当前世界环境

介绍

我国的城市越大，人口越多，环境污染问题就越严重。因此，污水是造成环境污染的主要原因之一，需要从城市中收集、清除、净化，并返回到自然界的水循环中。

污水处理厂和下水道主要由混凝土制成。由于下水道中存在的废物，混凝土的生物硫酸腐蚀对下水道管道构成了问题。事实上，在腐蚀过程中，混凝土管道的坚固结构严重削弱，这导致在早期更换腐蚀管的情况下花费巨额成本。腐蚀的主要原因是M.I.C.C，这是一种过程，即在下水道系统中产生硫酸，来自硫化氢（H2S）气体和硫嘧啶细菌之间的反应。¹

硫杆菌属是造成污水管道中微icc的主要原因。¹这些细菌产生的酸堆积在管道的上层，实际上攻击了管道顶部。因此，由于混凝土结构受到腐蚀而发生破坏，截集器的某些部分以及所有泵站都可能被完全破坏。虽然混凝土腐蚀的过程是逐渐发生的，但有时会产生误导的效果。

在最糟糕的情况下，混凝土分解发生每年几毫米。自1945年以来已经研究了生物硫酸腐蚀。¹从那时起就已经努力学习腐蚀。^2－3下水道管中的细菌和化学活性可以产生硫循环，导致硫酸的产生。在长期停留时间或污水运输缓慢，硫酸盐减少细菌等厌氧条件下，如脱硫纤维，将硫化合物减少到H.₂S，然后由于紊流而排放到下水道大气中，ph值降低₂污水大气中的S被混凝土管道或流线上层积累的生物膜吸收，在好氧条件下转化为硫酸。H2S可与沉积在下水管道内表面的氧反应，形成单质硫。硫是硫杆菌属许多细菌的基本营养物质，包括硫氧化硫杆菌、那不勒斯硫杆菌和中间硫杆菌。^4-5这些细菌将硫转化为硫酸，导致混凝土分解。产生的硫酸与混凝土中的氢氧化钙反应生成石膏，石膏又与水合铝酸三钙反应生成钙矾石。这两种新生成的产物都比反应物需要更大的体积，导致混凝土开裂。最后，分解的部件被废水冲走，加速腐蚀过程。^{6 - 7}

考虑到伊朗是一个发展中国家，所有大城市都需要从国内污水收集系统中受益，这项研究可以证明对这种需要的反应，因为它在减少维护，更换和维修方面是有效的长期成本。

材料和方法

部分破坏性扭断法

该方法由Mahmood Naderi在2005年发明并介绍，由于易于实施、不需要专门知识、测试速度快和足够的准确性，被认为是确定混凝土现场抗压强度的合适方法之一。

这种测试可以很容易地在水平、垂直和任何平面上进行，而无需事先规划。此测试所需的工具非常简单且易于使用。

所需的工具

如图1所示，铝或钢瓶是该方法所需的工具之一。根据所进行的研究，直径为40mm和25毫米高度是气缸的最佳尺寸。扭矩计如图2所示。和另一种测试工具，环氧树脂是双发作扭转电阻应更大的扭转强度混凝土。

图1：气缸 点击这里查看图

图2:扭矩计 点击这里查看图

实验工作

首先，制备了13种混凝土类型的不同压缩强度等级。然后，从每个强度等级提供3个15×15厘米尺寸的3立方样本。将样品储存在标准条件下。由于II型水泥用于制备混凝土混合物，因此在42天后对每组样品进行以下试验。

3个试样中的2个进行标准压缩试验，并测定其抗压强度。

三个样品中的一个进行了扭转试验。为此，将混凝土表面磨净后，用环氧树脂将直径为40mm、高度为25mm的铝圆柱体(图3)分三部分粘在混凝土上。24小时后，用扭矩计以恒定速度不断地向圆柱体施加扭矩，直到底层混凝土破裂，并读出相应的扭矩。试件扭转后形成的裂缝如图4所示。

图3:样品和钢瓶 点击这里查看图

图4：扭曲后形成的样品 点击这里查看图

该测试基于该原理说明施加到金属缸所需的扭矩量，​​使得圆筒与混凝土表面层可以解离，与混凝土抗压强度相关联。因此，以下等式表示混凝土抗压强度与扭转强度之间的关系：

F_c= a. Tb ..................(1)

式中，FC为混凝土抗压强度，单位为兆帕斯卡(MPa)， T为抗扭强度，单位为牛顿米(NM)， a和b为混凝土类型的经验系数。本研究的FC和T值分别为0.0243和2.0053，相关系数(R2)为0.9798;得到的校准曲线如下所示。

图5:校准曲线 点击这里查看图

结果

详细介绍了以下部分稍后进行的实验，绘制了以下初步结果;

