文摘
的快速发展和城市化,大量的建筑和拆迁(C和D)产生浪费。为了保护环境,保护自然资源,促进可再生材料,用C和D废料为原料,势在必行。然而,穷人再生骨料的力学性能阻碍项目的适用性。在这项研究中,两种再生骨料,也就是说,混凝土和砖渣,加强了聚乙烯醇(PVA)的解决方案,和加强最优时间和浸泡浓度测定。回收混合骨料和砖渣与两种分级回收总设计。回收作碎石标本准备7天无侧限抗压强度和冻融循环测试。结果表明,再生骨料强度在一定程度上提高,而提高砖渣料更明显。回收混合少作砖渣可用于基层加强前交通拥挤的二级公路。作无钢筋砖渣表明低强度,所以它不适合作为基础交通繁忙道路上。加强作回收混合和作砖渣可以满足重交通类的要求我和二级公路,分别。 When the cement grade, dosage, and grading type were kept the same, the strength of cement-stabilized crushed stone prepared with larger aggregates was slightly lower. After the freeze-thaw cyclic test, the strength loss of the recycled stable gravel was low, and its durability did not significantly improve after the reinforcement of recycled aggregate.
1。介绍
开发天然砂造成极大的破坏当地环境。采砂可以改变河床的地形,减少水体的可见性,破坏水生生物的生活环境和整个河流的生态系统,和改变整个当地环境(1,2]。石矿业也会造成极大的破坏周围的环境。一系列副产品如粉尘、废水、噪声、和生产废渣石的开采与加工,破坏建筑和周围的生活环境3- - - - - -5]。这要求我们用全新的沙子和石头资源。为了保证项目的质量,新沙子和石头将被用于部分或全部取代天然骨料缓解供需之间的矛盾自然沙子和石头。城市基础设施建设、农村房屋拆迁、城市垃圾建筑,和被遗弃的立交桥产生大量的建筑和拆迁(C和D)浪费,城市废弃物(占总数的-40% 30%6- - - - - -9]。
建筑垃圾处理一直是世界面临的一个问题(10]。通过不同的处理可回收的绿色建材生产技术,如固体废物的破碎和筛分,可实现建筑材料的可持续发展。这种技术已经被全球认可并支持建筑业(11,12]。C和D废物的类型主要受城市建设、拆迁,和新的建筑,包括混凝土、玻璃、陶瓷、砖、木材、煤矸石、橡胶、和屋顶瓦片(13]。另外,建筑垃圾的成分在拆除旧建筑密切相关的类型和结构形式的建筑。例如,在旧的砌体结构,砖、瓦、和混凝土占总数的80%,剩下的是石灰,木头,破碎的玻璃渣。Kadir也和Mohajerani14)综述了当前研究进展在烧结粘土砖的生产使用各种废物。结果表明,添加不同的材料砖有不同的对砖的机械和物理性能的影响。它已被发现,大多数的各种废物添加到生产烧结粘土砖砖的性能有积极的影响。
水泥混凝土是最常用的材料在基础设施,如道路、建筑和桥梁(15]。结构达到其使用寿命的结束,房屋拆迁,和公路重建导致混凝土产生大量的废弃物(16]。回收混凝土浪费对社会有很大的帮助,它有相当大的经济效益在减少建筑材料的积累,汽车运输成本,和土壤资源(17]。水泥混凝土是水泥的混合物,石头,和水在一定比例(18]。利用废弃混凝土生产再生混凝土的使用可以减少开采出来的石头和二氧化碳排放量的同时确保生态环境的平衡。Doušova和出19)离子进行吸附实验批次增加混凝土泥浆废物(世界基督教联合会)在实验室温度20°C和观察到的实验数据。发现改性混凝土泥浆废物(世界基督教联合会)增强污染水体中阴离子的吸附选择性,和改进的比例约为20%。
