全再生骨料路面砖的制备与性能研究

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建筑废弃物的资源循环再利用是固体废弃物治理的重点和难点,将建筑垃圾破碎转化为再生骨料具有污染小、操作简单、处理效率高等优势。再生骨料价格低廉,可作为再生路面砖、再生透水砖等道路原料,但其存在吸水率高、成分复杂、表面旧砂浆层难去除等特征。在生产工艺相同条件下,再生骨料砖较天然骨料砖表现出力学强度低、易腐蚀等性能缺陷,严重限制其应用前景。针对于此,本研究基于多因素试验对全再生骨料路面砖(Recycled aggregate pavement brick,RAPB)原料组成和制备工艺进行优化,研究了水胶比、骨料细度模数、骨胶比、成型压力、养护方式对RAPB力学性能的影响。研究了不同水玻璃(硅酸钠)模数、浓度、浸泡时长条件下,再生骨料物理性能变化规律。在最优水玻璃参数条件下,研究了水胶比、骨胶比、成型压力、养护方式对全预处理再生骨料路面砖(Pretreated recycled aggregate pavement brick,PRAPB)力学性能影响。使用扫描电子显微镜(SEM)和全自动压汞仪等设备,探究了原料配比和制备工艺对RAPB与PRAPB孔结构和微观形貌的影响。本研究取得的主要成果如下:(1)标准养护条件下,随水胶比增大,RAPB力学强度先上升后下降;随骨料细度模数上升,RAPB力学强度先上升后下降;随骨胶比增大,RAPB力学强度降低;随成型压力增大,RAPB力学强度增大,成型压力超过90k N时,强度增长速率降低。不同养护方式的RAPB力学强度排序:养护3d龄期时,蒸汽养护80°C>蒸汽养护70°C>蒸汽养护60°C>标准养护;养护龄期7d时,蒸汽养护70°C>蒸汽养护60°C>蒸汽养护80°C>标准养护;养护龄期28d时,标准养护>蒸汽养护60°C>蒸汽养护70°C>蒸汽养护80°C。最佳配比及制备工艺条件为:水胶比0.50,骨料细度模数2.73,骨胶比2.9,成型压力90k N,养护条件为标注养护,此时RAPB的28d抗折强度为6.8MPa,抗压强度为25.8MPa,可达到再生骨料路面砖MU25等级强度标准。(2)随着水玻璃浓度、浸泡时间增加,再生骨料的吸水率、压碎指标减小,表观密度增大。最佳水玻璃参数为模数3.3、浓度6%、浸泡6h,在此条件下再生骨料的压碎指标为12.4%、吸水率为5.2%、表观密度为2748kg/m~3。扫描电镜分析发现水玻璃浸泡后再生骨料表面的孔隙缺陷被硅酸凝胶填充。(3)标准养护条件下,随水胶比增大,PRAPB力学强度降低;随骨胶比增大,PRAPB力学强度降低,相较骨料未处理时降幅更缓;随成型压力增大,PRAPB力学强度增高,成型压力超过120k N时,强度增速放缓;蒸汽养护3d、7d时,随养护温度升高,PRAPB力学强度增加且均高于标准养护;龄期28d时,PRAPB力学强度排序:蒸汽养护70°C>蒸汽养护60°C>标准养护>蒸汽养护80°C。最佳配比及制备工艺条件为:水胶比0.40,成型压为90k N,骨胶比为2.9,养护方式为70°C蒸汽养护,此时PRAPB28d的抗折强度为9.6MPa,抗压强度为34.6MPa,可达到再生骨料路面砖MU30等级强度标准。(4)冻融循环次数大于25,RAPB与PRAPB的强度损失率加速上升;再生骨料经水玻璃预处理后,RAPB的抗冻能力提升;PRAPB强度损失率满足严寒地区使用标准;RAPB强度损失率满足寒冷地区使用标准;RAPB的防滑性优于PRAPB,二者的路面抗滑值均能满足相关规范要求。
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