文摘

本研究的目的是探讨抗压强度和微观结构演化的再生骨料混凝土(RAC)包含粗骨料和细黏土砖。抗压强度测试,扫描电子显微镜(SEM)观察和x射线衍射(XRD)测试进行RAC和天然骨料混凝土(NAC)包含不同的粗和细粉碎粘土砖的内容。结果表明,南汽的抗压强度和RAC与碎黏土砖内容的增加,减少和抗压强度的增长速度放慢随着年龄的增加。在同一年龄和替代率、细粉碎粘土砖不影响RAC比粗碎泥砖的抗压强度。RAC年龄在60天的抗压强度,与60%好砖渣混合和混合粗砖渣60%,10.49%和14.75%低于RAC 60岁的天,与0%好砖渣混合,分别。的抗压强度与RAC相比,南汽被分级更重要的影响。界面过渡区在RAC宽松的晶体和高孔隙度、弱碎泥砖和砂浆界面之间的附着力。碎粘土砖不影响混凝土水化产物的类型,和Calcium-Silicate-Hydrate (C-S-H)和Ca(哦)₂晶体仍是早期水化产物与碎粘土砖RAC。然而,碎粘土砖抑制混凝土的水化反应,导致减少水化产物在南汽,RAC, RAC粘土砖。

1。介绍

混凝土是最常见的一种,在公路工程广泛使用的建筑材料。近年来,高速公路和城市高速公路的建设提出了问题自然资源,可持续发展,环境保护。增加对混凝土的需求大大增加的提取和消费沙子,石头,和其他资源。此外,新的高速公路的建设和重建产生大量废混凝土、废砖、占用土地,污染周边环境(1]。因此,建筑固体废弃物回收利用可以缓解自然资源的开发和破坏,促进公路工程的可持续发展。

目前,RAC包含碎粘土砖的主要固体废物从建筑拆除,已成为一个重要的研究方向2]。许多学者研究了不同的碎黏土砖的影响内容和不同水灰比RAC的机械性能(3- - - - - -7]。Disfani et al。8RAC与废砖的性能进行了评价。结果表明,混凝土碎粘土砖的不到50%内容可用于水泥稳定路基。德国RAC的应用指南(9]建议碎粘土砖的内容应该在6%至10%之间,和15%以上的内容可以显著降低RAC的性能。Mills-Beale et al。10]相比RAC不同水灰比的力量,发现的力量RAC的降低水灰比增加。这个结果表明,额外的水应该考虑RAC, RAC的应用是可行的。对比,得出了类似的结论见鬼et al。11)与学习的效果好废粘土砖骨料混凝土的力学性能和微观结构。肖等人的研究。12)透露,碎黏土砖内容应控制在工程应用中,和RCA的含水量应该保持在最佳范围内。缩等。13]发现泡酸溶液的再生骨料可以删除旧的砂浆的表面,和材料的顺序添加混合RAC影响其强度。Lei et al。14发现更统一分级回收总量导致更高的弹性模量。适当增加中型和大型粒子可以提高RAC的抗压强度。李等人。15)发现,采用再生粗骨料与并列出-31.5 16.0 -31.5毫米和5.0毫米在适当的替换率可以显著提高RAC的抗压强度在112 d。胡锦涛et al。(16)建议自然粗或细骨料的替换率不应超过70%和90%,分别。杨et al。17]研究了碎黏土砖的影响内容RAC的物理和机械性能。结果表明,碎粘土砖的替代率减少50% RAC的可加工性和有效的RAC压实增加了困难。梅塔(18)和Aitcin et al。19)发现,各种属性的RAC可以满意一定配比的水泥粘贴和再生骨料。赵et al。20.,21]探讨砂浆裂隙基于分形理论的发展规律和核磁共振技术。陈等人。22]研究了水泥砂浆的抗压强度与不同取代率的再生细骨料。他们发现,再生细骨料水泥砂浆的抗压强度明显低于天然细骨料。通过室内试验和实际工作,马等。23)发现与粗碎粘土砖RAC可以满足中、低威力泵送混凝土的性能要求。

总之,现有的大多数研究RAC关注混凝土的力学性能和耐久性天然粗骨料再生细骨料部分再生粗骨料取代或和天然粗骨料。因此,建筑固体废物的利用率太低影响越来越多的在中国的建筑垃圾。目前,缺乏研究再生骨料替代率高的RAC或RAC回收粗和细骨料制成的。另外,大多数研究垃圾砖关注部分替代天然粗骨料与粉碎的粘土砖或部分替代水泥地面粘土砖作为矿物掺合料。虽然得到的强度和耐久性RAC可以满足实际需求,压碎的回收率粘土砖仍是有限的。研究了大小的影响,内容,和年龄的碎粘土砖RAC的物理和力学性能和微观结构。上述缺点,本研究关注的内容的影响粗和细黏土砖再生骨料混凝土的抗压强度和微观结构。

