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再生骨料改性及其混凝土制备工艺研究

赵智慧  
【摘要】:在许多国家和地区,建筑垃圾的堆放已经造成严重的社会、经济和生态问题,解决这一问题的最有效途径之一是制备再生混凝土。废弃混凝土在解体、破碎的过程中其内部可产生大量微裂缝,造成所制备的再生集料孔隙率高,吸水性大,强度低。同时,再生混凝土具有的独特双层界面过渡区结构,造成再生混凝土的应用只能局限于铺垫路基和基础回填等低级领域。为了提高再生混凝土性能,扩大其应用领域,本论文对再生骨料进行有效的活化和强化,并提出了一种新的再生混凝土制备工艺。 采用硫铝酸盐水泥作为再生骨料活化剂,建立再生粗骨料的裹浆理论和技术体系,采用多种改性浆液并控制裹浆厚度对再生骨料和再生混凝土进行改性;研究再生细骨料替代率对再生细骨料砂浆力学性能的影响以及改性再生细骨料砂浆的抗渗、抗硫酸盐侵蚀性能;研究采用改性骨料结合本文提出的三次搅拌工艺制备混凝土的力学性能、抗冻性及微观结构;分析废旧混凝土回收利用的综合效益,为再生混凝土的开发利用提供依据。 实验研究了骨料改性、矿物掺合料及制备工艺对再生骨料、再生细骨料砂浆、再生混凝土的力学性能、抗冻性能及微观结构的影响。结果表明:改性后的骨料性能符合《建设用卵石、碎石》(GB/T14685-2011)国家标准。其中,浆体水灰比为0.8且裹浆厚度为0.035mm时对骨料的改性效果最好,裹浆过薄或过厚对再生骨料的改性效果均不好;采用硫铝酸盐水泥外掺粉煤灰对再生粗骨料改性后,制备的再生混凝土56d抗压强度达70MPa;硫铝酸盐水泥外掺30%粉煤灰浆液改性再生细骨料效果最好,其砂浆的28d抗压强度增幅达34.8%,采用水玻璃作为浆液,其砂浆的28d抗压强度增幅也达32.4%。改性后砂浆的强度损失率明显降低,抗硫酸盐侵蚀及抗渗性能提高;Kong DY采用三次制备工艺(IM)成型再生混凝土的28d抗压强度比二次制备工艺(DM)提高8.4%,采用本文提出的制备工艺TM比传统的二次制备工艺(DM)提高了19%;对矿物掺合料的研究表明,配合比设计中单掺矿渣的效果优于矿渣、硅灰复掺;DTA结果显示Ca(OH)2的吸热峰面积减小,表明制备工艺(TM)以及矿渣的掺入可以使水化产物中Ca(OH)2相显著减少,C–S–H凝胶相显著增加;TM结合改性骨料制备的再生混凝土的28d抗压强度比三次制备工艺(IM)成型混凝土强度提高了25%;混凝土界面的SEM结果表明,与普通混凝土的界面相比,TM-骨料改性组再生混凝土新界面的密实性较好;对能谱中的元素进行定量分析,再生混凝土界面区的Si元素和Ca元素比重降低,表明骨料改性以及改变制备工艺可以减少了氢氧化钙富集,生成更多的C-S-H凝胶及钙矾石,增强再生混凝土的界面结合力。


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