【摘要】：制備再生骨料透水混凝土是建筑垃圾資源化再生利用的一種有效途徑。再生骨料透水混凝土因其具備良好的透水透氣性,能夠收集雨水回滲,維持地下水資源生態(tài)平衡,同時還能吸收路面噪音,緩解“熱島效應(yīng)”和“城市干燥化”,在“海綿城市”中有很大的應(yīng)用前景。本文以再生骨料透水混凝土毛細吸水性能為研究對象,選用C30廢棄路面混凝土塊經(jīng)破碎得到的粒徑9.5~19.0 mm為再生骨料來源,以水灰比0.30為基準,制備12組再生骨料透水混凝土,包括4種水灰比(0.27、0.30、0.33、0.36)、3種碳纖維(0.2%、0.4%、0.6%)和內(nèi)摻粒徑4.75~9.5 mm再生粗骨料的5種雙粒級(1:1、1:2、2:1、2:3、3:2),分別研究在中性水和酸性水兩種吸水介質(zhì)作用下,再生骨料透水混凝土前8 d毛細吸水質(zhì)量和毛細吸水高度及其變化規(guī)律,并與強度、孔隙率和透水系數(shù)相結(jié)合,構(gòu)建Allometric模型,從再生骨料透水混凝土耐久性和毛細力學(xué)的角度出發(fā),研究其毛細吸水傳輸規(guī)律及機理。引入再生骨料透水混凝土截面等效孔徑,通過Image圖像分析法,分析截面孔隙對再生骨料透水混凝土毛細吸水傳輸規(guī)律影響因素,在此基礎(chǔ)上基于灰色關(guān)聯(lián)分析法建立各指標權(quán)重,研究影響再生骨料透水混凝土毛細吸水高度的主要因素,進而選取主要影響因素,通過構(gòu)建BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型實現(xiàn)預(yù)測再生骨料透水混凝土毛細吸水高度。主要研究成果如下:(1)水灰比在改變再生骨料透水混凝土力學(xué)性能的同時也影響著其孔隙率和透水性,總體呈現(xiàn)出抗壓強度高,孔隙率和透水系數(shù)低的規(guī)律特征,如水灰比為0.30(基準)時,抗壓強度最大,為9.06 MPa,對應(yīng)的透水系數(shù)為3.28 mm/s(基準值)。碳纖維對再生骨料透水混凝土性能具有一定的改性作用,如碳纖維摻量0.6%時,抗壓強度達到3種碳纖維摻量中的最大值,為8.15 MPa,摻量為0.4%時,透水系數(shù)達到最大,為4.24mm/s,比基準值提高29.3%。在粗骨料級配方面,再生骨料透水混凝土隨著4.75~9.5 mm粒徑再生骨料的增加,抗壓強度呈現(xiàn)先減小后增大的規(guī)律,其中粗骨料級配為1:2時抗壓強度最大,為7.92 MPa,透水系數(shù)在粗骨料級配為3:2時最大,為4.2 mm/s。(2)再生骨料透水混凝土毛細吸水按不同時間段的增長速率分為兩個階段,第一階段為0~147 sec~(1/2)(即前6 h),第二階段為147~831 sec~(1/2)(即6 h~8 d),前階段增長較快,后階段增長速率逐漸降低趨于平緩直至平衡。再生骨料透水混凝土毛細吸水質(zhì)量和高度都隨時間的增加而增大,均呈現(xiàn)出冪函數(shù)增長,符合Allometric模型,具有很高的擬合度。在水灰比為0.30時,毛細吸水效果最好,毛細吸水質(zhì)量達到68.25 g,毛細吸水高度達到6.07 mm(非線性擬合R~2為0.997)。(3)在中性水和酸性水中,再生骨料透水混凝土不同水灰比下的毛細吸水第一階段毛細吸水質(zhì)量和毛細吸水高度都要大于第二階段,第一階段的毛細吸水速率是第二階段的3~6倍。中性水和酸性水下?lián)接刑祭w維的再生骨料透水混凝土毛細吸水高度最大值分別為5.55 mm和4.77 mm,此時碳纖維摻量分別為0.6%和0.4%。中性水和酸性水下五種粗骨料級配毛細吸水高度最大分別發(fā)生在粗骨料級配為2:1和2:3時。再生骨料透水混凝土毛細吸水質(zhì)量和毛細吸水高度最大值都發(fā)生在中性水條件下。(4)再生骨料透水混凝土毛細吸水作用和其孔隙率、截面等效孔徑及透水系數(shù)有關(guān),BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用于再生骨料透水混凝土毛細吸水高度預(yù)測,指標平均相對誤差為7.83%。
【圖文】：

在開發(fā)利用過程中存在大量浪費，從而導(dǎo)致水土惡化現(xiàn)象，因此在保護資源利用的同時，需要尋求資源化是指建筑物在新建、維修、拆除、重建和裝修以及自然災(zāi)廢棄物[3]（圖 1-1），主要包括磚瓦、金屬、木材、雜土、混和其他各類廢棄物等[4]。目前，建筑垃圾已占城市垃圾總來，絕大多數(shù)的建筑垃圾直接運往郊區(qū)進行簡易填埋或方法已造成建筑垃圾存量達到 200 多億噸。2017 年我國3.79 億噸，其中進行資源化利用的僅有 1.19 萬噸，預(yù)計將達到 26 億噸，由此可見建筑垃圾產(chǎn)量持續(xù)上升，建筑成為了一種“城市病”[6]。建筑垃圾再利用非常重要，每利生產(chǎn) 243 億塊標磚、3600 萬噸混合料，節(jié)省 1.5 萬畝占減少 130 萬噸 CO2排放，新增 84.6 億元產(chǎn)值，因此對建利用是一種有效的資源化可持續(xù)利用的途徑[7]。

利用來提升城市功能，推動城市綠色發(fā)展和新型城市建設(shè)。2015 年，國務(wù)院《中國制造 2025》（國發(fā)[2015] 28 號）要求：到 2020 年，工業(yè)固體廢物綜合利用率達到 73%，主要再生資源回收利用量達到 3.5 億噸[8]。國家發(fā)改委提出《關(guān)于推進資源循環(huán)利用基地建設(shè)的指導(dǎo)意見》（發(fā)改辦環(huán)資[2017] 1778 號）要大力解決建筑垃圾的資源化利用。在 2017 年 11 月，在第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第三十次會議上，《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》實施情況報告顯示[9]，我國固體廢物產(chǎn)生量持續(xù)增長，固體廢物污染防治形勢日漸嚴峻。其中僅建筑垃圾我國每年達到 18 億噸，資源化可利用率不足 5 %，而歐美、日本等國家建筑垃圾資源化利用率達能到 90 %以上[10]。2018 年 5 月生態(tài)環(huán)境部啟動“打擊固體廢物環(huán)境違法行為專項行動”即“清廢行動 2018”，加強對固體廢棄物的管控。2019 年 1 月 21 日國務(wù)院辦公廳關(guān)于印發(fā)《“無廢城市”建設(shè)試點工作方案》（國辦發(fā)[2018] 128 號），通過推動形成綠色發(fā)展方式和生活方式，持續(xù)推進固體廢物源頭減量和資源化利用，最大限度減少填埋量，將固體廢物環(huán)境影響降至最低的城市發(fā)展模式[11]。
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U414

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