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        廢塑料在景觀砂漿中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)性分析

        2021-09-10 09:06:00李永紅淮南市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額站安徽淮南232001
        安徽建筑 2021年9期
        關(guān)鍵詞:景觀

        李永紅 (淮南市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額站,安徽 淮南 232001)

        1 引言

        在國家大力推進(jìn)節(jié)能減排和“綠水青山”建設(shè)的背景下,廢棄物的資源化利用和天然砂石替代品的開發(fā)成為建筑行業(yè)所要面臨的重要課題。廢塑料因產(chǎn)量巨大,不易降解,易產(chǎn)生毒害產(chǎn)物,對生態(tài)環(huán)境影響顯著,如何有效處置和利用廢塑料受到了廣泛的關(guān)注。

        國內(nèi)外學(xué)者研究表明,可采取塑料顆粒取代部分天然砂石制備廢塑料基混凝土或砂漿,不僅可實(shí)現(xiàn)規(guī)?;{廢塑料巨大存量,還能一定程度緩解砂石原料緊缺問題,實(shí)現(xiàn)固廢高值資源化利用,潛力巨大。然而,研究發(fā)現(xiàn),因廢塑料力學(xué)強(qiáng)度弱于所取代砂石,且彈性模量較低,在膠結(jié)體系中僅起到了簡單充填作用,并在受力后與周邊水泥漿脫離,成為空隙占位,顯著降低所制備混凝土或砂漿的力學(xué)性能。可見,廢塑料對砂漿力學(xué)性能的影響約束了其在該領(lǐng)域中的推廣與應(yīng)用,尋找廢塑料水泥基膠結(jié)體的合適應(yīng)用方向是非常必要的。

        為此,本文提出采用廢塑料取代天然砂制備非承重景觀用砂漿,不僅避免廢塑料砂漿力學(xué)性質(zhì)差的問題,而且還可提高其延性變形能力,減輕自重,對廢塑料的資源化應(yīng)用具有重要意義。基于此,本文采用廢塑料等體積替代河砂,研究了體積替代率與砂漿強(qiáng)度的關(guān)系,為廢塑料景觀砂漿的應(yīng)用提供參考。

        2 材料與方法

        2.1 材料

        采用海螺水泥有限公司出產(chǎn)的P.O.42.5水泥,水泥性質(zhì)如表1所示。砂為普通淮河黃砂,細(xì)度模數(shù)為2.7,表觀密度2650 kg/m,水為普通自來水。塑料顆粒由浙江余姚公司生產(chǎn),密度為0.92g/cm。

        水泥的表觀密度和化學(xué)組成 表1

        2.2 配合比

        設(shè)計(jì)基準(zhǔn)組水灰比為0.45,砂含量50%,采用廢塑料等體積替代河砂,替代量分別為0、15%、30%、45%、60%、70%和100%,見表2。

        塑料砂漿配合比(g·kg-1) 表2

        2.3 試驗(yàn)方法

        將新拌塑料砂漿澆入50 mm×50 mm×50 mm的立方體試模中,并放置在溫度為(23±1)℃和相對濕度>95%的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)24 h,拆模后繼續(xù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。測試各組試塊3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度,4個試塊為一組,結(jié)果取平均值。在抗壓測試前,擦干試件表面水分,并用精密電子秤稱取試塊質(zhì)量。

        使用Sirion200型鎢燈絲掃描電子顯微鏡(SEM)研究塑料砂漿的微觀形貌,樣品達(dá)到對應(yīng)齡期時用乙醇進(jìn)行浸泡停止進(jìn)一步水化。SEM測試前,用真空泵對樣品進(jìn)行充分干燥。

        3 結(jié)果與討論

        3.1 抗壓強(qiáng)度

        圖1給出了不同替代率下廢塑料砂漿的3d、7d和28d抗壓強(qiáng)度值??傮w上看,隨著廢塑料替代河砂量的增多,砂漿的早期及長期強(qiáng)度都呈明顯的下降趨勢。砂漿的這種強(qiáng)度下降趨勢主要是由于廢塑料作為骨料強(qiáng)度遠(yuǎn)不及河砂所致。然而,盡管用塑料100%替代河砂,28d砂漿抗壓強(qiáng)度相對于對照組減少達(dá)67.3%,但仍具有8.76MPa的抗壓強(qiáng)度,具有作為景觀砂漿的潛力。

