كاربرد لجن خشك تصفيه‌خانه فاضلاب به‌عنوان مصالح سنگي در توليد بتن

Application of Sewage Dry Sludge as Fine Aggregate in Concrete

تحقيق حاضر با هدف حذف لجن انباشت شده در محوطه تصفيه‌خانه فاضلاب شهر صنعتي البرز از طريق كاربرد آن در مصالح بتني صورت گرفته است. بر اين اساس، ابتدا لجن خشك مصرفي با كمك روشهاي XRD و XRF‌ به ترتيب از نظر فازهاي كريستالي موجود و تركيب شيميايي تجزيه و تحليل شد. نتايج اين تجزيه و تحليل‌ها حاكي از وجود بيش از 50 درصد كريستالي كوارتز (SiO2) و بيش از 20 درصد مواد آلي در لجن بود. وجود مواد آلي در لجن مي‌تواند به‌طور بالقوه باعث افت كيفيت بتن شود. از اين رو، فرايند حرارت‌دهي لجن خشك اوليه و اثر آن بر خصوصيات كريستالي مورد توجه قرار گرفت. نتايج تجزيه و تحليل XRD لجن پخته شده، حاكي از حذف مواد آلْي و تغييراتي در فازهاي كريستالي موجود بود. با توجه به بروز تغييرات كريستالي در اين ماده، احتمال ايجاد فعاليت پوزولاني (واكنش‌پذيري در محيط سيمان) از طريق تجزيه و تحليلSTA ‌ بررسي شد. براي بررسي اثر لجن خشك بر خصوصيات بتن، دو طرح اختلاط بر پايه نسبت آب به سيمان 45/0 و 55/0 در نظر گرفته شد و مقادير صفر، 5، 10، 20 و 30 درصد از لجن خشك در آن استفاده شد. براي بررسي اثر لجن بر عملكرد بتن، آزمون مقاومت فشاري به عنوان مشخصه دوام در نظر گرفته شده و آزمونه‌هاي عمل‌آوري شده (سه تكرار) طي3، 7، 28 و 90 روز مورد بررسي قرار گرفتند. نتايج نشان داد كه نمونه‌هاي 90 روزه بتن حاوي 5 درصد لجن، كاهش حدود 4%، نمونه‌هاي حاوي 10درصد لجن، كاهش حدود 8% و نمونه‌هاي حاوي 20 درصد لجن كاهش حدود 22% مقاومت فشاري را نسبت به نمونه شاهد (بدون لجن) خواهد داشت.

The present work has been performed to eliminate sewage dry sludge of Alborze city wastewater treatment plant by using them as fine aggregate in concrete. On this basis, at first the selected dry sludge was analyzed for XRD and XRF for crystalline phases and chemical composition, respectively. The results showed that more than 50% of the sludge is formed of SiO2 and it had more than 20% organic materials. The presence of organic materials can potentially decrease the performance of concrte, so, the dry sludge exposed to heating process. The crystalline phases of the sludge were evaluated after heating using XRF analysis. The results revealed the remove of organic materials and some changes in crystalline phases. Due to changes in crystals, formation of pozzolanic activity was measured using TGA analysis. To study the effects of dry sludge on concrete mechanical properties (compressive strength) two mix designs with water to cement ratios of 0.55 and 0.45 was produced. The sludge amount used in concrete was 0, 5, 10, 20 and 30%. The compressive strength was studied as an important factor in durability studies. Results showed that 90 days cured specimens containing 5, 10 and 20% dry sludge had 4, 8 and 22% decrease in compressive strength in comparison to control specimens.