（材料学专业论文）基于活性粉末增强的混凝土再生利用技术研究.pdf

博上学位论文 摘要 混凝土的再生利用是2 l 世纪水泥混凝土领域可持续发展的热点问题之一。再 生混凝土技术因具有出色的环境效益、经济效益和社会效益而受到广泛关注。但 是，再生混凝土强度较低，干缩变形较大，常常成为制约其应用于结构混凝土的 瓶颈。目前的生产工艺难以制备出经济性好而且品质优良的再生骨料，因此在今 后较长一段时期内，如何利用压碎值和吸水率较高的再生骨料来制备可以作为结 构混凝土使用的较高强度并具有较低干缩变形的再生混凝土，是混凝土再生利用 亟需解决的问题。此外，再生骨料虽然强度不高，但与水泥浆体基质界面结合较 好，用于开发具有某些特定功能的再生混凝土，如透水性再生混凝土，也成为当 前再生混凝土技术新的研究方向。 本文在对再生骨料和再生混凝土基本性质进行深入分析的基础上，提出了再 生骨料的分级方法和适用范围。根据a n d e r s e n 方程，对二元、三元、四元水泥 活性粉末体系进行级配优化，确定了活性粉末的最佳掺量，并用可压缩堆积理论 计算了体系的实际堆积密实度，对优化的级配进行了验证。用原生混凝土强度等 级为c 4 0 的i i 级再生骨料，通过再生骨料预处理、采用活性粉末裹石工艺等技术 措施，成功制备出干缩性小的活性粉末高强再生混凝土。根据体积指标确定透水 性再生混凝土配合比设计的主要参数，提出了一种新的透水性再生混凝土的配合 比设计方法，并利用硅灰对透水性再生混凝土的增强作用，研制出强度较高、透 水性能优良的再生混凝土。本文的主要研究工作和结果如下： 1 建立了掺或不掺活性粉末的再生混凝土抗压强度数据库，对影响普通再生 混凝土、高强再生混凝土、活性粉末高强再生混凝土抗压强度的诸因素进行了系 统深入的分析，提出了再生骨料的分级指标体系。结合文献和试验数据，建立了 以表观密度、表观密度变异系数、吸水率、砂浆含量( 或洛杉矶磨耗损失) 和压碎 值为指标的再生骨料的质量评价方法和分级体系，确定了不同品质再生骨料的适 用范围：i 级再生骨料可直接应用于制备各强度等级的再生混凝土( r c l 5 r c 6 0 ) ： i i 级再生骨料能直接应用于生产中等强度的再生混凝土( r c 4 0 以下) ；h i 级再生骨 料只宜应用于生产等级较低的再生混凝土( r c 3 0 以下) 。 2 提出了制备活性粉末再生混凝土时水泥及活性粉末的选择原则和技术要 求。通过优化再生骨料级配、活性粉末体系级配、采用粉末裹石工艺，可以改善 再生混凝土过渡区结构，从而提高其强度。综合运用再生骨料预处理技术和活性 粉末裹石工艺，并采用高强度水泥来进一步提高基体强度，成功制备出2 8 d 抗压 强度达7 1 2 1 m p a ，抗折强度达7 9 8 m p a 的高强再生混凝土。其干缩性能也得到 基于活性粉末增强的混凝七再生利用技术研究 大幅改善，9 0 d 干缩率降低至2 9 。活性粉末高强再生混凝土的x r d 、i r 和s e m 分析结果表明，水化产物中的c a ( o h ) 2 数量减少、水化产物更为均匀密实、过渡 区结构更为致密。 3 借鉴沥青路面中沥青碎石玛蹄脂( s t o n em a t r i xa s p h a l t ，s m a ) 和开级配磨 耗层( o p e ng r a d e da s p h a l tf r i c t i o nc o u r s e ，o g f c ) 的配合比设计方法，提出了基 于体积参数指标的透水性混凝土( 或透水性再生混凝土) 配合比设计方法。用这种 设计方法研制得到了空隙率达1 9 2 9 、透水系数为8 3 m m s 、2 8 d 抗压强度达 1 9 0 3 m p a 的透水性再生混凝土。 4 指出活性粉末材料与再生骨料粘结点的数量对透水性再生混凝土的强度 起关键作用。在粉煤灰、硅灰和矿渣中，硅灰是最佳的增强活性粉末。比较了硅 灰单掺、有机聚合物增粘剂( h e m c ) 单掺、硅灰和增粘剂( h e m c ) 双掺以及高强度 水泥对再生混凝土的增强效果。结果表明，单掺硅灰的效果最好：掺入4 的硅 灰，获得了2 8 d 抗压强度达2 6 3 7 m p a ，抗折强度为3 3 7 m p a ，透水系数为7 8 m m s 的透水性再生混凝土。