废弃混凝土再生骨料及其强化工艺对水泥基再生材料抗压性能影响的研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangtao707382332
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随着我国建筑行业持续稳定的发展,大量的建筑垃圾不断生产出来,极大的提升了我国的环保压力。建立健全建筑垃圾回收利用生态产业,才能有效缓解这种压力。当前,再生骨料的品质较差是建筑垃圾回收利用面临的一个亟需解决的问题。本文通过结合再生骨料基本物性,分析强化工艺对再生骨料及水泥基再生材料的影响,探索后续再生骨料的强化方向。本文采用颚式破碎机与反击式破碎机将废弃混凝土破碎成两种再生骨料,对这两种骨料的颗粒密度、表观密度、堆积密度、压碎值和吸水率进行测量,并对再生骨料的圆形度和分形维数等进行分析,通过颗粒密度与表观密度关系计算了两种再生骨料的开孔率和硬化砂浆体积含量,进一步根据再生骨料(RCA)与天然骨料(NCA)颗粒密度差异对水泥基再生材料的配合比设计使用的公式进行了修正。针对RCA与NCA骨料的开孔(毛细孔和裂缝)差异,采用纳米二氧化硅(NS)分散液和硅酸钠(SN)溶液浸泡RCA填充开孔进行强化,通过结合基础物性数据、扫描电镜(SEM)表征结果和X射线衍射(XRD)表征试验等分析测试数据,探讨强化工艺对再生骨料的影响。最后,结合修正的配合比计算公式,将强化后骨料制备成水泥基再生材料,对其抗压强度开展测试对照分析。本文主要获得以下结论:(1)通过结合国标《建筑用卵石,碎石》(GB/T14685-2011)对反击破再生骨料(IRCA)和颚破再生骨料(JRCA)的基础物性进行测试,发现IRCA的吸水率、压碎值、堆积密度、表观密度等基础物性全面优于JRCA;IRCA骨料的破碎程度更高,JRCA的粗骨料转化率更高。进一步的,对IRCA和JRCA的颗粒密度、开孔率、硬化砂浆附着率和堆积孔隙率进行测试计算,发现造成两种骨料物性差异的原因是大开孔率的砂浆附着含量不同。另外,通过对IRCA和JRCA进行图像采集并开展分析,发现IRCA的圆形度、分形维数性能都优于JRCA。最后,考虑到RCA与NCA的颗粒密度差距较大,本论文将配合比设计中砂率进行修正,修正公式为:Sp=Sp’·(ρnk/ρrk)(ρnk为NCA的颗粒密度,ρrk为RCA的颗粒密度)。(2)NS强化再生骨料基础物性结果表明,NS强化对再生骨料的开孔填充效果不大。通过对强化再生骨料表面的SEM和XRD表征,发现NS强化可以在骨料表面分布一层较为松散NS团聚颗粒层。通过对NS强化水泥基再生材料的抗压测试,发现0.5wt%NS分散液浸泡再生骨料6h制备的水泥基再生材料7天抗压强度提升效果最好,提升了 18.8%,1wt%NS分散液浸泡再生骨料4h制备的水泥基再生材料28天抗压强度较未强化组提升效果最好,提升12.8%。通过有效作用比试验,发现当有效作用比在0.165%—0.227%范围内时,7天抗压强度提升明显;当有效作用比在00.165%—0.298%范围内时,28天抗压强度提升明显。结合水泥基再生材料的SEM表征结果,NS强化水泥基再生材料抗压强度提升的原因是其能够有效减小再生骨料与新砂浆的界面缝隙。(3)SN强化再生骨料基础物性测试表明,SN强化可以通过填充再生骨料的开孔来改善再生骨料的吸水率、颗粒密度和压碎值等基础物性。通过SN强化再生骨料并通过SEM对其微观形貌进行表征,发现SN强化可以降低再生骨料表面的粗糙程度,使骨料表面更光滑。通过对SN水泥基再生材料的抗压强度测试表明SN强化可以较大提升水泥基再生材料7天抗强度,提高量随SN质量分数增加呈现先增加后减少的趋势,当SN溶液浓度质量分数2wt%-4wt%时,水泥基再生材料28天抗压强度也有较明显的提升。结合SN强化再生骨料与相应水泥基再生材料的SEM表征结果,当达到5wt%SN强化RCA的光滑程度时,RCA与新硬化砂浆的界面缝隙变大,致使水泥基再生材料28天抗压强度出现负增长。对比NS强化研究,发现其造成强化的原因并不相同,NS强化对骨料表面改性,SN强化主要是通过改善骨料基础物性。
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