由矿产资源的日益短缺和绿色和可持续的道路建设的概念,回收技术被用于不同道路结构层。许多废物生产混凝土砌块传统水泥混凝土道路的改建和扩建项目,可以得到再生骨料破碎和处理它们。它的一些属性可以满足道路骨料的要求。使用再生骨料作碎石基础可以保证足够的力学性能的基础,可以促进废物的回收矿产资源。然而,由于再生骨料压碎值高和大量的粘砂浆,很难取得突破性改善总回收率。
许多研究人员开展了实验研究在改善作碎石材料的力学性能。相信相关的改性剂材料的掺合料可以改善的性质作碎石在某种程度上。萨et al。20.)开发复合材料使用废物来源于回收碳纤维/环氧树脂复合材料。短纤维添加到波特兰水泥,及其加工性能、孔隙度、微观结构、物理和力学性能进行了研究。发现产生的弯曲强度和韧性都有所改善。因此,废料环氧resin-carbon纤维强化复合材料可以用作建筑材料。
再生骨料是松散的、多孔、粗糙,光在纹理。骨料表面有粘砂浆的一部分。然而,天然骨料表面光滑,和粒度分布是均匀的21]。目前,废弃混凝土的回收利用是世界各地的研究人员关注的焦点。再生混凝土是最宝贵的,具有成本效益的回收,应用最广泛的混凝土研究[22]。许多研究者用不同比例的再生骨料混凝土,以及由此产生的物理、机械、和耐久性性能研究[23]。由于孔隙度较高,强度低,和其他劣质再生混凝土的性质,不同混合比等改进措施,混合过程和再生骨料转换已经提出在骨料表面,导致更大的再生骨料替代水平的天然骨料。相应的结果显示令人满意的性能(24]。回收水泥指的是在浪费使用石灰石混凝土作为水泥生产水泥熟料或氢化钙水泥混合物,它被添加到(25]。通过统计和分析深圳市2010 - 2015年世代拆迁废料处置信息数据,吴et al。26]发现,深圳生产每年数千万吨的建筑垃圾,显示了一个在未来持续的上升趋势。因此,通过最大化建筑废料的回收,带来的好处将是丰富的。
作碎石基地广泛用于公路工程由于其机械强度高,耐久性、耐冻性和水稳定性好。由于砖渣的强度是低于天然石材,建筑垃圾的研究和应用与砖渣的主要成分作碎石基础较低。先前的研究主要集中在废弃混凝土骨料。然而,由于大量砌体结构的破坏,产生大量的砖渣。因此,混合回收总含有砖块和纯再生砖总在这项研究作为研究对象。回收作骨料的加固效果及其影响因素进行了分析通过配合比设计和相应的强度和耐久性试验。这项研究作为技术支持扩大回收作骨料的适用性。
2。材料和方法
2.1。材料
2.1.1。再生骨料
再生骨料应用于许昌Jinke提供的测试和研究资源回收有限公司有限公司回收聚合研究中使用产生的废物从拆除旧建筑,通过破碎、除杂质、筛选、分级、和其他的治疗方法。它主要由混凝土、砂浆和砖总。每个组件的比例有关。如果来源是拆除砖混凝土结构,砖总再生骨料的主要成分;如果源是另一个结构类型,砖总成分相对较小。总主要来自烧结粘土砖砖,混凝土骨料的强度低于。自从砖总比例回收总显著影响再生骨料的强度,选择两种再生骨料在这项研究使研究更有意义和适用。一个是混合回收聚合(RC),这是由混凝土和砖骨料和砂浆包含约20%,如图1。另一种再生骨料的再生砖总(RB)分开混合再生骨料,如图2。RB和RC代表砖拆除后的再生骨料和混凝土建筑和其他建筑物。
总压碎值的性能指标是总抗破碎。它是用来衡量骨料的力学性能。压碎值测试如图3。确定总压值的测试程序如下。再生骨料已筛,骨料的粒径从9.5 mm - 13.2 mm是烤箱干。9公斤总样本均匀放入金属圆柱体,放置在媒体,加压。它在10分钟内达到400 kN。稳定5秒钟后,样品被除去,通过2.36毫米筛。质量经过筛除以总质量乘以100%,代表总压值。压碎值反映了总压力下的力学性能;聚合的力量就越大,压碎值越低。压碎值试验结果如表所示1。钢筋混凝土的压碎值和RB是31.8%和41.9%,分别比天然碎石的强度低和不满足强度要求的总压碎值≯30%的二级公路公路道路基层施工技术指南规定的(JTJ f20 - 2015)。因此,没有加强治疗,这些聚合物不能用于二级以上公路作碎石基地。
