无机预处理再生粗骨料的性能研究

无机预处理再生粗骨料的性能研究 无机预处理再生粗骨料的性能研究 2009年01月沈阳建筑大学(自然科学版)第25卷第l期JournalofShenyangJianzhuUniversity(NaturalScience)Jan.2009 Vo1.25.No.1 文章编号:1671—2021(2009)O1—0133—06 无机预处理再生粗骨料的性能研究 刘军,李瑶,刘宇,袁大鹏 (沈阳建筑大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110168) 摘要:目的利用无机预处理法处理村镇建筑垃圾,使处理后的建筑垃圾能作为再生粗骨料 应用到混凝土中.方法用水泥净浆和水泥砂浆对再生粗骨料进行表面预处理,测试其压碎指 标和吸水率,通过正交试验分析选出最优 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .结果预处理后再生粗骨料的压碎指标和吸水 率比未经处理的小,当砂浆配比为1:2:2时,压碎指标为16.2%,吸水率为4.57%.通过扫描 电镜观察再生粗骨料的界面过渡区,发现涂浆层不与骨料本身反应.结论通过正交试验分析, 水泥砂浆预处理方法要优于水泥净浆预处理法,水泥净浆预处理的最佳组成为:水灰比0.45, 涂浆量为35%,早强剂掺量为2%;水泥砂浆预处理的最佳组成为:砂浆配比1:2:2,涂浆量为 35%,早强剂掺量为2%. 关键词:涂浆预处理;再生粗骨料;废弃黏土砖;建筑垃圾 中图分类号:TU528.04文献标志码:A 0引言 随着建筑业的快速发展,砂石等自然资源日 益短缺,建筑垃圾日渐增加.世界各国政府和研究 机构纷纷制定新政策,发展新技术,以促进建筑垃 圾的再生利用.美国,日本和欧洲等发达国家早在 19世纪80年代就开始了对建筑垃圾再生利用的 研究,用废弃混凝土建设低层房屋,铺设路面等, 而我国起步较晚,近年来才逐步重视建筑垃圾的 循环利用. 我国对于建筑垃圾的研究主要集中在城市, 而对于村镇建筑垃圾的研究较少.村镇的建筑垃 圾不同于城市,其种类繁多,筛分复杂.村镇建筑 垃圾的主要成分为黏土砖,它本身有吸水率大等 缺点,较城市的废弃混凝土来说,这种黏土砖的再 生利用难度更大. 传统上对于废弃黏土砖的处理方式是选出拆 除后比较完整的砖块砌院墙,其他的直接扔掉,造 成资源的严重浪费和耕地的大量占用.由于黏土 砖的强度低,吸水率大,一般很难直接应用于混凝 土中,而影响建筑垃圾配制再生混凝土性能的主 要因素为再生粗骨料的压碎指标和吸水率,因此, 针对这些问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,采用涂浆预处理技术对废弃黏土 砖进行表面预处理,通过正交试验优化配比 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 , 测试预处理后再生粗骨料的压碎指标和吸水率, 用JSM一5610LV型扫描电镜观察再生粗骨料的 界面过渡区,研究水泥净浆和水泥砂浆预处理技 术对再生粗骨料性能的改善程度,寻求一种最好 的涂浆预处理方法,使处理后的再生粗骨料的各 种性能指标达到天然骨料的国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 要求,从而 为村镇建筑垃圾作为再生粗骨料用于墙体材料提 供理论基础和实践依据. 1原材料及试验方法 1.1原材料 试验使用的建筑垃圾取之沈阳市所辖村镇的 建筑垃圾,主要成分为废弃黏土砖,其物理指标见 表1.水泥选用的是沈阳冀东水泥厂生产的32.5 级普通硅酸盐水泥;选用细度模数约为2.65的河 砂;早强剂和减水剂均符合国家标准. 