自由混凝土

在曝气池1号(中性环境):混凝土强度下降2%。

在污水管道1号上方空间(酸性环境):混凝土强度下降了13%。

污水管2号上方空间(酸性环境):混凝土强度下降17%。

有空气夹带混合物的混凝土

在曝气池1号(中性环境):混凝土强度提高了2.3%。

在下水道管数1（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了9％。

在污水管道2号上方空间(酸性环境):混凝土强度下降了13%

含超级增塑剂和引气剂的混凝土

在曝气池1号(中性环境):混凝土强度提高了3%。

在下水道管数1（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了5％。

在下水道管数2（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了8％。

混凝土含有10％Micrisilica更换水泥

在曝气盆1号（中性环境）：混凝土强度增加了6.5％。

在下水道管数1（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了1.5％。

在下水道管数2（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了4％。

混凝土含有20％的microilica替代水泥

在曝气盆1号（中性环境）：混凝土强度增加了5％。

在下水道管数1（酸性环境）的空间中：混凝土强度降低了5.2％。

2号污水管上方空间(酸性环境):混凝土强度下降5.5%。

MicroSilica，作为水泥更换材料，填充混凝土中的毛孔，导致混凝土的渗透率下降和腐蚀。因此，混凝土显示出对酸攻击的耐受性更多。然而，在这些实验中，随着MicroLILICA的替代水平增加了20％（每重量的水泥），正是相反的结果是正确的。在调查之后，发现虽然20％微米的水泥置换措施有助于混凝土中的孔的填充 - 其被认为是一个优点，但它导致不需要的化合物在水泥中存在的Na 2 O和K2O中形成的化合物是一个缺点。（MicroLICA和K2O在水泥中的反应和副产物的形成，其具有较少的体积和强度的副产物，其除了样品裂化之外还导致试样的腐蚀速率增加。因此，通过20替换水泥的缺点％Microsilica超过其优点，使混凝土样品具有20％的Micrisilica暴露于比含有10％Microisilica的样品更加腐蚀。

总共可以获得以下发现作为本研究的结果：

1. 在酸性环境中的pH速率与样品的渗透率和强度降低之间存在直接关系。
2. 几乎所有放置在中性环境下的试件强度都有所增加，这可以归因于混凝土浸泡老化强度增加的自然过程。
3. 与无外加剂试样相比，添加微硅、超塑化剂和引气剂的试样强度都有所提高，其中添加10%微硅试样的混凝土强度提高最高。
4. 在1号酸性环境下，混凝土整体强度下降，含10%微硅的试样强度下降幅度最小。
5. 对于酸性环境2号的整个样品，混凝土强度也降低，但与酸性环境1号相比，速率更大。
6. 在酸性环境中，随着PH值的变化，含20%微硅的混凝土在强度损失方面表现出最轻微的变化。
7. 实验结果表明，含10%微硅的混凝土在酸性环境中透水性最小，强度损失最小。

讨论

实验室计划

由于本研究介绍了实验室方法，并旨在探讨废水对没有混合物的混凝土的影响，并且具有混合物（空气夹带，超塑料和微链子），必须准备足够数量的样品进行测试。样品的数量根据涉及的部位和混合物确定。然后，将这些样品放置在污水处理厂和下水管的不同部分，以进行特定的时间。在实验期间已经测量了诸如环境pH的不同参数。稍后将在实验的不同阶段以及如何准备样品的进一步信息。治疗植物涉及的实验（生物处理）在马来者中进行。

混凝土混合料配合比设计

努力使用实际的混凝土配合比设计来准备样品，这些样品应该被放置在测试环境中。为此，制备样品所用的材料和外加剂与在哈马丹建造污水处理厂所用的材料和外加剂相同。

因此，使用了Hamedan Hegmataneh cement Co.生产的II型水泥和掺合物，如引气剂、超级增塑剂和微硅(按质量替代水泥10%和20%)。混凝土配合比设计见表1。

表1：用于制备样品的混凝土混合设计。

样品制备

确定混凝土配合比设计，配制cm模具和II型水泥后，开始配制15个样品。然后，这些样本被转移到一个装满自来水的浴缸中，并保存在22Ëš^C42天。

将样品放置在污水处理厂

在污水处理厂测试了15个样本:

如图5所示,五个样本被放置在曝气池(1号)。五个样本被放置在上面的真空污水管1号5 - 6的PH值,最后五个样本位于上述真空污水管2号4 - 5的PH值。最后10个示例的排列如图6所示。

图6：盆地中样品的排列。 点击这里查看图

图7:样品在下水道上方空白处的排列。 点击这里查看图

pH测量

为了仔细控制和评估试验部位的pH，耗水水样品几次，每次通过数字pH计测量pH。图7通过数字pH计显示了pH测量。

图8：通过数字pH计测量pH测量。 点击这里查看图

样品的测试

每45天将样品从测试环境中取出，干燥，清洗(去除藻类)，准备进行扭转测试。这个过程重复了三次，即每个样品在测试环境中总共停留135天。

测试样本的测试涉及在被置于测试环境之前进行扭转测试的样本（图8）。为此，通过研磨平滑样品的表面;通过环氧树脂将金属芯附着在立方体的一面两侧。在近24小时后，样品通过虎钳保持，然后使用扭矩计，将扭矩施加到芯上;读取扭曲的量，同时芯与混凝土表面层与下面的混凝土分离。然后，样品位于测试环境中。测量并记录每45天的其他面，以及相同面部的扭转优势。图9显示了在测试环境中后的测试样品。通过所获得的回归曲线改变/转化为抗压强度的扭转强度，以进行评估和比较。

图9：在被置于测试环境之前的测试样品 点击这里查看图

参考

1. 微生物腐蚀(Behruzan, 1999)。
2. 由Faymely，H.混凝土的特性（Jihad，伊朗科技大学，1989）。
3. 混凝土对硫酸侵蚀的响应，ACIJ，85（6），481-488（1988）。
4. 王志强，王志强，王志强，等。硫酸盐还原菌的研究进展。微生物学通报，2003。
5. 废水处理系统设计与评价。第四届材料工程会议论文集，11月10日至14日，华盛顿D.C.（1996）。
6. Cao，H.T.Bucea，L. Ray，A.和Yozghatlian，S.水泥组合物和环境的影响对植物抗植物抗混纺水泥的耐硫酸盐抗性。CEM CONF COMPOS.19(2), 161 - 171(2002)。
7. Cho, K. S.和Mori, T.一种新分离的真菌参与了混凝土下水管道的腐蚀。水科学和技术, 31 (7), 263 - 271 (2003)