(一)
(b)
建筑废料的再生骨料回收公司分为粗、中、细骨料,已筛,分别获得总层次,如表所示2。
2.1.2。稳定的材料
阿宝42.5水泥用作作稳定材料回收聚合。水泥的物理力学性能进行了测试,并设置时间、稳定性、强度、和其他技术指标确定。它可以用来作再生骨料混合比例和强度测试。
2.1.3。增强材料
目前,加强再生骨料的方法主要包括化学和物理强化方法。化学加固法主要改善的内部缺陷总泡在一个合适的化学溶液的浓度来改善再生骨料的强度。在这个调查,通过分析加强测试的影响,聚乙烯醇(PVA)的浸渍强化方法解决方案测试(图4)。PVA高分子聚合物具有良好的水溶性。它是在高温下溶于水。它的水溶液具有良好的附着力。研究表明,PVA溶液中浸泡再生骨料与一定浓度和一致性可以提高其强度(27]。拟使用的解决方案准备PVA bp-05加强再生骨料类型。的解决方案准备BP-05 PVA用于加强再生骨料。
2.2。实验程序
2.2.1。再生骨料强化
再生骨料是粉碎、分级和已筛在生产过程。可能会产生一些孔隙裂缝在这些过程,导致低强度和工作性能较差。为了获得最好的强化效果,再生骨料是浸泡在不同浓度的PVA和在不同的浸泡时间。总干。解决方案的裂缝和孔隙渗透再生骨料,凝固和硬化提供一个加强的效果。确定最佳浓度和加强时间根据破碎价值改进效果。然后,物理指标测量。SRC和SRB代表加固RC和RB。
加强再生骨料的过程如下。首先,PVA溶液的浓度6% - -12%。然后,重PVA颗粒和水倒进一个干净的铁容器,随后被放入一个电热鼓风干燥箱加热。烤箱温度设置为110°C,和混合加热直到PVA完全溶解在水中。容器包含PVA取出,用搅拌机搅拌加速溶解。准备再生骨料混合大小超过5毫米涌入PVA溶液容器,可以看到在图5,浸泡24 h - 72 h。浸泡时间后,PVA的解决方案是排水和混合洗了干净的水。混合物是然后把干燥的铁板上,随后在测试中使用。
2.2.2。混合比例和标本制作
设计总评分是指作骨料的级配范围中指定的建设指导方针。RC和RB设计评分A和B,分别。粗骨料的比例分级B是相对较高的。两个并列的钢筋混凝土骨料(以下简称RCA和RCB)数据所示6和7。的比例粗、中、细骨料RCA和RCB是30%,45%,25%和40%,40%,和20%,分别。RB总筛选,然后选择与不同粒径的骨料准备总量与A和B两个年级(以下称为澳大利亚央行和非本征基极电阻),如图8和9。澳大利亚央行的中值粒径分布曲线接近评分范围,和非本征基极电阻颗粒级配曲线接近下限。
根据设计比例,再生骨料的粒径均匀重和混合。然后,水是补充说,一半的要求,再次混合物完全混合,允许站4小时。水泥随后补充说还有剩下的一半的混合水。混合物的均匀混合。每个组合的持续时间是90秒。
的方法作碎石标本包括压实、振动和静压。无侧限抗压强度试验标本是圆柱形标本的直径和高度150毫米。一开始,用于成型的压实方法。发现部分砖聚合是在压实过程中,模制标本是不完整的。更容易形成试样由振动压实,和静态压力方法,试样的完整性是更好的。后比较,这两种方法被用来形成标本在后续测试。
振动、压实和静压的方法被用来做测试标本。混合均匀加载到测试模具在三层,轻轻的将捣固杆。振动压实机是用于紧凑型标本。表面压力和振动频率设置为0.1 MPa, 28 - 30 Hz,分别。万能试验机用于应用静压形成了试样。加载速率的1毫米/分钟(轴应变行动)被选中。负载应用,直到所有的样本都压入模具,和压力保持2分钟。后来,标本demolded和治愈标准养护室六天。后来被试在水中浸泡24小时。7天的无侧限抗压强度是随后测量。