收稿日期:2008—07—11 基金项目:国家十一五重大科技支撑 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目(2006BAJ04A04);辽宁省教育厅创 新团队项目(2007117) 作者简介:刘军(1963一),女,教授,博士,博士生导师,主要从事高性能混凝土及工业 废渣资源化研究. 沈阳建筑大学(自然科学版)第25卷 表1废弃黏土砖的物理性能指标 1.2试验方法 正交试验设计根据因素和水平的选取确定为 L.(3)表.水泥净浆的水灰比和水泥砂浆的配合 比为根据是否可以包裹骨料设计选用范围.试验 采用的涂浆法是将废弃黏土砖倒人配好后的浆体 中搅拌2min后取出即可.再生粗骨料经过预处 理后室温条件养护1d,进行性能测试,再生粗骨 料的压碎指标和吸水率等试验均按照国家标准进 行. 2试验结果与分析 2.1水泥净浆预处理再生粗骨料 2.1.1水泥净浆预处理法的正交试验 水泥净浆预处理法的正交试验的因素,水平 的选取见表2,因素A为水灰比,因素B为涂浆 量,因素C为早强剂掺量,且每组都加入0.5%的 减水剂.水灰比范围根据能包裹再生骨料的程度 确定,涂浆量按照包裹的废弃黏土砖表面积计算, 早强剂掺量根据其性能指标确定掺入范围.正交 试验的考核指标为经过水泥净浆预处理后再生粗 骨料的压碎指标,考虑到各因素之间的交互作用, Lq(3)的表设计格式及再生粗骨料的压碎指标 如表3所示,压碎指标的方差分析结果见表4. 表2水泥净浆预处理法的正交设计因素水平表 表3水泥净浆预处理法的正交试验结果与分析 表4水泥净浆预处理的再生粗骨料压碎指标方差分析 注:Fo0l(2,2)=99.000. 通过采用综合平衡法以确定最优方案.从表 4的方差分析结果来看,因素A为再生粗骨料压 碎指标的主要影响因素,当水灰比为0.45时裹浆 后的再生粗骨料的压碎指标最低,强度最高,因 此,因素A取A,最好.因素B为次要影响因素, 虽然涂浆量对压碎指标的影响效果不是很明显, 但是提高涂浆量会在一定程度上减小压碎指标, 因此,因素B取B最好.因素c为次要影响因 素,尽管加入早强剂对压碎指标影响不大,但是对 于再生粗骨料处理后的快速硬化,提高早期强度 及时应用于混凝土中比较有益,因此,因素C取 C最好. 综合分析结果,水泥净浆预处理再生粗骨料 的最优组成为:水灰比0.45;涂浆量为35%;早强 剂掺量为2%. 2.1.2水泥净浆预处理的再生粗骨料压碎指标 试验 通过以上试验可以看出对再生粗骨料性能影 响最大的因素为水灰比,因此,试验选取4组不同 配比的水泥净浆预处理法,对处理后的再生粗骨 料进行压碎指标分析,其试验结果见图1(以下 B,D组均采用一次涂浆法,每组都加入0.5%减 水剂和2%早强剂). 从图1可以看出涂浆后的再生粗骨料的压碎 指标比涂浆前的要小,当水灰比在0.4,0.45之 间时,随着水灰比的增加,水泥浆的流动性增大, 第25卷刘军等:无机预处理再生粗骨料的性能研究l35 包裹在砖面的水泥浆越密实,压碎指标越小.当水 灰比>0.5时,D组的压碎指标没有降低反而提 高了,这是由于水泥浆的流动性过大,使水泥浆在 再生粗骨料表面的覆盖率和厚度过低,留有较多 的孔隙和裂缝而导致的.因此,预处理再生粗骨料 的水泥净浆的水灰比在一定范围内时,随着水灰 比的增加,再生粗骨料的压碎指标降低. 45 40 35 30 25 誊20 15 10 0 ABLIJ A.素砖B.涂浆水灰比为0.4C.涂浆水灰比为0.45D.涂浆水灰 比为0.5 图1水泥净浆配比与再生粗骨料压碎指标的关系 2.1.3水泥净浆预处理再生粗骨料吸水率试验 对2.1.2中所选取的4组不同水泥净浆配比 的再生粗骨料的不同时间的吸水率进行测试,其 试验结果见图2. ABU A.素砖B.涂浆水灰比为0.4C.涂浆水灰比为0.45D.涂浆水灰 比为0.5 图2水泥净浆配比与再生粗骨料吸水率的关系 从图2可以看出水泥净浆预处理后的再生粗 骨料的吸水率在10min时达到饱和程度的50% 左右,1h时达到饱和程度的75%以上,但吸水率 都比涂浆前的小,这是因为再生粗骨料的表面通 过涂浆预处理后,原有的孔隙和裂缝被涂浆层包 裹,使孔隙率降低,再生粗骨料的吸水率也随之降 低.