【摘要】：再生骨料和再生混凝土作為一種綠色的建筑材料,可推動建筑業(yè)的持續(xù)發(fā)展,是建材行業(yè)的重要發(fā)展趨勢。因建筑垃圾的來源廣泛、成分復(fù)雜、多種組分有效分離困難,導(dǎo)致采用傳統(tǒng)骨料生產(chǎn)工藝制備的再生骨料品質(zhì)低且波動性大,利用其制備的再生混凝土性能低下且穩(wěn)定性差,嚴(yán)重制約了再生骨料和再生混凝土及其制品的推廣與應(yīng)用。為了提升再生骨料和再生混凝土的質(zhì)量,拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域,亟待解決再生骨料品質(zhì)控制技術(shù)和再生混凝土配合比設(shè)計方法等基礎(chǔ)科學(xué)問題。本文在國家自然科學(xué)基金項目(51378270)的資助下,以試驗研究為基礎(chǔ),運(yùn)用數(shù)值分析與理論分析相結(jié)合的方法,系統(tǒng)研究了再生骨料性能提升與質(zhì)量控制技術(shù)、再生骨料品質(zhì)和取代率對再生混凝土性能的影響規(guī)律,并建立了全系列再生混凝土(再生粗骨料混凝土、再生細(xì)骨料混凝土和雙摻再生骨料混凝土)的配合比設(shè)計方法。具體研究內(nèi)容包括:通過對廢棄混凝土原料所制備的簡單破碎再生骨料分別進(jìn)行物理強(qiáng)化、化學(xué)強(qiáng)化和復(fù)合強(qiáng)化處理,系統(tǒng)研究多種強(qiáng)化技術(shù)對再生骨料性能的影響規(guī)律,并根據(jù)不同強(qiáng)化技術(shù)對再生混凝土性能的影響效果,優(yōu)選出再生骨料的強(qiáng)化技術(shù);以不同強(qiáng)化處理后的再生骨料為研究對象,重點(diǎn)研究再生骨料的品質(zhì)和取代率對再生混凝土性能的影響規(guī)律;以普通混凝土的配合比設(shè)計方法為參考,考慮再生骨料的不同使用狀態(tài),確定適用于再生混凝土的用水量原則和膠水比原則,提出了再生混凝土的簡易配合比設(shè)計方法;基于理論分析和試驗研究結(jié)果,建立了考慮多種影響因素在內(nèi)的再生混凝土用水量公式和強(qiáng)度公式,進(jìn)而提出了再生混凝土配合比高精度設(shè)計方法。(1)對比研究了再生骨料的物理強(qiáng)化技術(shù)、化學(xué)強(qiáng)化技術(shù)和復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)。相比簡單破碎再生骨料,物理強(qiáng)化主要體現(xiàn)在改善骨料粒形、優(yōu)化顆粒級配和減小表面殘余砂漿附著量;化學(xué)強(qiáng)化主要降低了再生粗骨料的吸水率和再生細(xì)骨料的再生膠砂需水量比,對其他性能指標(biāo)的改善效果較小;而復(fù)合強(qiáng)化結(jié)合兩個強(qiáng)化技術(shù)的優(yōu)勢,顯著提升了再生骨料的品質(zhì),對再生骨料性能的改善效果最為顯著。將不同強(qiáng)化技術(shù)處理后的再生骨料100%取代天然骨料后制備再生混凝土,對比研究其綜合性能后,擇優(yōu)選出適用于再生混凝土的骨料強(qiáng)化技術(shù)為物理強(qiáng)化。(2)在不同的膠凝材料用量條件下,系統(tǒng)探究了再生骨料的品質(zhì)和取代率對再生混凝土工作性能、力學(xué)性能和耐久性能的影響,揭示了再生混凝土性能的劣化規(guī)律。與普通混凝土相比,再生骨料的摻加對再生混凝土的性能產(chǎn)生不利影響,主要表現(xiàn)在再生混凝土的拌合物用水量增加、強(qiáng)度降低和耐久性能(抗氯離子滲透、碳化、抗凍和收縮)變差,但其3d、7d強(qiáng)度增長幅度較大。同時,再生混凝土的性能變化規(guī)律與再生骨料的品質(zhì)優(yōu)劣、再生骨料的取代率密切相關(guān),當(dāng)再生骨料的品質(zhì)越高且取代率較小時,再生混凝土的性能接近于普通混凝土,反之則與普通混凝土性能的差距較大。(3)針對再生粗骨料在使用時的自然環(huán)境狀態(tài)、飽和面干狀態(tài)和絕干狀態(tài),引入再生粗骨料混凝土的外加用水量、有效用水量、絕對用水量以及相對應(yīng)的實際膠水比、有效膠水比、絕對膠水比等多個新概念;全面分析了再生骨料的不同使用狀態(tài)對再生混凝土性能的影響規(guī)律,基于再生混凝土的用水量與再生骨料取代率之間以及強(qiáng)度與膠水比之間較好的線性關(guān)系,提出了適用于再生粗骨料混凝土配合比設(shè)計的有效用水量原則和絕對膠水比原則,并參照普通混凝土配合比設(shè)計方法,建立了再生粗骨料混凝土的簡易配合比設(shè)計方法;基于適用于再生細(xì)骨料混凝土配合比設(shè)計的絕對用水量原則和絕對膠水比原則,建立了再生細(xì)骨料混凝土的簡易配合比設(shè)計方法。(4)將普通混凝土視為基相、再生骨料視為負(fù)增強(qiáng)相,基于復(fù)合材料理論,通過引入再生混凝土絕對用水量影響系數(shù)和再生骨料強(qiáng)度影響因子,提出了再生混凝土的強(qiáng)度公式;通過系統(tǒng)分析再生骨料的品質(zhì)與取代率對再生混凝土工作性和力學(xué)性能的影響規(guī)律,分別建立了再生混凝土絕對用水量影響系數(shù)、再生骨料強(qiáng)度影響因子和再生粗骨料吸水率/再生膠砂需水量比之間的函數(shù)表達(dá)式;基于所建立的適用范圍廣的再生混凝土絕對用水量公式和強(qiáng)度公式,最終提出了精度高的全系列再生混凝土配合比設(shè)計方法。本文以再生骨料品質(zhì)控制技術(shù)和再生混凝土配合比設(shè)計方法為核心研究內(nèi)容,探索了再生骨料的不同強(qiáng)化技術(shù),研究了各種因素對再生混凝土性能的影響規(guī)律,首次分別提出了基于用水量原則、膠水比原則的再生混凝土簡易配合比設(shè)計方法和基于絕對用水量公式、強(qiáng)度公式的再生混凝土精確配合比設(shè)計方法,對于推廣再生混凝土和確保工程質(zhì)量具有雙重意義。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU528
【圖文】：