四种再生骨料添加5% PO42.5水泥,分别形成四种不同的混合物。每个混合添加混合水用水量0.5%间隔,和五组不同含水量的标本是由振动压实和静压的方法。对照组的含水量测量和相应的干密度计算最优含水量作为参考。7 d固化后的标本与不同的层次和水分含量,7 d无侧限抗压强度测定。标本的含水量与最大抗压强度作为最优含水量。测试设置如图10。
(一)
(b)
(c)
(d)
2.2.3。无侧限抗压强度试验
经过六天的标准养护和24小时的浸泡在水里,7天的标本进行无侧限抗压强度。测试标本被从水中,被抹去了地表水,标本放在万能试验机,与硬度计压头保持一致。然后,测试机器开始生产试验机的硬度计压头接触到标本。压力试验机是调整运行在1毫米/分钟。标本时记录的压力开始显现出损伤,和无侧限抗压强度进行了计算。标本的数量每组至少3。如果同一组的无侧限抗压强度的差异测试块大于15%,然后双测试件的数量和重新测试。测试过程如图11。
(一)
(b)
2.2.4。冻融循环试验
中国中部的冬天最低温度是低于0°C,最低温度是−15°C,具有一定的路面基层材料的耐冻性需求。冻融试验可以用来测试循环的抗寒性作碎石在低温下。经过7天的固化,表面水分测试标本的擦拭。标本被称重,测量,然后放置在冻融循环冻融室,如图12。为了适应中原地区的特点,冻融循环设置低温−18°C,常温20°C, 16个小时的低温,8小时的正常温度和冻融周期7天的时间。每组六个试样进行测试,使用的样本数量为每个索引测试之前和之后的冻融循环至少三个。测试指标包括之前和之后的无侧限抗压强度试件冻融循环。强度比率计算,然后回收作碎石的耐久性评估。
3所示。结果
3.1。加强PVA的效果和影响因素
再生骨料的强度两种浸泡在PVA溶液不同浓度不同浸泡时间数据所示13和14。表1显示了再生骨料的物理和力学性能的变化加强最优浓度和浸泡时间。
试验结果表明,当钢筋混凝土和RB加强PVA的不同浓度和浸泡不同时间,相应的强度增加,而不同程度的压碎值降低。RC和RB的最佳浸泡浓度是10%,而确定最佳的浸泡时间为24小时,60 h,分别。RB比钢筋混凝土需要延长浸泡时间。钢筋混凝土的压碎值和钢筋RB是24.95%和29.40%,分别满足强度要求的作碎石基地交通拥挤一级公路和二级公路,分别。
3.2。作再生骨料的强度
无侧限抗压强度是一个重要的公路性能指数作碎石。公路交通显示过载和超重车辆的一个重要发展趋势,已成为路面结构损伤的一个重要因素。因此,7 d作材料的无侧限抗压强度基层交通拥挤的一级公路和二级公路建设中需要规则4 MPa∼5 MPa和3 MPa∼5 MPa作再生骨料的强度设计目标。最优含水量决定根据原则作回收总根据设计混合比例的成型效果最好和最大抗压强度。无侧限抗压强度测试结果如表所示3。
的无侧限抗压强度试验结果作再生骨料(加强)之前和之后的无侧限抗压强度作SRC准备PO42.5水泥满足一级公路的设计要求。强度增加18%∼22%比之前加强。作RB准备与PO42.5水泥加固前无侧限抗压强度较低,只有符合二级公路底基层的要求。加强后,强度增加了36∼39%,可满足技术要求的二级公路交通拥挤基地,和应用程序的范围扩大。与作SRC相比,作SRB有更重要的影响力量改进后的两种再生骨料强化治疗。原因是与再生混凝土骨料相比,砖渣有较低的强度和更大的毛孔。PVA溶液强化治疗后,内部结构缺陷和加强改善他们的力量。作SRB强度改善的效果更为明显。
3.3。冻融循环试验结果
冻融试验可以检测水破坏路面结构的阻力。这也是一个重要指标来评估作碎石的耐久性。的试样作回收混合物由添加5%水泥年级总受到冻融循环测试。测试结果如表所示4。
