發(fā)布時(shí)間：2017-09-25 15:45

  本文關(guān)鍵詞：拆除混凝土再生細(xì)骨料的改性與應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 再生細(xì)骨料 CO_2養(yǎng)護(hù) 微生物礦化 外加劑

【摘要】：將拆除混凝土加工成再生骨料用于再生混凝土的制備不僅解決了環(huán)境污染問題,也實(shí)現(xiàn)了資源再利用。與天然骨料相比,再生骨料存在大量微細(xì)裂紋、壓碎指標(biāo)值高、吸水率大、微粉含量高,利用其制備的再生水泥制品的力學(xué)性能與耐久性會(huì)顯著降低。為改善再生混凝土和再生砂漿性能,再生骨料強(qiáng)化是有潛在應(yīng)用前景的方法,本文通過對(duì)比強(qiáng)化前后骨料吸水率、再生膠砂需水量比和強(qiáng)度比以及再生砂漿水膠比、保水率、稠度損失和抗壓強(qiáng)度等基本性能,分別評(píng)價(jià)了CO2養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化和微生物礦化強(qiáng)化再生細(xì)骨料的改性效果,并探索了各強(qiáng)化方法中試驗(yàn)因素的影響。同時(shí)利用掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀、熱重法、壓汞法等微觀分析探究改性原理。此外,在再生細(xì)骨料未經(jīng)任何處理的條件下,本文通過復(fù)摻多種外加劑以改善再生砂漿基本性能,并確定了適用于再生砂漿的專用復(fù)合外加劑的最優(yōu)配方。CO2養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化再生骨料是近年出現(xiàn)的新方法,強(qiáng)化的效果及其影響因素尚不清楚。此外,已有的文獻(xiàn)報(bào)道基本上均采用存放時(shí)間較短的廢棄混凝土制備再生骨料,這種骨料可碳化物質(zhì)含量較多,碳化效果較好。但是實(shí)際工程中常常會(huì)遇到存放時(shí)間較長(zhǎng)的再生骨料,骨料中可碳化物質(zhì)含量極少�？紤]到本文所用拆除混凝土再生細(xì)骨料的可碳化物質(zhì)含量較低,本文提出通過外加鈣源提高可碳化物質(zhì)含量的方法,以增強(qiáng)碳化養(yǎng)護(hù)效果,并探索了各因素對(duì)碳化效果的影響,最終確定了最優(yōu)碳化方案。本文試驗(yàn)條件下,加鈣碳化養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化存放時(shí)間較長(zhǎng)的拆除混凝土再生細(xì)骨料是可行的,CO2養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化再生細(xì)骨料的最優(yōu)處理?xiàng)l件是：碳化在混凝土碳化試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行,外加鈣源為氫氧化鈣,摻量為0.01-0.05mo1/kg,CO2濃度為70%,骨料含水率約5%,碳化溫度為25℃℃。經(jīng)最優(yōu)條件處理后,碳化產(chǎn)物碳酸鈣可有效填充骨料表面裂紋,降低再生細(xì)骨料的孔隙率。與原狀再生細(xì)骨料相比,骨料吸水率降低62%,再生膠砂需水量比由1.17降至1.06,強(qiáng)度比由0.95增大到1.04。與原狀再生細(xì)骨料M10砂漿相比,由最優(yōu)條件處理的再生細(xì)骨料配制的砂漿需水量減小,稠度損失由50.0%降至28.8%,28d抗壓強(qiáng)度無明顯變化但較天然砂漿提高近21%-26%。微生物礦化同樣是強(qiáng)化再生骨料的新方法,目前尚未見微生物礦化處理再生細(xì)骨料的研究報(bào)道。本文擬采用含不同鈣源的微生物培養(yǎng)液振蕩浸泡處理再生細(xì)骨料,研究微生物礦化處理對(duì)再生混凝土細(xì)骨料性能和再生砂漿性能的影響。在本文試驗(yàn)條件下,微生物礦化方法可以有效改善再生細(xì)骨料性能和再生砂漿性能,且最優(yōu)處理?xiàng)l件是：選用巴氏生孢八疊球菌,在由牛肉浸膏和蛋白胨配制的培養(yǎng)基中培養(yǎng),培養(yǎng)24h后放入適量再生細(xì)骨料繼續(xù)振蕩浸泡3～6h,后加入氯化鈣和尿素混合溶液并繼續(xù)振蕩保存24h。