(a) 工藝流程 (b) 工作原理圖 1-1 加熱研磨法德國作為第二次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)敗國，較早研發(fā)了將廢棄磚塊破碎成骨料用于混凝土的方法，其再生骨料的強(qiáng)化工藝主要依賴于前后兩個顎式破碎機(jī)的分級破

(a) 設(shè)備外觀 (b) 工作原理圖 1-2 顆粒整形強(qiáng)化表 1-1 國內(nèi)外不同物理強(qiáng)化方法處理后高品質(zhì)再生粗骨料的主要性能指標(biāo)物理強(qiáng)化方法吸水率/%壓碎指標(biāo)/%表觀密度/(kg/m3)堆積密度/(kg/m3)空隙率/%

(a) SC-RCA（簡單破碎） (b) OP-RCA（一次物理強(qiáng)化） (c) DP-RCA（二次物理強(qiáng)化）圖 2-2 物理強(qiáng)化再生粗骨料粒形形貌圖（2）再生粗骨料的顆粒級配試驗測得的 SC-RCA、OP-RCA 和 DP-RCA 的級配曲線如圖 2-3 所示�？芍�，

【參考文獻(xiàn)】

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1 何霞;朱從香;王兵;王欣;;雙摻再生粗細(xì)骨料混凝土抗碳化性能試驗研究[J];江蘇建筑;2015年06期

2 郭遠(yuǎn)新;李秋義;孔哲;曹瑜斌;王忠星;;強(qiáng)化工藝對建筑垃圾再生粗集料吸水率的影響[J];粉煤灰;2015年06期

3 孔哲;李秋義;郭遠(yuǎn)新;岳公冰;曹瑜斌;;再生粉體對砌筑砂漿性能的影響[J];鐵道建筑;2015年12期

4 崔正龍;郝敬力;陳龍;蘭月;;養(yǎng)護(hù)環(huán)境及置換率對再生混凝土干燥收縮裂縫的影響[J];硅酸鹽通報;2015年11期

5 李兵;孟爽;楊永生;;不同參數(shù)變化對方鋼管再生混凝土柱抗震性能的影響[J];沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年06期

6 孔哲;李秋義;郭遠(yuǎn)新;岳公冰;謝汝朋;;再生砂應(yīng)用于干混抹灰砂漿的試驗研究[J];磚瓦;2015年11期

7 孔哲;李秋義;郭遠(yuǎn)新;謝汝朋;曹瑜斌;;Ⅰ類品質(zhì)再生粗骨料混凝土抗碳化性能試驗研究[J];混凝土與水泥制品;2015年10期

8 陳連發(fā);陳悅;李龍;陸洋;;高性能輕集料混凝土的力學(xué)性能研究[J];硅酸鹽通報;2015年10期

9 岳公冰;李秋義;高嵩;;再生細(xì)骨料的品質(zhì)及取代率對混凝土抗凍性能的影響[J];自然災(zāi)害學(xué)報;2015年05期

10 張會芝;劉紀(jì)峰;崔秀琴;;自保溫再生混凝土的配合比優(yōu)化設(shè)計[J];信陽師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年02期

本文編號：2770887