为了研究的影响大小、内容、分级、年龄和粗砂砖的抗压强度RAC,浪费砖聚集在RAC用于再生骨料部分取代。此外,扫描电子显微镜(SEM)和x射线衍射(XRD)用于微观机理的深入分析。本研究可以提供一个有用的参考回收废混凝土和粗和细粉碎的粘土砖。

2。材料和方法

2.1。材料

测试是浪费的红砖混合红砖建筑拆迁过程中(图1(一))。经过破碎和排序(图1 (b)),粘土砖的粒子大小是4.75 - -9.5毫米,9.5 -19毫米,0 - 4.75毫米。碎泥砖图所示1 (c)。

浪费的得到了再生骨料混凝土挡土墙(图块2(一个)梧桐工厂提供的),这是湖南Yunzhong回收科技有限公司有限公司经过破碎和排序(图2 (b)),骨料被分成三个范围:4.75 - -9.5毫米,9.5 -19毫米,0 - 4.75毫米。再生骨料的图所示2 (c)。

基本测试方法中指定砂施工(GB / T 14684 - 2011)卵石、碎石施工(GB / T 14685 - 2011)被用来衡量RAC骨料的基本性质和碎泥砖,如表所示1。的水泥混凝土PC32.5复合硅酸盐水泥,这是由湖南宁乡南方水泥有限公司水泥有限公司的指标如表所示2。

2.2。设计的混合比例

自的水吸收再生骨料和碎粘土砖是非常不同于自然聚集,有必要考虑额外的水的影响。试验进行了混合使用初步混合比率表3。在保持水灰比为0.40,沙子和水的量进行调整,直到衰退满足设计要求。最后,标准的混合比例,获得了满足设计和施工性能要求,如表所示4。表4包括额外的粗和细骨料回收用水。额外的水碎粘土砖可以调整根据吸水率表1。

2.3。制作和养护混凝土的标本

抗压强度测试的标本是由一块标准抗压强度测试模具 和治愈标准养护室的温度 和相对湿度在95%以上。

2.4。抗压强度测试

RAC的抗压强度测试回收细和粗骨料或细和粗碎泥砖进行了力学性能试验方法标准后普通混凝土(GB / T 50081 - 2016)。具体试验方案如表所示5。类似于再生骨料、细和粗碎粘土砖分级根据阈值的4.75毫米,分别按照设计配比混凝土混合进入。试样的大小 ,和测试加载速率为0.4 MPa / s。

2.5。微观测试

SEM和XRD用来检查和分析微观结构,水化反应,水化产物和水晶矿物组件之间的界面过渡区不同的骨料和水泥砂浆。

3所示。结果与讨论

3.1。粗碎黏土砖的影响内容RAC的抗压强度和南汽

数据3(一个)和3 (b)显示抗压强度之间的关系和南汽和RAC粗砖在不同的时代内容。如图3(一个),南汽的抗压强度逐渐降低在每个年龄的增加,粗碎粘土砖的内容。此外,南汽的抗压强度增加率随着年龄增长减缓,这是一致的发现胡锦涛et al。(16]。主要原因是浪费砖骨料的强度低于天然骨料。岁的3 d,南汽的抗压强度60%粗碎粘土砖是17.3 MPa, 22.07%低于0%的粗碎粘土砖。60岁的d,下降达到30.66%。

如数据所示3(一个)和3 (b)RAC的抗压强度显著低于NAC相同内容的粘土砖。例如,3 d时,RAC的抗压强度60%粗碎粘土砖是11.3 MPa,低于27.98% NAC粗碎粘土砖为60%。因此,RAC的抗压强度与不同的粗碎黏土砖内容有一个相对较大的色散。然而,较高含量的粗砂砖、各年龄较低,抗压强度和抗压强度的增长放缓。因此,碎黏土砖内容是影响抗压强度的关键因素24]。

3.2。影响细粉碎黏土砖内容RAC的抗压强度和南汽

数据4(一)和4 (b)显示抗压强度之间的关系和南汽和RAC年龄不同细粉碎粘土砖的内容。数据显示3和4抗压强度随时间的变化,南汽和RAC不同细粉碎黏土砖内容类似于粗碎粘土砖。然而,线分布不同的好砖的抗压强度数据内容更接近图4比图3少,表明数据的分散。例如,60岁的d, RAC的抗压强度60%细粉碎粘土砖25.6 MPa, 10.49%低于0%的细粉碎的粘土砖。在相同的条件下,RAC的抗压强度与粗碎粘土砖减少了14.75%。因此,好的碎泥砖的抗压强度的影响相对较小。

