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        回收廢棄混凝土骨料硫酸處理與粉煤灰的性能及可行性研究

        2018-11-26 09:11:04王正一吳真鐘劉浩薔蘇子章冉光花
        四川水泥 2018年11期
        關(guān)鍵詞:混凝土實(shí)驗(yàn)

        王正一 吳真鐘 劉浩薔 蘇子章 冉光花

        (西北民族大學(xué)土木工程學(xué)院, 甘肅 蘭州 730000)

        0 前言

        近些年來我國每年因新建、換修和報(bào)廢等產(chǎn)生的建筑垃圾已經(jīng)達(dá)到上億噸,其中廢棄混凝土骨料占建筑垃圾的比重相對(duì)較大。廢棄建筑垃圾堆放面積需求很大,處理方式比較單一,代價(jià)較大,費(fèi)用也十分昂貴。

        歐美、日本等部分國家的建筑垃圾資源化利用已達(dá)到較高水平,我國建筑垃圾資源化利用意識(shí)薄弱,利用率不足 10%。隨著時(shí)代的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,回收并利用廢棄混凝土已經(jīng)刻不容緩,以求達(dá)到資源合理化利用、合理化分配。

        該研究正是針對(duì)這一問題提出一個(gè)相對(duì)較科學(xué)合理的解決方案,回收廢棄混凝土骨料經(jīng)濃硫酸處理制備礦物添加劑混凝土。將廢棄混凝土骨料篩分出粒徑在 4.75mm—20mm的顆粒,用濃度為1mol/L的濃硫酸完全浸泡不同時(shí)間,在相對(duì)濕度90%,溫度20℃左右環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天,之后研究其性能和細(xì)微結(jié)構(gòu)并分析可行性。

        1 實(shí)驗(yàn)

        1.1 原材料

        (1)普通硅酸鹽水泥:由硅酸鹽水泥熟料,5%—20%的混合材料及適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,強(qiáng)度為42.5MPa。

        (2)廢棄混凝土骨料:混凝土骨料來源于C30強(qiáng)度的廢棄混凝土梁,先后經(jīng)過人工、機(jī)器破碎,之后進(jìn)行篩分4.75mm—20mm的骨料顆粒以作骨料原材料。

        (3)砂:河砂,細(xì)度模數(shù)介于2.2—3.1之間的中砂。

        (4)Ⅱ級(jí)粉煤灰:燒失量<8%,SO3含量<3%。

        (5)水:未經(jīng)處理的自來水,PH=7.2左右的水。

        (6)濃硫酸:濃度為1mol/L的濃硫酸。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        (1)廢棄混凝土骨料處理

        以強(qiáng)度為30MPa廢棄混凝土梁為原料,先由人工破碎,后經(jīng)破碎機(jī)破碎。篩分并保留所需粒徑大小的骨料,均分為A、B、C三組,用濃度為1mol/L的濃硫酸浸泡3d、7d和14d。

        (2)再生粉煤灰添加劑混凝土的制備

        按照標(biāo)準(zhǔn)C30強(qiáng)度的混凝土的配合比經(jīng)行制備,加入適量粉煤灰,將制好的混凝土編號(hào),放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室24h,脫模后在相對(duì)濕度90%,溫度20℃左右環(huán)境下標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天。

        2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

        表1 不同浸泡天數(shù)混凝土28d抗壓抗折強(qiáng)度表

        表1是廢棄混凝土骨料濃硫酸處理不同天數(shù)后28d抗壓抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果表,圖1是電鏡下的表觀結(jié)構(gòu)圖,對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行原因分析,原因如下:

        1、再生骨料孔孔隙率較大,在單軸抗壓和抗折時(shí)容易形成應(yīng)力集中現(xiàn)象;2、由于再生骨料與新舊砂漿之間存在較為薄弱的粘結(jié)區(qū)域;3、再生骨料的強(qiáng)度本身較天然骨料低。4、粉煤灰的摻入,提高了再生混凝土的強(qiáng)度,摻入骨料中的效果明顯。在水膠比0.46的試驗(yàn)中,摻入粉煤灰再生混凝土立方體強(qiáng)度和軸心抗壓強(qiáng)度加均提高了 6%。5、骨料和膠凝材料接觸處的孔洞數(shù)目較多,裂縫逐漸形成和發(fā)展。正常情況下骨料與漿體界面粘結(jié)得較好,表面密實(shí)、完整,僅有毛細(xì)管孔和少量的毛細(xì)裂縫存在,見圖1。6、在養(yǎng)護(hù)28d后骨料與膠凝材料接觸面區(qū)由于水化作用和礦物的脫水,致使?jié){體收縮產(chǎn)生許多大小不一的孔洞,導(dǎo)致骨料與膠凝材料接觸面粘結(jié)比較薄弱,7、由于骨料的膨脹和漿體的收縮,在膠凝材料接觸面區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力,使骨料與膠凝材料接觸面區(qū)產(chǎn)生裂縫。8、抗壓與抗折實(shí)驗(yàn)時(shí),收到外力作用的骨料與膠凝材料接觸面粘結(jié)進(jìn)一步弱化,骨料與漿體間的裂縫迅速擴(kuò)展,骨料破壞比較嚴(yán)重,抗壓與抗折性能下降。

        圖1 B組電鏡500倍下的表觀結(jié)構(gòu)

        3 可行性分析

        該實(shí)驗(yàn)制備的混凝土強(qiáng)度較標(biāo)準(zhǔn)混凝土地,適用性較廣,可用于力學(xué)強(qiáng)度較低的環(huán)境,節(jié)約成本,實(shí)現(xiàn)資源的可回收利用,提高資源化利用率,為我國大量建筑垃圾分擔(dān)壓力,該項(xiàng)目具有一定的可行性。

        4 結(jié)論

        廢棄混凝土回收制備再生混凝土有著較好的前景和優(yōu)勢(shì),但是在其力學(xué)性能方面,仍然還存在著一些缺陷。再生混凝土對(duì)實(shí)現(xiàn)混凝土的循環(huán)利用和保護(hù)環(huán)境有著非常重要的意義。再生混凝土的強(qiáng)度有所下降,粘結(jié)作用較低,強(qiáng)度較標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度下降了7—8MPa,但也有其自身的優(yōu)勢(shì),該方面的研究將會(huì)大力進(jìn)行。

        [1]祝庭,沙東.再生混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究[J].磚瓦,2017(09):18-20.

        [2]蔡瑞金,陳小翡.再生混凝土力學(xué)性能的制備影響因素研究[J].工程技術(shù)研究,2017(04):96-97.

        [3]陳峰,伍凱,南洋,張鵬,張賀.混合再生骨料混凝土基本力學(xué)性能研究[J].四川建筑科學(xué)研究,2016,42(04):93-97.

        [4]錢在茲,吳慧.混凝土高溫后的掃描電鏡實(shí)驗(yàn)研究[J].福州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1996(S1):36-40.

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