试验结果表明,冻融循环测试后,强度损失的少作回收混合物,达到70%以上的设计力量,显示良好的耐久性。加强后的耐久性作回收混合并不显著提高。
4所示。讨论
它从无侧限抗压强度试验结果无钢筋作再生骨料的RCA的最佳含水量,RCB,澳大利亚央行,和非本征基极电阻标本由振动压实和静态压力是一样的,这是11.0%,10.5%,16.5%,和16.0%,分别。澳大利亚央行的最佳含水量和非本征基极电阻明显高于RCA和RCB。RCA的最佳含水量略高于RCB。澳大利亚央行的最佳含水量略高于非本征基极电阻。原因是砖渣在再生骨料的吸水率是最高的。添加水和水泥之后,将吸收更多的水在混合和炖,所以RCA的最佳含水量和RCB显著低于澳大利亚央行和非本征基极电阻。再生骨料的粒径越大,吸水率越小,在一定时期内。因此,最优含水量的RCB和非本征基极电阻略低于RCA和央行。
从钢筋的无侧限抗压强度测试结果作再生骨料,可以看出,最优含水量SRCA, SRCB, SRBA, SRBB是10.5%,10.0%,15.5%,和15.0%,分别。与回收作碎石与无筋总准备,最优含水量在不同程度减少,和SRBA SRBB下降更多,达到了1%。原因在于,在PVA溶液浸泡后,再生骨料的孔隙,骨料的吸水率降低冷凝后,减少用水量。再生骨料的吸水率最高的砖,砖的强度较低,更容易产生更多的破碎过程中微裂隙。因此,最优含水量SRBA和SRBB明显高于SRCA和SRCB。再生骨料的粒径越大,吸水率越小,在一定时期内。因此,最优含水量SRCB和SRBB略低于SRCA SRBA。
的无侧限抗压强度试验结果作相同类型的再生骨料和不同层次显示作RC和RB中上下等级限制。同时,粒度组成的强度接近下限略低。由于再生骨料大毛孔,内部结构缺陷和加强了PVA溶液后加强治疗。这就是为什么强度有显著提高。甲级,接近中值的级配范围,类似于茂密的悬架结构,而等级B,这是接近下限,类似于茂密的骨架结构。粗骨料含量少密集的悬架结构,和它的力量主要来自于水泥和细骨料的绑定。密集的骨架结构包含大量的粗骨料,及其强度主要由压紧的粗骨料和水泥的胶结和细骨料。由于低强度回收粗aggregate-containing砖、骨骼结构的功能是不够的。总被振动压实和静压成型,它影响力量。
的比较的优势作再生骨料由不同的成型方法表明,试样的强度由静压形成高于由振动形成。在构建作碎石基地,压实过程包括初始压实⟶re-compaction⟶最后的压实。静态压力、振动压实和静态压力采用,分别,这比单一形成方法在实验室。理论上,压实效果好,它不应该降低甚至高于试样的强度由单一的静态压力或振动成型方法在实验室。因此,在实验室获得的加强方案可以应用于公路工程。
5。结论
下面的结论可以从再生骨料的研究强化方法和分级,配合比设计,作再生骨料的强度和耐久性测试。(1)后再生骨料是由PVA的解决方案,加强强度在一定程度上改善,RB比RC显著提高。(2)当RB和钢筋混凝土是由水泥、稳定的最佳含水量,前者高于后者;年级的最佳含水量略低于B级。(3)PVA强化治疗后,钢筋混凝土的强度和RB能满足需求的总作碎石基地交通拥挤一级公路和二级公路。此外,可以获得较高的优势,采用等级和静态压力的方法。(4)冻融循环测试后,稳定的再生骨料的强度损失很小,耐久性好;再生骨料的耐久性增强后没有显著提高。
数据可用性
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的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者要感谢财政支持中国河南科学技术研究项目(批准号18102310746)。