村镇建筑垃圾再生混凝土砖的物理力学性能研究

论文摘要

随着我国城镇建设的蓬勃发展,城市化进程的不断加快,工程建设量不断增加,建筑垃圾的产生量也是与日俱增。这些建筑垃圾的随意填埋和堆放已逐渐开始影响人们的生活及环境,同时也是一种资源的浪费,处理好建筑垃圾已经成为目前人们迫切需要关注和解决的问题。目前,我国对于建筑垃圾资源化利用的研究主要集中在城市,而对村镇建筑垃圾再生利用研究较少,随着社会主义新农村的建设,农村房屋新建、改建迅猛展开,产生大量建筑垃圾,占用了农村大量耕地,造成严重的环境污染,可见如何有效的处理建筑垃圾成为新农村建设中不可回避的问题。而村镇建筑垃圾不同于城市建筑垃圾,其种类繁多,规模小,筛分复杂。村镇建筑垃圾的主要成分是粘土砖,表面粗糙,棱角多,强度低,吸水率高,与城市的废弃混凝土相比回收利用难度更大。同时,目前村镇既有的混凝土空心砖等墙体材料强度低,承载力差,墙体抗震性差,随着新农村的建设,村镇住宅方面提倡节能、安全、经济和环保,有待于开发适合多层住宅的新型墙体材料。本文针对上述问题,将村镇废弃粘土砖破碎筛分作为再生粗骨料,制备新型再生混凝土三孔砖,通过采用掺和料裹粘土砖骨料搅拌工艺强化再生粘土砖骨料及粘土砖骨料—水泥石界面结构,以改善再生混凝土三孔砖的物理力学性能及抗冻性能,研究再生混凝土三孔砖的成型工艺,掺和料裹骨料对再生混凝土三孔砖物理力学性能、抗冻性能的影响及其对再生骨料—水泥石界面的强化作用。首先,本文研究了村镇建筑垃圾制备再生骨料的技术方法,再生混凝土三孔砖的孔型设计及成型工艺,确定了村镇建筑垃圾制备再生骨料的工艺流程,混凝土三孔砖的孔型尺寸,主要工艺参数及工艺流程。其次,本文通过改变粘土砖骨料取代率,测试再生混凝土三孔砖的抗压强度,软化系数,吸水率,含水率,研究了粘土砖骨料取代率对再生混凝土三孔砖物理力学性能的影响,寻求合理的粘土砖骨料掺量。结果表明,再生粘土砖骨料掺量为40%时,再生混凝土三孔砖综合性能较优,其物理力学性能指标达到使用要求。此外,本文采用掺和料裹骨料搅拌方法制备再生混凝土三孔砖,通过改变粉煤灰、矿粉的掺量,研究单掺、复掺掺和料裹骨料对再生混凝土三孔砖的抗压强度、吸水率、含水率、软化系数、抗冻性能影响。结果表明,通过采用粉煤灰、矿粉裹骨料搅拌工艺制备再生混凝土三孔砖,改善了混凝土三孔砖的物理力学性能,使混凝土三孔砖达到国家承重墙体材料的标准要求。复掺矿粉、粉煤灰的改性效果优于单掺掺和料改性效果,当矿粉掺量为20%,粉煤灰掺量10%时,改性效果最优,混凝土三孔砖28d抗压强度最大为47.2MPa,吸水率最小为5.0%,软化系数出现最大值0.96,抗冻性最好,其抗冻质量损失最低为0.3%,强度损失最低为8%。最后,本文通过扫描电镜测试,分析研究掺和料单掺、双掺裹骨料工艺对界面强度改性的影响。结果表明,相比未加掺和料的三孔砖界面形貌,采用粉煤灰裹骨料的三孔砖,界面水化物更为丰富,排列更为紧凑,但界面局部仍存在晶体的取向排列现象;采用矿粉裹骨料的三孔砖界面,大量的簇状水化产物附着在再生骨料表面,表明矿粉较高的活性是再生骨料与水泥石界面粘结强度大大提高的直接原因;复掺矿粉、粉煤灰裹骨料的三孔砖界面,密集的簇状水化产物附于再生骨料表面,表明复合掺和料各组分配比适当时可以起到性能互补的“叠加效应”,优化混凝土三孔砖性能。研究表明,采用掺和料裹骨料搅拌对再生混凝土三孔砖的强度和耐久性具有明显改善作用,村镇建筑垃圾经过掺和料改性可以制备高性能的再生混凝土三孔砖,其性能可以达到承重墙体材料的使用要求。本文为村镇建筑垃圾作为再生粗骨料制备新型墙体材料提供了理论基础和实践依据,具有很高的环境和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文研究的目的和意义
• 1.2 建筑垃圾再生利用研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外建筑垃圾再生利用研究情况
• 1.2.2 国内建筑垃圾再生利用研究情况
• 1.3 墙体材料的技术水平、发展趋势
• 1.3.1 国外墙体材料技术水平及发展趋势
• 1.3.2 国内墙体材料技术水平及发展趋势
• 1.4 目前存在的主要问题
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 原材料和试验方法
• 2.1 试验的原材料
• 2.1.1 水泥
• 2.1.2 粗集料
• 2.1.3 细集料
• 2.1.4 粘土砖骨料
• 2.1.5 粉煤灰
• 2.1.6 矿粉
• 2.1.7 水
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 粘土砖骨料压碎指标试验
• 2.2.2 粘土砖骨料吸水率试验
• 2.2.3 混凝土三孔砖抗压强度试验
• 2.2.4 混凝土三孔砖含水率、吸水率试验
• 2.2.5 混凝土三孔砖软化系数试验
• 2.2.6 混凝土三孔砖抗冻性能试验
• 2.2.7 扫描电镜试验
• 第三章 村镇建筑垃圾混凝土三孔砖的生产工艺
• 3.1 村镇建筑垃圾制备再生骨料的技术方法
• 3.2 再生混凝土三孔砖的生产工艺
• 3.2.1 再生混凝土三孔砖孔型设计
• 3.2.2 再生混凝土三孔砖的成型工艺
• 3.2.3 再生混凝土三孔砖主要工艺参数的控制
• 3.3 本章小结
• 第四章 粘土砖骨料取代率对再生混凝土三孔砖性能的影响
• 4.1 试验配合比
• 4.2 粘土砖骨料取代率对抗压强度的影响
• 4.3 粘土砖骨料取代率对吸水率、含水率的影响
• 4.4 粘土砖骨料取代率对软化系数的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 掺和料裹骨料搅拌对再生混凝土三孔砖性能的影响
• 5.1 试验配合比
• 5.2 单掺掺和料裹骨料搅拌对再生混凝土三孔砖性能的影响
• 5.2.1 单掺掺和料对抗压强度的影响
• 5.2.2 单掺掺和料对吸水率、含水率的影响
• 5.2.3 单掺掺和料对软化系数的影响
• 5.2.4 单掺掺和料对抗冻性能的影响
• 5.3 复掺掺和料裹骨料搅拌对再生混凝土三孔砖性能的影响
• 5.3.1 复掺掺和料对抗压强度的影响
• 5.3.2 复掺掺和料对吸水率、含水率影响
• 5.3.3 复掺掺和料对软化系数的影响
• 5.3.4 复掺掺和料对抗冻性能的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 掺和料裹骨料对再生混凝土三孔砖界面强化机理的研究
• 6.1 再生混凝土界面过渡区
• 6.2 改善界面过渡区的措施
• 6.3 掺和料裹骨料对再生骨料—水泥石界面强化机理分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目
• 致谢