从图2中的曲线还可以看出,当水灰比增大 时,再生粗骨料的吸水率也是先降低后增加的,这 与压碎指标的变化规律一致,由于随着水灰比的 增加,水泥的流动性加大,包裹在再生粗骨料表面 的水泥由B组的过于干涩包裹不均,到C组的最 密实包裹,再到D组的流动性过大而使覆盖在再 生粗骨料表面的涂浆量减少的缘故.因此,水泥净 浆的水灰比要控制在一定范围内,才能有效地降 低再生粗骨料的吸水率. 为了进一步研究水泥净浆预处理法对再生粗 骨料性能的影响,对水泥净浆和废弃黏土砖的界 面过渡区进行了扫描电镜试验,其试验结果见图 3,图5的SEM照片. 图3水泥净浆预处理的水泥石区域 图4水泥净浆预处理的废弃黏土砖区域 图5水泥净浆预处理的界面过渡区 从图3,图5的对比可以看出,在水泥净浆 预处理的再生粗骨料界面过渡区内,水泥和砖的 颗粒形状并没有发生改变,也就是说砖与水泥并 98765432O , 沈阳建筑大学(自然科学版)第25卷 不发生反应,只是水泥浆紧紧地包裹在砖的表面, 虽然有一些水泥粒子进入到砖的缝隙中,但仍是 水泥水化的产物——钙钒石,这些钙钒石包裹在 废弃黏土砖表面,使其原有的孔隙和裂缝减少,水 泥的强度又大于黏土砖,所以经过水泥净浆预处 理后的再生粗骨料的压碎指标和吸水率均低于未 经预处理的. 2.2水泥砂浆预处理再生粗骨料 2.2.1水泥砂浆预处理法的正交试验 水泥砂浆预处理法的正交试验的因素,水平 的选取见表5,因素A为砂浆配比,因素B为涂 表5水泥砂浆预处理法的正交设计因素水平表 浆量,因素c为早强剂掺量,且每组都加入0.5% 的减水剂.砂浆配比范围根据能包裹再生骨料的 程度确定,涂浆量及早强剂掺量原则同水泥净浆 预处理.正交试验的考核指标为水泥砂浆预处理 后再生粗骨料的压碎指标,见表6,压碎指标的方 差分析结果见表7. 表6水泥砂浆预处理法的正交试验结果与分析 因素 序号——空白压碎指标/% ABC 表7水泥砂浆预处理的再生粗骨料压碎指标方差分析 注:Foo5(2,2)=19.000. 通过采用综合平衡法以确定最优方案.从表 7的方差分析结果来看,因素A为再生粗骨料压 碎指标的主要影响因素,当砂浆配比为1:2:2时 再生粗骨料的压碎指标最小,强度最大,包裹得最 密实,因此,因素A取A最好.因素B为次要影 响因素,增加砂浆的涂浆量后,使涂浆在粗骨料表 面的覆盖率有所提高,孔隙及裂纹的量减少,因 此,因素B取B最好.因素C也为次要影响因 素,当早强剂的掺量增加后再生粗骨料的压碎指 标有所降低,使再生粗骨料的强度有少许增加,因 此,因素C取C最好. 综合分析结果,水泥砂浆预处理再生粗骨料 的最佳组成为:砂浆配比1:2:2;涂浆量为35%; 早强剂掺量为2%. 2.2.2水泥砂浆预处理的再生粗骨料压碎指标 通过以上正交试验可以看出,对再生粗骨料 性能影响最大的因素为砂浆配比,因此,试验选取 4组不同配比的砂浆预处理法,对处理后的再生 粗骨料进行压碎指标分析,其试验结果见图6(以 下E,G组均采用一次涂浆法,每组都加入0.5% 减水剂和2%的早强剂). 45 40 35 术3O 竖25 m 喜20 15 AEFC A.素砖E砂浆配比为1:2:3F.砂浆配比为1:1.7:2G.砂浆配比 为1:2:2 图6水泥砂浆配比与再生粗骨料压碎指标的关系 68,397428 加" 123312231 12323l3l2 I23123123 11222333 23456789 第25卷刘军等:无机预处理再生粗骨料的性能研究l37 从图6可以看出,相对于水泥净浆预处理法 来说,水泥砂浆预处理法对再生粗骨料强度的提 高更为显着,G组的压碎指标比C组降低了4%. 这说明水泥砂浆中的砂子对于再生粗骨料强度的 提高起到了很大作用,然而若砂子与水泥之比过 大又会导致其粘结性能不好,反而不能很好地提 高再生粗骨料的强度,从试验E组,F组和G组 中的对比来看,E组的砂率最大其压碎指标却不 是最小的,反而最大,这就是由于E组的砂率过 大其砂浆的粘结性能不够,使再生粗骨料表面所 覆盖的砂浆量较少,从而导致再生粗骨料的压碎 指标降低地较少.