在同一年龄和替代率,南汽的抗压强度和RAC细粉碎粘土砖略高于那些粗碎粘土砖在同一年龄。例如,28岁的d,南汽的抗压强度15%细粉碎粘土砖(35 MPa)高于4.17% NAC 15%粗碎粘土砖(33.6 MPa)。60岁的d, RAC的抗压强度30%细粉碎粘土砖27.5 MPa,高出5.36%和30%粗碎粘土砖。

上述结果的原因可能是粗碎粘土砖(粗骨料)的结构骨架混凝土抗压强度的主要来源,而细粉碎粘土砖(细骨料)填充混凝土的孔隙,对混凝土强度影响甚微。此外,粗碎粘土砖有较大的颗粒大小,导致较小的总表面积。这个结构减少了界面面积碎泥砖和水泥砂浆,导致混凝土的抗压强度下降。

3.3。各类影响RAC的抗压强度和南汽

图5显示了不同等级的抗压强度的影响RAC和南汽。在这个图中,RAC-1代表RAC连续级配;RAC-2与单粒子大小RAC间断级配-19毫米(9.5);NAC-1代表南汽连续级配;NAC-2表示南汽和单粒子大小间断级配(9.5 -19毫米)。

根据图5RAC的抗压强度在每个年龄显著低于南汽。此外,混凝土的抗压强度与在每个年龄高于连续级配混凝土单粒子大小分级,和差异随着年龄的增加变得越来越明显。由于再生骨料大毛孔大型和小型的缺乏总量来填补毛孔,抗压强度降低由于孔隙度增加。与RAC相比,南汽的抗压强度是更重要的是受到评分的影响。在14岁之前d, RAC的抗压强度与连续分级是类似于RAC单粒子大小分级。随着年龄的增加,抗压强度的差异两个并列的RAC逐渐变大。岁的3 d, RAC的抗压强度与连续评分是14.9 MPa,高于3.87%的RAC单粒子大小分级。60岁时,前者的抗压强度达到27.2 MPa, 21.43%高于后者。

3.4。RAC压缩破坏特征的分析

图6显示与碎混凝土的压缩破坏粘土砖在不同压力水平。如图6(一)RAC的垂直边缘附近,近乎垂直的裂缝出现60%粗碎在一定负载下的粘土砖,其中大多数是低和外侧部分混凝土标本。随着负载的增加,更多的裂缝出现,现有的裂缝扩大。此外,许多新的裂缝出现在双方(图6 (b)),延长对角形成V形状和增加损伤的上部混凝土标本。因为许多裂缝出现在同一个地方,新老裂缝收集和导致水泥、细砂分别脱落。由于骨料和水泥是紧密结合的上部混凝土试样,形成凸起,脱离原来的焊接表面,角落里的标本逐渐脱落。

数据7(一)和7 (b)显示损伤形态在南汽的界面过渡区和RAC 60%粗碎后粘土砖压缩破坏试验压力。数据显示7(一)和7 (b),失败在RAC 60%粗碎粘土砖在骨料和水泥之间的界面过渡区,在碎粘土砖。骨料和水泥砂浆之间的弹性模量的差异很大,和碎泥砖的强度很低。因此,降低弹性模量的差异之间的聚合阶段和砂浆阶段可以延迟裂缝的形成,从而提高混凝土的强度(6]。旧的水泥砂浆在RAC再生骨料表面的60%粗碎粘土砖是容易碎由于其宽松和多孔结构。南汽的失败的界面过渡区,因为总强和不易碎。

4所示。显微分析

4.1。SEM结果和分析

以下4.4.1。水化反应不同的碎粘土砖的内容

数据8和9展示南京的SEM图像和RAC 0%和60%粗碎粘土砖的年龄7 d和28 d,分别。如数据所示8(一个)和9(一个)岁,南汽的水化产物7 d片状Ca(哦)₂水化硅酸钙晶体的晶体,垂直条(C-S-H)和不规则的水泥材料,存在于混凝土骨料的空隙。数据显示8(一个)- - - - - -8 (c),南汽的水化产物和RAC 0%粗碎粘土砖和RAC 60%粗碎粘土砖顺序减少7岁的d。这个结果可能归因于再生粗骨料的粒径小和大的比表面积。这种结构导致高吸水,剥夺的丰富的自由水,使水泥浆胶结材料完全水化(15]。如数据所示8 (c)和9 (c),碎粘土砖不影响混凝土水化产物的类型,和C-S-H Ca(哦)₂晶体仍在RAC早期水化产物60%粗碎粘土砖。此外,RAC的微观结构与60%粗碎粘土砖28岁的d的密度比7岁时d,和水化产物明显增加。结果,后来水化反应非常剧烈,生产大型水化水泥颗粒周围形成致密结构的产品,从而大大增加了抗压强度。

