本文提出了将污泥用于制备矿物掺合料的课题研究,核心工艺为高温煅烧和机械磨细。本文以广州猎德污水处理厂的脱水污泥为研究对象,对污泥的活化及其胶凝性能进行初探,主要研究内容如下：1、研究了污泥在煅烧过程中结构特征的变化。研究表明,污泥的整个煅烧过程中的两个明显失重段180～360℃和380～530℃,分别为有机物的析出和挥发分的燃烧,煅烧后余50%以上的无机灰分；污泥原样中的无机矿物主要为石英、高岭石,煅烧至800℃之前,污泥中矿物主要发生高岭石失水转变为偏高岭石,煅烧至800℃时,X射线衍射峰呈弥散状,为典型的无定型结构衍射峰,矿物由晶态变成了无定形的非晶态,活性提高；SEM分析可知,800℃时污泥灰渣样表面可以看到孔隙和气孔。2、通过水泥胶砂强度实验,研究了污泥的最佳活化工艺。试验表明,不同温度下锻烧的污泥表现出的火山灰活性不同,800℃时污泥的火山灰活性最好；不同保温时间对污泥的火山灰活性有一定的影响,保温时间为2.5h效果最佳；升温时间对污泥的火山灰活性影响很小,取升温时间为30min；粉磨时间对污泥粉末的筛余、比表面积及火山灰活性均有一定影响,粉磨1.0h至比表面积为1342kg/m2时效果最好。因此,污泥的最佳活化工艺为：将干燥污泥经30min升温到800℃的条件下煅烧2.5h后,取出置于空气中自然冷却,再经1.0h粉磨成粉末,称为“污泥粉”。3、研究了污泥粉的物理化学性质。污泥粉粒度分布范围主要在0.5～10μm之间,约占总质量的78%,比水泥颗粒更细,用作掺合料时可产生火山灰效应和微集料填充效应；污泥粉的烧失量、密度和勃氏比表面积分别为2.08%、2.61g/cm3及1342m2/kg。4、检验了污泥粉取代部分水泥后的各项性能指标。(1)随着污泥粉掺量的提高,标准稠度用水量逐渐增加；(2)随着污泥粉掺量的增加,水泥的凝结时间逐渐降低。当掺量为10%～30%时,明显提高了水泥的凝结时间,掺量提高至40%时,初凝时间比空白组的低而终凝时间高于空白组；(3)污泥粉掺量为10%～40%,沸煮安定性均合格；(4)将污泥粉掺入水泥中时会影响水泥和减水剂的相容性,掺量为20%时甚为严重。5、研究了污泥粉掺入水泥中对水泥砂浆强度的影响。试验表明：污泥粉有较强的增强作用,以20%取代水泥时,可使水泥砂浆的抗压强度提高7.03MPa,考虑到掺量为20%会严重影响水泥和减水剂的相容性,宜取掺量为10%。此外,还研究了污泥粉和钢渣粉的复合效果,效果不及单掺污泥粉的,但优于单掺钢渣粉的。6、研究了水泥、污泥粉混合浆体的水化硬化机理。由XRD分析可知,随着污泥粉掺量(0%～30%)的增加,C-S-H凝胶的衍射峰强度逐渐增强而Ca(OH)2的衍射峰强度逐渐减弱,说明污泥粉中的活性组分同Ca(OH)2发生了火山灰反应,生成了C-S-H凝胶,掺量越大,火山灰反应越强烈。此外,钙矾石晶体的衍射峰随着污泥掺量的增加而减弱,电子扫描电镜分析也发现随着污泥粉掺量的越大,浆体结构越密实,越难发现针棒状的钙矾石晶体。7、含污泥粉混凝土的工作性能及力学性能的研究。单掺30%污泥粉混凝土的工作性能明显变差,但其7d抗压强度高于单掺矿渣、钢渣及煤渣的,甚至超过了空白组的；可通过复掺矿渣来改善含污泥粉混凝土的工作性能,但矿渣与污泥粉的复配比例的问题有待进一步研究。