辅助性材料修复的再生粗骨料混凝土物理力学性能研究

发布时间：2018-10-25 14:00

【摘要】：伴随着银川市城市建设发展建筑垃圾数量迅速增加,为实现建筑业向可持续化、绿色化发展,本研究将建筑垃圾分离,利用其中废弃混凝土部分做再生粗骨料,同时考虑宁夏工业废灰、废渣量较大,将辅助性材料粉煤灰、矿粉加入以节约水泥用量并添加新型引气剂K12烷基硫酸钠调整再生混凝土性能,进一步实现环境与资源协调发展。本文以试验研究为基础,重点以宁夏银川地区为例系统研究了再生粗骨料的基本物理力学性能,以正交试验选择再生粗骨料混凝土的最优配合比,在此基础上分析环境因素对再生混凝土耐久性的影响并进行试验研究。另外根据损伤理论建立了再生粗骨料混凝土单轴受力损伤模型并对其进行了验证,最后对宁夏地区建筑垃圾综合有效利用提出措施建议,主要研究内容包括：首先深入调查了再生混凝土国内外研究现状及未来发展趋势及对再生骨料生产中建筑垃圾的分离、破碎工艺,分类标准,衡量指标等,在此基础上提出了本研究适宜生产工艺及所适用技术标准；选取银川地区有代表性的拆除旧楼梁柱、实验室废弃试块等为材料做了再生粗骨料性能试验,同时提出了本次研究中再生粗骨料采用人工分离破碎方式结合物理强化方式水冲洗、二次搅拌工艺和化学强化方式及添加阴离子表面活性剂来改善再生混凝土性能,阴离子表面活性剂K12烷基硫酸钠的使用属于本研究创新,研究显示它对改善再生混凝土耐久性抗冻融破坏、抗渗有良好促进作用。其次选取水灰比、粗骨料、粉煤灰、矿粉掺量五因素四水平的正交试验方案,通过再生粗骨料混凝土的塌落度、立方体抗压强度进行测试和分析,综合考虑强度和经济环境效益优化确定了配合比及获得了最佳正交组合为A2B2C3D2E3,即水灰比0.32,再生粗骨料掺量40%,粉煤灰掺量20%、矿粉掺量10%。影响因素依次为：水胶比、再生粗骨料掺量、矿粉、粉煤灰。试验结果显示再生粗骨料混凝土力学性能如抗压强度、弹性模量均低于同等强度的天然骨料混凝土。且由于再生粗骨料高吸水性存在,拌制中需水量大于天然骨料混凝土。然后提出了环境因素对再生混凝土耐久性损伤模型,以该模型为基础通过各项耐久性试验测试各组混凝土的抗渗性、抗冲耐磨性、抗硫酸盐侵蚀性、收缩性、抗冻融循环性、抗碳化性,在试验基础上对再生混凝土性能做了系统对比、分析评价。通过实验得出：再生粗骨料混凝土抗渗性能达到P10要求,抗冲耐磨性能能够满足一般混凝土工程对抗冲耐磨性的要求,收缩率略大于普通混凝土,抗硫酸盐侵蚀能力较好,能够满足普通混凝土抗渗性的要求,抗冻融循环性能明显低于普通混凝土；加入引气剂K12烷基硫酸钠后明显改善了再生混凝土抗冻、抗渗性能,对再生混凝土抗冲耐磨性能、后期收缩有适当提高。针对再生骨料、再生混凝土微观结构、孔隙裂缝内部损伤、水泥石界面及界面过渡区的粘结状况进行测试,分析微观组成、界面特点、损伤特征,从微细观层次上对天然骨料混凝土与再生混凝土进行对比研究。观察粉煤灰、矿粉、K12烷基硫酸钠对再生混凝土骨料-水泥石界面的改善状况。然后在系统研究损伤理论基础上提出单轴受力条件下损伤本构模型,通过试验分析对比了模型和试验的差异,结果表明所建模型在单轴压缩试验的应力应变曲线上升段可较好地模拟再生混凝土单轴受力条件下应力-应变关系,下降段则有一定偏差,有待进一步完善研究。最后本文对宁夏地区建筑垃圾综合有效处理及再生粗骨料系统有效利用做了技术评价,并从理论角度提出解决该问题的有效途径。
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【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU528

【参考文献】