再生砼砖混合集料破碎分形规律与路面基层或底基层用集料级配确定方法

发布时间：2020-10-27 15:13

　　 我国快速的城市化进程产生了大量拆建建筑垃圾。根据相关统计,中国每年产生建筑垃圾总量约为10亿吨。处置建筑垃圾的通常做法是露天堆放或埋填,由此产生的垃圾围城或引发的二次污染严重威胁着城市环境与人体健康。如何对建筑垃圾充分利用是待解决的课题。用建筑垃圾再生集料替代天然集料应用于道路路面基层或底基层,既可补足城市道路发展对建材巨大的需求缺口,同时可以提高建筑垃圾再利用产品的性价比,是建筑垃圾再利用的有效途径之一。我国旧建筑结构以砖混结构为主,由此产生的建筑垃圾中占比最多的组分材料是废弃混凝土和粘土砖。研究废弃混凝土和粘土砖,特别是废弃粘土砖的再生利用对于建筑垃圾资源化意义重大。目前,再生砼砖混合集料破碎特性研究较少,仍无明确结论可循。再生混凝土集料与再生粘土砖集料之间物理和力学性质差异悬殊,混合破碎过程中二者相互作用关系目前尚难以确定。此外,再生混合集料替代天然集料应用于路面基层或底基层中,必须考虑相应级配和挤压破碎以满足密实度的要求。本文利用太原某高校教学楼的拆迁建筑垃圾,预处理后选择同一粒径再生粘土砖粗集料和再生混凝土粗集料按不同组分比例混合后进行破碎试验。通过改变破碎前材料强度、粒径大小、组分比例、竖向压力等条件变量,测定破碎筛分后各级砖、砼组分集料质量变化,并引入分形几何思想对试验结果进行了分析,提出由破碎试验确定分形维数,再由分形维数确定级配的方法。具体研究成果可概括为以下几点:(1)探讨了材料强度、破碎前粒径、组分比例和竖向压力对混合集料破碎特性的影响规律。建筑垃圾混合集料的破碎过程可利用分形几何进行表述,分形维数是反映混合集料破碎的客观指标。进一步确定了使混合集料破碎分形维数满足物理学含义所需的最低能级条件。(2)探讨了材料强度、碎前粒径、组分比例对分形维数的影响规律。材料强度和再生混凝土掺入量与分形维数存在负相关性,碎前粒径与分形维数存在正相关性。(3)探讨了再生混凝土掺入量对压碎指标、样品竖向变形和各级筛余量之间的关系。混合集料破碎过程中相互挤压存在“舍弱护强”的破碎模式,再生粘土砖集料优先破碎,对再生混凝土集料进行保护,从而降低了再生混凝土集料的破碎。(4)建立了通过对再生混合粗集料进行破碎试验确定分形维数,进而求得分形级配并绘制级配曲线的一般方法。该方法对于再生砼砖混合集料应用于路面基层或底基层具有重要意义,为相关工程实践提供了理论依据与方法指导。(5)通过与规范推荐级配上下限进行对比分析,综合考虑级配结果与粘土砖限制性要求,给出道路路面基层或底基层应用再生砼砖混合集料时再生粘土砖集料的掺量限值,一级公路再生粘土砖掺量不应超过20%,二级公路再生粘土砖掺量不应超过25%。
【学位单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414;X799.1
【部分图文】：

图 1.1 技术路线图章小结本章介绍了建筑垃圾资源化利用的研究背景，梳理分析了国内外学者近年对生利用的研究成果。在此基础上，阐述了再生砼砖混合集料破碎特性研究的一步说明了课题研究内容，确定了关键技术路线。

破碎试验以颗粒粒径d ≥ 4.75mm的再生砼砖混合粗集料为研究对象。通过改变前粒径大小、混合比例、竖向压力和材料强度等参数变量，测定再生混合集料在破分、分拣后各级筛上粘土砖质量、混凝土质量以及二者总质量，并测量破碎试验集料竖向形变值，为后续试验结论提供支持。 材料选择与试样制备破碎试验所用建筑垃圾取自山西太原某高校砖混结构拆迁楼。对原始建筑垃圾材和杂质后，按组分不同进行人工分拣，选择出再生粘土砖块和再生混凝土块如图示。将再生粘土砖块和再生混凝土块分别通过鄂式破碎机（图 2.2 所示）进行机。鄂式破碎机最大功率 3.5kW，进料粒径≤120mm，出料粒径 4-45mm。考虑破仪承压试筒（内径 d=150mm）的侧限约束作用，试验所用集料粒径均小于 30mm

破碎试验以颗粒粒径d ≥ 4.75mm的再生砼砖混合粗集料为研究对象。通过改变前粒径大小、混合比例、竖向压力和材料强度等参数变量，测定再生混合集料在破分、分拣后各级筛上粘土砖质量、混凝土质量以及二者总质量，并测量破碎试验集料竖向形变值，为后续试验结论提供支持。 材料选择与试样制备破碎试验所用建筑垃圾取自山西太原某高校砖混结构拆迁楼。对原始建筑垃圾材和杂质后，按组分不同进行人工分拣，选择出再生粘土砖块和再生混凝土块如图示。将再生粘土砖块和再生混凝土块分别通过鄂式破碎机（图 2.2 所示）进行机。鄂式破碎机最大功率 3.5kW，进料粒径≤120mm，出料粒径 4-45mm。考虑破仪承压试筒（内径 d=150mm）的侧限约束作用，试验所用集料粒径均小于 30mm
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本文编号：2858690