4.1.2。扫描电镜图像的分析界面过渡区

图10SEM照片显示天然骨料之间的界面过渡区,再生骨料,碎泥砖和水泥砂浆28岁的d。如图10 ()之间的界面过渡区天然骨料和水泥粘贴不明显,表明水泥浆债券与天然骨料界面过渡区。图10 (b)显示之间的界面过渡区再生骨料和水泥砂浆,再生骨料之间的新界面过渡区和新水泥砂浆,以及新老之间的界面过渡区水泥砂浆块。在破碎和混凝土样品制备、再生骨料之间的附着力和旧的水泥砂浆减少由于再生骨料之间的碰撞和摩擦和旧的水泥砂浆。碎泥砖的显微组织图10 (c)是松散多孔,宽松比水泥28岁的d。然而,混凝土的早期强度和压碎粘土砖相对较低是由于粗糙的砖表面和附着力好新水泥粘贴。缓慢的水泥粘贴在早期的水化反应导致不完整的水化和少量的水泥可以保税碎粘土砖。后期,水泥粘贴在混凝土压碎粘土砖完全水化,生产大型水化产品填补毛孔碎黏土砖表面。然后,水泥是保税与碎粘土砖RAC的后期强度明显增加。然而,碎泥砖的强度很低,甚至低当水被吸收,导致混凝土的压碎强度低于RAC粘土砖。

4.2。XRD结果和分析

图11显示了泥浆的x射线衍射光谱矿物相的三个拉克斯(0%、15%、和60%碎粘土砖)在不同的年龄。

如图11少量的C₃S和C₂山峰,大量C-S-H和Ca(哦)₂山峰,和少量的尾峰可以观察到在RAC 7岁时的水化产物d,表明高水平的水化反应。相比之下,7岁时d, C-S-H强度和Ca(哦)₂晶体的山峰在RAC 15%或60%粗碎粘土砖逐渐减少,强度C₃S和C₂年代的峰值增加订单,没有观察到船尾的山峰。因此,与粗碎粘土砖RAC的水化反应不足7 d时,和几个水化产品生产。与碎黏土砖内容的增加,这种趋势越来越显著,导致早期强度较低的RAC粗碎粘土砖比RAC 7岁的d。28岁的d, C₃S和C₂年代的山峰在RAC几乎消失,C-S-H的强度,Ca(哦)₂水晶,和尾峰继续增加,这表明RAC的水化反应基本完成。同样,C-S-H的强度,Ca(哦)₂晶体,船尾RAC的顶峰15%或60%粗碎粘土砖增强28岁的d。然而,水化产物峰的强度仍低于0%的RAC碎泥砖,导致RAC的抗压强度趋势不同的粗碎黏土砖内容如图3 (b)。没有足够的水化产物,RAC微结构孔隙度的增加,导致抗压强度下降的宏观表现。

5。结论

(1)碎泥砖的抗压强度降低NAC RAC,这是因为粗碎粘土砖(粗骨料)的主要来源结构骨架和混凝土的抗压强度,而细粉碎粘土砖(细骨料)填充混凝土的孔隙。因此,RAC的抗压强度与粗碎粘土砖低于RAC细粉碎粘土砖在相同年龄和内容(2)连续级配的混凝土的抗压强度在每个年龄高于单一粒度分级。与RAC相比,南汽的抗压强度是更重要的是受到评分的影响(3)界面过渡区在RAC宽松的晶体和高孔隙度、和碎泥砖和砂浆界面之间的结合是虚弱的。然而,碎粘土砖不影响混凝土水化产物的类型,和C-S-H Ca(哦)₂晶体仍是早期水化产物在RAC粘土砖(4)碎泥砖对混凝土的水化反应有抑制作用,和更高的碎粘土砖具有更显著的抑制效果。由于水化产品主要扮演填充RAC微观结构和成键,他们减少输出可以减少RAC微观结构的紧凑性,最终降低了抗压强度的RAC

数据可用性

使用的数据来支持这项研究的结果可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

金常导致实验、方法论和修订。Shi-lin罗和Ailifeila Aierken导致了算法,分析和原创作品。玲玲Chong导致了数据管理和语言编辑。江Jian-Qing促成了修订。

确认

这项研究是由中国国家自然科学基金资助(42107166),湖南省自然科学基金(2021 jj30758和22021 jj40632),科研项目从湖南省的教育部门(21 c0753)和长沙市自然科学基金(kq2007089和kq2202065)。