石灰石粉和偏高岭土对含废弃玻璃再生混凝土力学和干缩性能影响的研究

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随着城市化进程不断推进,大量老旧建筑和路面工程被拆除重建,这一过程势必会产生越来越多的建筑垃圾。而单靠填埋或者堆放的处理方式已经不能满足日益增长的建筑垃圾处理量。且这种方式会造成土地资源的浪费,对环境也会造成污染和破坏。另一方面,钢化玻璃废弃物目前虽然有初步的回收利用,但这一过程能耗较大。研究发现,如果将建筑垃圾中的有效成分,例如混凝土、砖等进行破碎筛分后制备为再生骨料,其物理力学性能接近天然骨料。同样地,有学者将废弃钢化玻璃进行破碎筛分后,充当再生骨料用于再生混凝土中,也能够满足规范及使用要求。矿物掺合料在混凝土中的应用亦有多年研究,常见的矿物掺合料有粉煤灰、硅灰和高炉矿渣等。其对于混凝土工作性能和力学性能的改善增强作用已得到广泛的印证,但随着这些矿物掺合料的大量应用,其使用的成本却在逐年上涨,寻求新的且有效的矿物掺合料势在必行。石灰石粉有着来源广泛,粒径小,在水化反应中具有填充效应的优点,将其作为矿物掺合料的研究十分具有价值。本文将建筑垃圾和废弃钢化玻璃进行清理、选取、破碎和筛分后,分别替代粗细骨料运用于再生混凝土中,对其物理力学性能进行表征,并且利用石灰石粉和偏高岭土这两种矿物掺合料,以单掺和复掺的形式,分别对含有钢化玻璃的再生混凝土材料进行改性处理,最终得出的结论主要如下:(1)再生混凝土骨料表面存在旧的水泥砂浆,以及长期服役和制备过程中产生的细微裂缝,导致其密度小,吸水率大,压碎指标较天然骨料低。但是通过处理后,用其制作的再生混凝土能够满足使用要求。(2)再生钢化玻璃砂用于再生混凝土中,能够提高其早期抗压强度。在替换率为25%的情况下,3d抗压强度提高了7.8%。另一方面,再生钢化玻璃砂不利于再生混凝土后期强度的发展,但在25%替换率的情况下,其28d强度仅下降了2.5%。(3)石灰石粉替代水泥单掺入胶凝材料,有利于再生混凝土的早期强度,当石灰石粉替代率为10%时,再生混凝土的3d抗压强度提高了13.6%,7d抗压强度提高了18.3%。(4)偏高岭土具有较高火山灰活性的属性,其中富含铝的氧化物,能够抑制含废弃玻璃的再生混凝土中的碱骨料反应,对含废弃钢化玻璃再生混凝土的后期强度发展有利,当偏高岭土替代率为15%时,其28d强度较基准组提高了18.5%。(5)再生钢化玻璃砂相较于天然河砂而言,其对干缩变形的控制更为有利,这得益于玻璃在常温下具有较好的尺寸稳定性。另一方面,石灰石粉和偏高岭土单掺入含废弃钢化玻璃的再生混凝土中时,这两种矿物掺合料均能减少其干缩变形,但石灰石粉的效果更好。(6)石灰石粉和偏高岭土一起双掺入胶凝材料能够优势互补,使得废弃玻璃再生混凝土的微观结构更加致密。当石灰石粉和偏高岭土以各自5%的替代率一起加入胶凝材料后,其28d抗压强度较基准组提高了23.3%。综上所述,石灰石粉和偏高岭土这两种矿物掺和料复掺入胶凝材料能够改善含钢化玻璃再生混凝土的性能,使得再生混凝土的力学强度,尤其是抗压强度得到提升,同时控制因干缩带来的变形,这对于建筑垃圾、废弃钢化玻璃和石灰石粉等固体废弃物在建筑工程方面的回收利用有积极的意义。
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