醫(yī)院、醫(yī)療保健和研究中心產(chǎn)生大量的生物醫(yī)學廢物，這些廢物對人類健康和自然棲息地有害。近幾十年來，生物醫(yī)學廢物的生產(chǎn)規(guī)模急劇上升。焚燒是一種理想的解決方案，可以減少廢物的體積，同時摧毀危險的微生物，并最大限度地減少重金屬的不受控制的處置。焚燒產(chǎn)生一種殘留的固體物質(zhì)，稱為生物醫(yī)學廢物灰（BMWA）。許多研究表明，BMWA添加到混凝土中的有害影響，阻礙了BMWA在建筑行業(yè)的使用。本文綜述了BMWA作為混凝土輔助膠凝材料的應用前景。BMWA的用量高達5%用于水泥替代，15%用于砂替代，可以生產(chǎn)高強度和耐用的混凝土，以實現(xiàn)BMWA在建筑領域的綠色和可持續(xù)應用。

BMWA的比重在1.82至2.64之間。BMWA的燃燒、研磨和篩分等加工方法影響比重變化。根據(jù)不同的研究，BMWA的比重比水泥的比重小約42%、21%、16%和13%。BMWA的比表面積在1000℃為399-433㎡/kg，在700℃燃燒后降至260㎡/kg。水化和火山灰反應主要受細度和比表面積的控制。其強度隨其細度的增加而增加。在混凝土配合比設計過程中，BMWA作為砂的替代物，決定了平均粒徑。BMWA的細度模數(shù)為3.17。BMWA的吸水率分別為2.38、4.65、4.89和7.53。

如圖1所示，BMWA的組成根據(jù)原材料、實現(xiàn)BMWA所采用的處理和測試方法而變化很大。BMWA通常含有大量的SiO2，CaO，Al2O3，F(xiàn)e2O3和其他氧化物。BMWA可以被認為是火山灰，因為SiO2、Fe2O3和Al2O3的百分比之和大于70%。BMWA的化學組成受輸入的BMW的組成、焚燒爐的類型、燃燒溫度和焚燒爐中現(xiàn)有的溫度分布的影響。除了這些主要氧化物之外，次要氧化物如SO3、MgO、Na2O、K2O和TiO2也存在于該灰分中。

圖 1 開發(fā) BMWA 的分步程序

將底灰定位在圖2（a）的三元相圖中，并證實其接近于圖2（b）的其他常規(guī)火山灰材料。在圖2中，HBA表示醫(yī)院底灰。圖3示出了BMWA中存在的主要氧化物是二氧化硅（SiO2），其范圍為5%至58%，而其他化學組分是氧化鋁（Al2O3），其范圍為5%至28%。相比之下，F(xiàn)e2O3值中的一個在50%的較高百分比內(nèi)，另一組在（5%-8%）的范圍內(nèi)，并且CaO在（10%-60%）之間變化。

圖 2 a）三元圖B）BMWA的火山灰活性測試

圖 3 BMWA中的SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO組成

文獻報告了未處理的BMWA中存在三種類型的顆粒，角形顆粒、粗糙顆粒和不規(guī)則顆粒，如圖4（a）（b）所示。觀察到BMWA在SEM中顯示出有角和粗糙紋理的顆粒。角形形狀提供更好的互鎖，粗糙的表面紋理確保與水泥漿的良好機械結(jié)合。BMWA經(jīng)歷了干磨和濕磨過程，如圖10（c）-（e）所示。濕磨灰表現(xiàn)出水合的跡象，表明水合反應發(fā)生在研磨過程中。由于有角和不規(guī)則的顆粒，混合水泥比OPC消耗更多的水，并降低了和易性。

圖 4 BMWA的SEM圖像

與骨水泥相比，BMWA具有最小的比重，導致更高的粉末體積，顯著影響骨水泥漿的稠度。觀察到BMWA混合水泥的稠度值增加。30%BMWA替代漿體的稠度值比對照漿體的稠度值增加了近22%。稠度的增加主要是由于以下原因：i）BMWA的高粉末體積，其需要更多的水用于潤滑；ii）可能是BMWA的高多孔性質(zhì)，其吸收更多的水。

BMWA的有角度和粗糙紋理的顆粒傾向于增加需水量，從而增加凝結(jié)時間。但對于堿含量較高的BMWA，由于存在高水平的堿（9%），BMWA水合速度更快，縮短了誘導期并縮短了水泥漿的凝固時間。研究結(jié)果還提到，重金屬對凝固時間有實質(zhì)性影響：提到鉛的影響對凝固時間有不利影響；Cr、Ni和Zn的影響在較低濃度下對凝固的影響較??；在高Cr濃度下，水泥石的凝結(jié)和水化反應速率增加。另一方面，Zn延遲凝固和水合。高Ni含量的摻入沒有顯著影響。Cu和Pb化合物的存在抑制了凝固過程，并導致凝固時間增加。圖5示出了IST的變化，并表明凝固時間延遲并縮短了IST。圖6顯示了FST的變化，并說明隨著BMWA的水泥替代水平的增加，F(xiàn)ST也比對照混合物增加得更多。