因此,水泥砂浆预处理法能更有 效地降低再生粗骨料的压碎指标,但要注意控制 砂子的相对用量. 2.2.3水泥砂浆预处理的再生粗骨料吸水率 同样对2.2.2中所选取的4组不同水泥砂浆 配比处理的再生粗骨料不同时间的吸水率进行了 测试,其试验结果见图7. AE A.素砖E.砂浆配比为1:2:3F,砂浆配比为1:1.7:2G.砂浆配比 为1:2:2 图7水泥砂浆配比与再生粗骨料吸水率的关系 从图7可以看出,水泥砂浆处理后的再生粗 骨料的吸水率也是在10min时达到饱和程度的 50%左右,1h时达到饱和程度的75%以上,并且 水泥砂浆预处理后的再生粗骨料的吸水率相对于 水泥净浆预处理时要低,效果要好,这是由于砂的 加入,填补了水泥水化后的部分孔隙,增加了包裹 层的密实度,但砂的加入也会吸收一定量的水分, 影响砂浆的流动性,进而影响包裹效果,反而使吸 水率增加(如E组),也就是说当配合比最佳时 (1:2:2),水泥水化得最充分,包裹得最密实时, 再生粗骨料的吸水率最低.因此,在用水泥砂浆预 处理法处理再生粗骨料时,要最大限度地降低再 生粗骨料吸水率,就要注意控制砂子的相对用量. 为了进一步研究水泥砂浆预处理法对再生粗 骨料性能的影响,对水泥砂浆和废弃黏土砖的界 面过渡区进行了扫描电镜试验,其试验结果见图 8的SEM照片. 从图8的水泥砂浆预处理的再生粗骨料界面 过渡区的电镜照片同样可以看出,水泥砂浆不与 黏土砖反应,但就是有了这一层水泥砂浆的包裹 使比较脆弱的废弃黏土砖有了一层坚硬的外衣, 把黏土砖本身的孔隙和破碎时留有的微裂纹都包 裹起来,大大降低了吸水率和压碎指标.因此,水 泥砂浆预处理法有效地改善了再生粗骨料的基本 性能. 图8水泥砂浆预处理的界面过渡区 3结论 (1)用涂浆预处理法来改善再生粗骨料的性 能是可行的,处理后的再生粗骨料的吸水率和压 碎指标都比未经处理的小,相同的测试条件下,水 泥砂浆预处理法要好于水泥净浆预处理法. (2)水泥净浆预处理再生粗骨料最佳组成为 水灰比0.45,涂浆量为35%,早强剂掺量为2%; 水泥砂浆预处理再生粗骨料最佳组成为砂浆配比 1:2:2,涂浆量为35%;早强剂掺量为2%. (3)水泥净浆预处理时,当水灰比在0.4, 0.5内,随着水灰比的增加,再生粗骨料的压碎指 标和吸水率均减小;水泥砂浆预处理时,随着砂子 相对用量的增加,再生粗骨料的压碎指标和吸水 率也增加. (4)再生粗骨料表面的涂浆层不与骨料本身 反应,但却有效地改善了再生粗骨料的性能,使其 吸水率降低了16%,42%,压碎指标降低了 37%58%. 98765432lO ,斛* 138沈阳建筑大学(自然科学版)第25卷 参考文献: [1]孙跃东,周德源.我国再生混凝土的研究现状和需 要解决的问题[J].混凝土,2006(4):25—28. [2]范锦忠.我国轻骨料及其混凝土和制品生产,应用 综述[J].硅酸盐通报,2005(5):73—77. [3]张虹,熊学忠.废弃混凝土再生骨料的特性研究 [J].武汉理工大学,2006,28(3):64—66. [4]高巧红,关振群,顾元宪.混凝土骨料有限元模型 自动生成方法[J.大连理工大学,2006,46 (5):641—646. [5]刘军,戚红,刘润请.低温条件下养护制度对混凝 土收缩率的影响[J].