        圖1 不同替代率下廢塑料砂漿抗壓強(qiáng)度

        3.2 抗壓強(qiáng)度降低率與塑料替代率的關(guān)系

        圖2對塑料替代河砂率與砂漿抗壓強(qiáng)度降低率的關(guān)系進(jìn)行了擬合,擬合結(jié)果表明二者近似成線性關(guān)系,這也與陳海明等研究相符。比較a,b,c三條曲線可以看出,c曲線各點(diǎn)離散性最低,最具代表性。由此,可得替代率與抗壓強(qiáng)度降低率經(jīng)驗(yàn)公式:

        C=4.72+64.57r

        其中:C為砂漿強(qiáng)度降低率;

        r是塑料替代河砂率。此經(jīng)驗(yàn)公式可為廢棄塑料用作景觀砂漿提供參考。

        3.3 微觀形貌分析

        圖3為塑料砂漿28dSEM圖,其中a),b)為全河砂砂漿,c),d)塑料100%替代河砂。對比全河砂砂漿與全塑料砂漿SEM圖可發(fā)現(xiàn),以河砂作為骨料的砂漿致密性較好,電鏡圖下幾乎觀察不到裸露的河砂顆粒,說明河砂與水化產(chǎn)物能夠較好地粘結(jié)在一起。而塑料作為骨料100%替代河砂時,能夠觀察到裸露的塑料表面,且水化產(chǎn)物與塑料顆粒間觀察到一定的空隙,同時形成了較弱的界面過渡區(qū),這也是導(dǎo)致砂漿強(qiáng)度降低的原因之一。然而,塑料顆粒周圍聚集的水化產(chǎn)物也說明塑料對水化產(chǎn)物具有一定的凝聚力,具有替代河砂作為景觀砂漿骨料的潛力。

        圖3 塑料砂漿電鏡圖: a),b)替代率0%;c),d)替代率100%.

        3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

        圖4給出了3d,7d和28d不同塑料替代河砂率下砂漿試塊的質(zhì)量變化。圖中可明顯看出,隨著替代率的增大,塑料砂漿試塊質(zhì)量相對對照組明顯減小。尤其是塑料100%替代河砂時,28d砂漿試塊質(zhì)量較對照組減少40.5%,由此算出,可減少砂漿質(zhì)量899kg/m,說明塑料替代河砂作為骨料時,在具有一定的強(qiáng)度下,可大幅減小結(jié)構(gòu)自重,具有作為景觀砂漿的潛力。

        圖4 不同替代率塑料砂漿的質(zhì)量

        根據(jù)安徽省淮南市2021年第1期建設(shè)工程材料市場價格信息,42.5水泥525元/t,河砂190元/t,以替代率0%的R0組為成本價格,可推算各替代率下塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價值如圖5??砂l(fā)現(xiàn),體積替代率是影響塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價值的關(guān)鍵因素,替代率越大,經(jīng)濟(jì)價值越高。隨著替代率的增大,塑料砂漿經(jīng)濟(jì)價值從R0的0元/m逐漸提高到R100的258元/m。同時(結(jié)合圖4),塑料砂漿質(zhì)量由R0的2210kg/m降低至R100的1311kg/m。

        4 結(jié)論

        本文研究了不同替代率下廢塑料景觀砂漿的性能的抗壓強(qiáng)度與微結(jié)構(gòu)特征,得出以下結(jié)論:

        ①采用廢塑料取代天然砂會降低景觀砂漿的抗壓強(qiáng)度,強(qiáng)度降低率與廢塑料摻量近似成線性關(guān)系,但其抗壓強(qiáng)度仍能滿足景觀砂漿要求;

        ②廢塑料與水泥漿粘結(jié)力較差,存在較多空隙,形成薄弱界面;

        ③采用廢塑料取代河砂可大幅減小砂漿自重,顯著提高廢塑料經(jīng)濟(jì)價值,具有突出的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

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