利用最優(yōu)條件處理再生細(xì)骨料后,骨料表面有明顯的碳酸鈣包覆層,CaCO3粒徑在5-10μm范圍內(nèi),使骨料吸水率下降近40%。與原狀再生砂漿相比,由最優(yōu)條件處理的再生細(xì)骨料制備的M10再生砂漿需水量減少,2h稠度損失由50.0%降至28.1%,保水率由88.6%提高至96.5%,孔結(jié)構(gòu)得到一定程度的細(xì)化,但界面過渡區(qū)出現(xiàn)明顯縫隙,抗壓強(qiáng)度下降約12%。與天然砂漿相比,微生物礦化強(qiáng)化后的再生砂漿孔隙率降低,界面過渡區(qū)結(jié)構(gòu)較為緊密,故強(qiáng)度提高近10%�？紤]到再生細(xì)骨料強(qiáng)化工藝的復(fù)雜性,本試驗(yàn)通過復(fù)摻多種外加劑配制出適用于再生砂漿的粉料專用復(fù)合外加劑,提高再生細(xì)骨料利用率并改善再生砂漿基本性能。結(jié)合再生砂漿性能改善效果和外加劑成本分析,最終確定專用復(fù)合外加劑為由MN、LL和NS按比例2：6：1均勻混合而成,其最佳摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.75%,滿足摻量小、分散性好等要求。與原狀再生細(xì)骨料M10砂漿相比,采用該復(fù)合外加劑配制的砂漿稠度損失大幅減小,保水率大幅提高,抗壓強(qiáng)度較改性前提高近66%。本文試驗(yàn)條件下,與采用碳化強(qiáng)化、微生物礦化強(qiáng)化以及化學(xué)強(qiáng)化再生細(xì)骨料的M10再生砂漿相比,采用專用復(fù)合外加劑的M10再生砂漿保水率高,稠度損失小,且具有更小的水膠比和更高的抗壓強(qiáng)度。此外,實(shí)驗(yàn)室條件下碳化強(qiáng)化再生細(xì)骨料時(shí),預(yù)拌砂漿外加成本約為1650元／噸：微生物礦化強(qiáng)化再生細(xì)骨料時(shí),預(yù)拌砂漿外加成本約為8250元/噸；化學(xué)強(qiáng)化再生細(xì)骨料時(shí),預(yù)拌砂漿外加成本約為30元/噸；利用本實(shí)驗(yàn)確定的最優(yōu)砂漿專用復(fù)合外加劑改性再生砂漿時(shí),每噸預(yù)拌砂漿的外加劑成本僅為4.34元,成本最低。所以采用專用復(fù)合外加劑的性價(jià)比優(yōu)于碳化強(qiáng)化、微生物礦化強(qiáng)化以及化學(xué)強(qiáng)化再生細(xì)骨料的方法。
【關(guān)鍵詞】：再生細(xì)骨料 CO_2養(yǎng)護(hù) 微生物礦化 外加劑
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU528
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 符號(hào)表9-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 研究背景及意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與現(xiàn)存問題15-26
• 1.2.1 再生細(xì)骨料15
• 1.2.2 再生骨料的制備15-16
• 1.2.3 再生細(xì)骨料的特點(diǎn)16-17
• 1.2.4 再生骨料的強(qiáng)化措施17-25
• 1.2.4.1 物理強(qiáng)化17-19
• 1.2.4.2 化學(xué)強(qiáng)化19-23
• 1.2.4.3 CO_2養(yǎng)護(hù)強(qiáng)化23-24
• 1.2.4.4 微生物礦化強(qiáng)化24-25
• 1.2.5 再生砂漿外加劑25-26
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容、思路和方案26-30
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容26-27
• 1.3.2 研究思路27-28
• 1.3.3 研究方案28-30