沈阳建筑大学:自然科 ,学版,2008,24(1):91—94. [6]XiaoJianzhuang,LiJiabin,ZhangChuanzeng.Onre— lationshipsbetweenthemechanicalpropertiesofre— cycledaggregateconcreteandoverview[J].Materi— alsandStructure.2006.39(6):655—664. [7]IlkerB,SdimS.Propertiesofconcretesproduced withwasteconcreteaggregate[J].CementandCon— creteResearch,2004,34(8):1307—13l2. [8]OlorunsogoFT,PadayacheeN.Performanceofrecy— cledaggregateconcretemonitoredbydurabilityinde— xes[J].CementandConcreteResearch,2002,32 (2):179—185. 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StudyonPropertyofRecycledCoarseAggregate PretreatedwithInorganicMaterials L/UJun,LIYao,LIUYu,YUANDapeng (SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShenyangJianzhuUniversity,ShenyangChina,110168) Abstract:Inthispaper,weintendtoillustratethatruralbuildingwastesworkingasrecycledaggregatearea— bletobeappliedtoconcreteafterbeingpretreatedwithinorganicmaterials.Surfacepretreatmentisprocessed withcementpasteandcementmortar,thenitscrushingvalueandwaterabsorptionaretestedandoptimum schemeisselectedthroughanalysisoforthogonaltest.Theresultshowsthatcrushingvalueandwaterab— sorptionrateofrecycledaggregatepretreatedarelowerthanthosewithoutpretreatment.Crushingvalueand waterabsorptionhaverespectivelowestvalueof16.2%and4.57%whenmortarmixingrateisdesignedas 1:2:2.ItwasfoundthattherewasnoreactionbetweencoatinglayerandaggregatethroughSEMstudieson interfacialtransitionzone.Itcanbefoundthroughorthogonaltestthatintermofpretreatmentmethodofce— rnentpasteandcementmortar,theformeroneisbetter.Theoptimumcompositionofcementpastepretreat— mentis:watercementratio0.45,coatingcapacity35%,mixingamountofearlystrengthagent2%;Theop- timumcompositionofcementmortarpretreatmentis:mortarmixingratel:2:2,coatingcapacity35%,mix— ingamountofearlystrengthagent2%. Keywords:pretreatmentwithinorganicmaterials;recycledcoarseaggregate;ruralbuildingwaste;building wastes