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随着城市化进程的开展和旧城改造的需要,混凝土的用量日益剧增,每年由此产生的上亿吨的建筑垃圾及天然砂石资源的枯竭给自然环境、人类的生活环境带来了巨大的压力。在废弃混凝土的再利用方面,国内外已进行了大量的研究,主要是将其清洗、破碎、分级和按一定比例混合后作为再生集料。再生粗集料主要用于配制再生混凝土。但由于受到不同来源再生集料具有不同性能的影响,现有的再生混凝土配制方法,大多采用正交设计方法对其配合比进行设计,周期较长且不能满足稳定的再生混凝土生产。再生细集料,特别是微粉,由于其具有较高的吸水率,利用率更低。为促进废弃混凝土的整体再生利用,论文研究了适合于不同来源再生粗集料配制再生混凝土的配合比设计方法和废弃混凝土细粉(d<4.75mm)的活性激发、再生利用途径。
采用振动堆积密实法对不同来源的再生粗集料配制再生混凝土,通过确定粉煤灰的最佳掺量及砂率、计算虚拟密实度得到集料用量,分别采用富浆系数法和胶集比法确定再生混凝土胶凝材料的用量,进行再生混凝土的试配,总结出密实法再生混凝土配合比设计方法。利用数字图像分析技术计算了不同来源再生粗集料的相对比表面积和相对体积,并采用棱角系数进行了修正;分析了不同来源再生粗集料在相同相对比表面积下相对体积的变化,得到了用于配合比设计时,富浆系数的修正方法和胶集比的取值范围。研究表明:计算再生混凝土胶凝材料的用量,对于特定的再生粗集料可采用修正后的富浆系数进行精确计算,对于不同来源的再生粗集料可采用胶集比法计算。
废弃混凝土细粉活性的激发,采用机械活化法和水热合成活化法,分别增加体系能量的不稳定程度和体系中非晶态物质的含量。采用活性激发后微粉的接触硬化性能作为其活性激发效果的评价方法。发现机械活化法存在一个最佳的粉磨时间段,为80min~90min;卵石质废弃混凝土细粉水热合成处理时间5h为宜,石灰石质废弃混凝土细粉水热处理时的CaO掺入量对其活性激发有较大影响。
对废弃混凝土细粉进行了制备硅橡胶填料、pb2+吸附剂、羟基磷灰石三种再生应用途径的初探。对卵石质废弃混凝土细粉,采用XRD、IR、DSC/TG等方法分析了其水热合成处理法制备纤维状的超细微粉。将其作为硅橡胶填料和pb2+的吸附剂进行了研究,作为硅橡胶填料可以缩短硅橡胶的硫化时间,并提高硅橡胶的硬度;作为pb2+吸附剂,最佳吸附时间为30min~60min。对于石灰石废弃混凝土细粉,利用其制备羟基磷灰石,并采用XRD、TEM、IR、DSC/TG对其进行了微观分析。