], 从而可以大大去除水中的总磷和COD。而污水中的氨氮分为有机氮和无机氮两大类, 有机氮包括蛋白质、氨基酸等, 无机氮包括NO3-、NO2-和NH4+等。混凝时水中只有悬浮的含氮物质和胶体状的氨氮化合物能够与混凝剂发生凝聚沉降, 对于水中的游离的不能与混凝剂结合的主要氨氮物质则不能去除, 这可能是导致氨氮去除率较低的一个原因。
2.2 氯化铁 (1%溶液) 效果分析
氯化铁对总磷的去除效果见图3, 对氨氮和COD的去除效果见图4。
从图3中看出, 随着氯化铁投加量的增加, 出水总磷的含量先呈现直线状急剧下降, 在投加量为150 mg/L时到达最低为0.27 mg/L, 之后开始反弹并呈阶梯状上升。在氯化铁投加量为150 mg/L时, 总磷的去除率最高可达93.23%。同PAC一样, 在到达最高总磷去除率后, 总磷的去除效果开始变差, 出现上升现象。这表明当混凝剂投加达到一定程度后, 混凝效果达到最好, 再投加混凝剂, 混凝效果会下降。出现这种现象的原因是当混凝剂投加过多时, 会发生胶体再稳现像, 影响去除效果。因此混凝剂投加量的正确控制也是一个除磷的重要因素。
从图4可以看出, 氯化铁对氨氮的去除率总体来说也是无规则的起伏下降, 在氯化铁为170 mg/L时达到最大, 为32.8%。
氯化铁对COD的去除大体上是呈起伏状不断下降的, 在氯化铁投加量为90 mg/L时达到最大为86.78%。总体COD去除率都能保持在65%以上。
以上结果表明, 氯化铁对总磷的去除效果较好, COD的去除大体在65%以上。但随着用量增加, COD去除率下降。这可能是由于氯化铁加入水中后, 产生高级聚合物, 高级聚合物对水中大量的胶体物质和磷酸根进行吸附, 可是有机物在水里的胶体物质中很少, 所以氯化铁对TP的去除率高而对COD的去除率较低[7]。
2.3 聚硅酸铝铁 (1%溶液) 效果分析
聚硅酸铝铁对总磷的去除效果见图5, 对氨氮和COD的去除效果见图6。
从图5中可以看出在聚硅酸铝铁投加量从0mg/L增加到100 mg/L时, 出水总磷的含量直线下降, 总磷去除率增加较快, 达到63.49%, 随后出水总磷含量呈现起伏状下降, 直到硅酸铝铁投加量达到150 mg/L时, 出水总磷含量急剧下降, 同时总磷去除率大幅上升, 在投加量为190 mmg/L时, 总磷去除率最高, 为95.01%, 以后随着投加量增加总磷去除率开始略微下降。
从图6可以看出, 聚硅酸铝铁对氨氮的去除率在投加量从0 mg/L到70 mg/L时, 快速增加, 最高为34.06%, 随后对氨氮的去除率渐渐下降。
聚硅酸铝铁对COD的去除率在投加量未到110 mg/L时, 总体起伏似的上升, 最高去除率达87.8%, 之后去除率开始大幅下降。
硅酸铝铁对总磷的去除在一开始投加就有很大的效果, 投加1 mg/L时就有42.11%的去除率, 最高时达95.01%。不过和氯化铁对总磷的去除效果相比, 在达到最高去除效果时, 聚硅酸铝铁投加量要更多一些。并且聚硅酸铝铁制作复杂, 造价较高。此外, 硅酸铝铁对氨氮去除也不尽人意, 对COD去除在投加量在15 mg/L之前还比较高, 之后去除率低下, 因此采用硅酸铝铁去除COD时, 投加量要严格控制在一定范围之内。
2.4 PAM (1‰溶液) 效果分析
PAM对总磷的去除效果见图7, 对氨氮和COD的去除效果见图8。
从图7中能够看出, PAM投加量从0 mg/L到15 mg/L时, 对磷的去除率呈波浪式下降态, 当投加量大于15 mg/L时, 总磷的去除率突然上升达到31.5%, 并且以后去除率基本保持不变。
从图8可以看出, PAM对氨氮的去除没有明显的规律, 有时高有时低, 并且同其他3种混凝剂一样, 去除率不高。
PAM对COD的去除率也没有规律, 总体随着PAM的增加去除率不断下降, COD去除率大致在50%左右。
总的来说, PAM混凝剂对总磷, 氨氮, COD去除率都不高, 并且没有规律。这是由于PAM是高分子有机物, 它通过吸附架桥作用把水中小分子的絮凝物进行吸附, 形成更大的絮凝体来加速沉淀, 达到混凝效果。但原水中开始并没有许多小分子絮凝物, 所以单独用PAM去除效果很差。PAM一般和其他混凝剂联用才能达到更好的去除效果。
3结论
根据对生活污水投加PAC、氯化铁、聚硅酸铝铁和PAM混凝剂除磷实验结果的分析, 可以得出以下结论。
(1) 当混凝剂投加量为190 mg/L时, 混凝剂对总磷的去除率按由高到低顺序是聚硅酸铝铁>PAC>氯化铁, 对总磷的去除率分别为95.01%, 79.47%, 75.49%, PAM对总磷去除率很低。当混凝剂投加量为150 mg/L时, 氯化铁对总磷的去除率最高, 达到93.23%, 从经济角度来看, 氯化铁更适合做除磷混凝剂。
(2) 4种混凝剂对氨氮的去除率都很低, 对COD的去除率一般, 其中以氯化铁对COD去除率为最高。
(3) PAM混凝剂对总磷, 氨氮, COD去除的效果均不好, 它更适合做助凝剂。
(4) 4种混凝剂当投加量达到一定程度后都会出现混凝效果不如之前的现象, 说明投加混凝剂要合理的控制在一个范围之内, 避免出现脱稳的胶体发生胶体再稳现象, 影响处理效果。
参考文献
[1] 李广贺, 董辅祥.水资源利用与保护 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2010.
[2] 王浩, 陈敏建, 唐克旺.水生态环境价值和保护对策[M].北京:清华大学出版社, 2004.
[3] 王秋阳, 李涛, 王东升, 等.不同混凝剂除磷性能的对比研究[J].供水技术, 2008, 2 (1) :33-36.
[4] 严熙世, 范谨初.给水工程 (第4版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2001.
[5] 国家环保总局.水和废水监测分析方法 (第四版) [M].北京:中国环境科学出版社, 2002.
[6] 王东升.无机混凝剂的研究及发展趋势[J].中国给水排水, 1997, 13 (5) :20-21.