废弃粘土砖再生轻骨料混凝土的性能研究

摘要

随着我国城市化的发展，大量的城乡建筑被拆除，而这些建筑多以粘土砖为建筑墙体材料，因此大量废弃粘土砖需要被合理地处理。粘土砖的轻质和具有一定的强度为其作为轻骨料使用提供了可能，因此本文首次提出将废弃粘土砖作为再生粗细骨料来制备轻骨料混凝土。通过对粘土砖骨料的性能研究、配合比优化设计得到满足强度与密度要求的粘土砖轻骨料混凝土，并对粘土砖轻骨料基本力学性能、物理性能、干缩与耐久性能进行了系统研究，为粘土砖轻骨料混凝土的工程应用提供了理论与技术基础。
　　试验结果表明，所用粘土砖粗骨料堆积密度为910kg/m3，属于轻骨料范畴。对粘土砖粗骨料级配进行优化调整以满足5～20mm连续级配，粘土砖细骨料为Ⅱ区的中砂。采用ESEM对粘土砖骨料进行扫描，发现粘土砖骨料表面凹凸不平，含大量微孔。粘土砖骨料吸水率高，前期吸水速率快，通过对粘土砖骨料预湿24h，可得到满足施工要求的轻骨料混凝土。对粘土砖轻骨料混凝土的配合比进行优化，得到最佳配合比，使其抗压强度高达40MPa，密度等级≤1800。
　　试验研究了粘土砖轻骨料混凝土基本力学性能与物理性能，结果表明，不同配比下的抗压强度28d前差别较大，但28d之后均稳定在40MPa左右。28d抗折强度在3.9MPa～4.7MPa之间，28d劈拉强度在2.0MPa～3.0MPa之间。28d轴心抗压强度与立方体抗压强度比值在0.83～0.93之间，高于普通混凝土，与轻骨料混凝土一致。28d静弹性模量比普通混凝土低20％～40％。研究建立了粘土砖轻骨料混凝土各力学性能之间的数学模型。分析了粘土砖轻骨料混凝土的抗压应力应变曲线特征，并采用分段三次函数对应力应变曲线进行模拟，所得结果与实测的应力应变曲线吻合度较高。粘土砖轻骨料混凝土的干表观密度处于1700kg/m3～1840kg/m3之间，导热系数在0.5W/(m·K）～0.7W/(m·K)之间，各因素对干表观密度和导热系数影响程度从高至低为:水胶比＞粉煤灰掺量＞体积砂率。粘土砖轻骨料混凝土饱和吸水率在13％～18％之间，软化系数为0.85～0.95，达到耐水材料要求。
　　试验研究了粘土砖轻骨料混凝土的干缩与耐久性能，结果表明粘土砖轻骨料混凝土干缩较大，180d的收缩率超过1000μm/m，增加水胶比和体积砂率会增大收缩，粉煤灰掺加能够抑制收缩，最佳掺量为10％。采并用JGJ51模型对干缩进行拟合，通过修正相关参数值，可以较准确地拟合粘土砖轻骨料混凝土的干缩情况。研究还发现，对粘土砖轻骨料混凝土耐久性影响程度从高到底为:粉煤灰掺量＞水胶比＞体积砂率。掺加10％的粉煤灰能够显著提升抗冻融性能与抗氯离子渗透性，过量掺加粉煤灰会降低耐久性能。粉煤灰的掺加会加速碳化，掺量越高，碳化速率越快。降低水胶比能够显著提高粘土砖轻骨料混凝土的耐久性，增大体积砂率会降低抗碳化性能，40％体积砂率组的抗冻性与抗氯离子渗透性最佳。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究

1．2 国内外研究现状及存在问题

1．2．1 制备再生混凝土

1．2．2 作为细骨料制备砂浆

1．2．3 作为红砖粉料使用

1．2．4 废弃粘土砖其他方面应用

1．3 课题的主要研究内容及目标

第二章 原材料性能与试验方法

2．1 粘土砖骨料的基本性能

2．1．1 粘土砖骨料的颗粒级配与优化

2．1．2 粘土砖骨料的物理性能指标

2．1．3 粘土砖骨料的化学性能与微观形貌

2．2 其他原材料性能

2．3 试验方法

2．3．1 粘土砖轻骨料混凝土制备工艺

2．3．2 抗压强度测试

2．3．3 抗折强度测试

2．3．4 劈裂抗拉强度测试

2．3．5 轴心抗压强度测试

2．3．6 静弹性模量及应力应变曲线测试

2．3．7 含水率与干表观密度测试

2．3．8 吸水率与软化系数测试

2．3．9 导热系数测试

2．3．10 干燥收缩测试

2．3．11 长期与耐久性能测试

3．1 前言

3．2 粘土砖轻骨料混凝土配合比设计

3．2．1 试配强度

3．2．2 水泥用量

3．2．3 用水量

3．2．4 砂率

3．2．5 矿物掺合料

3．2．6 配合比计算与调整

3．3 粘土砖轻骨料混凝土试配方案

3．4 试验结果与分析

3．4．1 试验结果

3．4．2 结果分析

3．5 本章小结

第四章 粘土砖轻骨料混凝土的力学和物理性能

4．1 前言

4．2 配合比优化设计

4．3 粘土砖轻骨料混凝土力学性能

4．3．1 抗压强度

4．3．2 抗折强度

4．3．3 劈裂抗拉强度

4．3．4 轴心抗压强度

4．3．5 静弹性模量

4．3．6 应力应变曲线

4．3．7 ITZ

4．4 粘土砖轻骨料混凝土物理性能

4．4．1 干表观密度与导热系数

4．4．2 吸水率与软化系数

4．5 本章小结

第五章 粘土砖轻骨料混凝土的干缩与耐久性能

5．1 前言

5．2 干缩性能

5．2．1 干燥收缩机理

5．2．2 试验结果与分析

5．3 抗冻融性能

5．3．1 冻融破坏机理

5．3．2 试验结果与分析

5．4 抗碳化性能

5．4．1 碳化机理

5．4．2 试验结果与分析

5．5 抗氯离子渗透性能

5．5．1 氯离子渗透性机理

5．5．2 试验结果与分析

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．1．1 论文创新点

6．1．2 论文主要结论

6．2 展望

6．2．1 发展前景

6．2．2 仍需研究的问题

致谢

参考文献

硕士期间发表的学术论文