• 第二章 原材料與試驗(yàn)方法30-34
• 2.1 原材料30-32
• 2.1.1 膠凝材料30
• 2.1.2 再生細(xì)骨料30-31
• 2.1.3 其他原材料31-32
• 2.2 配合比設(shè)計(jì)32
• 2.3 試驗(yàn)方法32-34
• 2.3.1 宏觀性能測(cè)試32
• 2.3.2 微觀性能測(cè)試32-34
• 2.3.2.1 熱重-差示掃描量熱儀(TG-DSC)32
• 2.3.2.2 壓汞測(cè)孔儀(MIP)32
• 2.3.2.3 電子掃描顯微鏡(SEM)32-33
• 2.3.2.4 X-ray衍射儀(XRD)33-34
• 第三章 碳化強(qiáng)化再生細(xì)骨料34-52
• 3.1 碳化條件的影響34-38
• 3.1.1 外加鈣源的必要性35-36
• 3.1.2 CO_2氣體濃度對(duì)骨料性能的影響36-37
• 3.1.3 骨料含水率對(duì)骨料性能的影響37
• 3.1.4 不同碳化條件強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料對(duì)砂漿性能的影響37-38
• 3.1.5 碳化條件影響的微觀分析38
• 3.2 鈣源種類的影響38-42
• 3.2.1 鈣源種類對(duì)骨料性能的影響39
• 3.2.2 不同鈣源種類強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料對(duì)砂漿性能的影響39-40
• 3.2.3 鈣源種類影響的微觀分析40-42
• 3.3 鈣源摻量的影響42-45
• 3.3.1 鈣源摻量對(duì)骨料性能的影響42-43
• 3.3.2 不同鈣源摻量強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料對(duì)砂漿性能的影響43-44
• 3.3.3 鈣源摻量影響的微觀分析44-45
• 3.4 碳化壓力的影響45-48
• 3.4.1 碳化壓力對(duì)骨料性能的影響45-46
• 3.4.2 不同碳化壓力強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料對(duì)砂漿性能的影響46
• 3.4.3 碳化壓力影響的微觀分析46-48
• 3.5 碳化溫度的影響48-50
• 3.5.1 碳化溫度對(duì)骨料性能的影響48-49
• 3.5.2 不同碳化溫度強(qiáng)化后的再生細(xì)骨料對(duì)砂漿性能的影響49
• 3.5.3 碳化溫度影響的微觀分析49-50
• 3.6 碳化箱碳化與加壓碳化效果的比較50-51
• 3.7 本章小結(jié)51-52
• 第四章 微生物礦化強(qiáng)化再生細(xì)骨料52-58
• 4.1 試驗(yàn)方法52
• 4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析52-53
• 4.2.1 對(duì)再生細(xì)骨料性能的影響52-53
• 4.2.2 對(duì)再生砂漿性能的影響53
• 4.3 微觀分析53-56
• 4.3.1 再生細(xì)骨料微觀形貌的變化53-54
• 4.3.2 再生砂漿的孔結(jié)構(gòu)變化54-55
• 4.3.3 再生砂漿的界面過渡區(qū)變化55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 再生砂漿復(fù)合外加劑58-64
• 5.1 試驗(yàn)方法58
• 5.2 單摻外加劑的砂漿性能58-59
• 5.3 復(fù)合外加劑的砂漿性能59-60
• 5.4 機(jī)理分析60-61
• 5.5 成本分析61-62
• 5.6 本章小結(jié)62-64
• 第六章 各種改性方法的比較64-66
• 6.1 改性效果的比較64-65
• 6.2 經(jīng)濟(jì)成本的比較65-66
• 第七章 結(jié)論與展望66-68
• 7.1 結(jié)論66-67
• 7.2 展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間獲得的成果74

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