3.3.1 砂漿

BMWA顆粒具有棱角和粗糙紋理，這會降低可加工性并增加需水量。添加BMWA時需水量的增加可歸因于其高孔隙率，導致水泥和BMWA顆粒之間的摩擦。在混合物中使用BMWA之前，將其在球磨機中研磨3小時，并在700 ° C下在加熱爐中加熱。比較了砂漿中有和沒有處理（化學處理）和納米二氧化硅的BMWA。結(jié)果表明，經(jīng)處理的BMWA比未經(jīng)處理的BMWA更能提高坍落度。BMWA被用于替代水泥時，隨著BMWA的加入，流動值降低。這是因為灰中大量未燃燒的碳會導致水灰比降低，導致流動性降低。此外，研究表明，煅燒的BMWA的流動值與水泥的流動值相似，這可以歸因于熱處理引起B(yǎng)MWA的粒度增加，從而導致流動性相當。

圖 5 BMWA對初凝時間變化的影響

圖 6 BMWA對終凝時間變化的影響

3.3.2.混凝土

如圖7所示，當添加BMWA作為水泥和砂的替代物時，混凝土的工作穩(wěn)定性顯著降低。利用BMWA作為砂的替代物。結(jié)果表明，摻量為10%和20%的BMWA混凝土的坍落度分別下降了28%和55%，這是由于BMWA吸水率高，降低了混凝土的工作性。此外，BMWA顆粒在混合過程中比天然細骨料表現(xiàn)出更大吸水能力。BMWA顆粒的粗糙紋理加強了互鎖機制，降低了滾珠效應。當用BMWA代替水泥時，混合物的和易性隨著BMWA的增加而降低。BMWA顆粒的棱角性和多孔性是導致可加工性下降的原因。

圖 7 BMWA對混凝土坍落度損失的影響

BMWA混合砂漿可以將其抗壓強度提高到10%的水泥替代水平。雖然BMWA的加入提高了混合混凝土的抗壓強度，但超過BMWA水泥的最佳替代閾值會導致膠凝混合物的抗壓強度下降。在這些混合物中，高的抗壓強度歸因于波特蘭水泥的持續(xù)水化和波特蘭水泥中焚燒爐灰與氫氧化鈣之間的火山灰反應。這種強度的弱發(fā)展可能歸因于其低二氧化硅和氧化鋁含量，這導致水泥基質(zhì)中的硅酸鋁水化相形成不良。此外，BMWA混合試樣的強度降低也可能是由于BMWA的吸收性質(zhì)。圖8示出了各種BMWA對混合混凝土在固化28天后的抗壓強度的影響，隨著BMWA用量的增加，混凝土強度降低.養(yǎng)護28天的混凝土樣品顯示強度降低26%-37%。

圖 8 BMWA對混凝土抗壓強度變化的影響

抗壓強度的降低指出了研磨和熱處理的重要性。更細的粒度提供更多的成核位點，從而有助于提高強度。相比之下，由于CSH凝膠形成濃度低和缺乏火山灰活性，提高BMWA作為最佳水泥替代物的抗壓強度較低。盡管與對照混凝土相比，5%的BMWA具有最高的強度，但10%的BMWA被認為是最佳的，因為BMWA顆粒的微填料效應也通過圖9得到證實。圖9示出了具有不同BWMA含量的混凝土的SEM圖像?；炷林?% BMWA的SEM分析表明，結(jié)構(gòu)變得更致密，空隙更少。在水化反應過程中形成致密結(jié)構(gòu)和CSH，提高了混凝土試件的抗壓強度。當比較5%BMWA與10%BMWA的SEM分析時，注意到略微多孔且不太致密的結(jié)構(gòu)。此外，在10%BMWA中鈣礬石排列更多，這解釋了CSH凝膠形成少于對照混合混凝土。BMWA的量的增加導致CSH凝膠的不充分附聚和單硫鋁酸鹽晶體的濃度降低，最終阻礙水合過程，導致較弱的抗壓強度。

圖 9 在28天時，0、5%、10%和20%BMWA的混凝土的SEM圖像

（1）BMWA可以成功地用于砂漿和混凝土。少量的BMWA顯示出火山灰性，使其成為用作水泥或砂的部分替代品的合適材料。由于BMWA顆粒的棱角、粗糙度和多孔性，在混合物中使用BMWA降低了可加工性，導致需水量增加。

（2）凝結(jié)時間受BMWA摻加的影響很大。BMWA中SiO2和Al2O3含量較高時，漿體的凝結(jié)時間延長，堿含量較高時，漿體的凝結(jié)速度加快。

（3）由于BMWA的加入，直到它們的最佳替代水平，抗壓強度提高。觀察到5%的最佳水平用于水泥替換。然而，對于砂替代物，發(fā)現(xiàn)5%至15%的劑量水平對于最大化混合混凝土的機械性能是理想的。