界面显微结构和红外光谱分析结果表明，硅灰的掺入能促 进c a ( o h ) 2 继续水化，生成大量的水化硅酸钙( c s h ) 凝胶，提高了浆体的密实程 度，从而提高了透水性再生混凝土的强度。 5 将新老混凝土界面结构由渗透层、反应层和渐变层所构成的假设引入到透 水性再生混凝土界面结构的研究中，并通过试验结果验证了反应层的存在。新的 水泥浆体和再生骨料上粘附的旧砂浆通过反应层进行复杂的离子交换，活性粉末 掺入使新浆体水化产物的尺寸变小，增强了离子的穿透能力，使反应层的离子交 换活动增多，从而有利于提高界面的粘结强度。 6 建立了二维平面的圆形颗粒和多边形颗粒有限元模型，用a n s y s 软件对 透水性再生混凝土的受压和受弯拉破坏进行了数值分析，模拟了受压破坏和受弯 拉破坏的起始部位。结果表明，受压破坏主要发生在新的水泥浆体中，而受弯拉 破坏既可发生在新浆体中，也可发生在旧砂浆中( 当旧砂浆抗拉强度较小时) 。分 析了影响透水性再生混凝土抗压、抗折强度的因素，计算了活性粉末透水性再生 混凝土的理论强度。理论计算和试验结果表明，用原生混凝土强度等级为c 4 0 的 再生骨料制备的活性粉末透水性再生混凝土的抗压强度和抗折强度分别达到理论 强度的9 0 3 和9 4 9 。 关键词：活性粉末：再生骨料；高强再生混凝土：透水性再生混凝土；数值模拟 博士学位论文 a b s t r a c t r e c y c l i n go fc o n c r e t ei so n eo ft h eh o ts p o ti s s u e sf o rs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t o fc o n c r e t ei n21 吼c e n t u r y t e c h n o l o g yo fr e c y c l e da g g r e g a t ec o n c r e t e ( r a c ) h a s a t t r a c t e dw i d e l ya t t e n t i o nd u et oi t sd i s t i n g u i s h e de n v i r o n m e n t a lb e n e f i t s ，e c o n o m i c a d v a n t a g ea n ds o c i a lr e t u r n s r e l a t i v e l yl o ws t r e n g t ha n dh i g hd r ys h r i n k a g eo fr a c ， h o w e v e r ，o f t e nl i m i tt h ee x t e n s i v ea p p l i c a t i o nt os t r u c t u r a lo c c a s i o n s i ti sd if f i c u l tt o p r o d u c eb o t hc h e a pa n dq u a l i t y - s a r i s f y i n gr e c y c l e da g g r e g a t e ( r a ) b yc u r r e n t c r u s h i n gt e c h n o l o g y a ss u c h ，u t i l i z a t i o no fi n f e r i o ro rm o d e r a t er a ( c h a r a c t e r i z e db y h i g hc r u s h i n gv a l u ea n dh i g hw a t e ra b s o r p t i v eb e h a v i o r ) f o rs t r u c t u r a lc o n c r e t e ， w h e r er e l a t i v e l yh i g hs t r e n g t ha n dl o wd r ys h r i n k a g ea r ec o m m o n l yr e q u i r e dh a s b e c o m eap r e s s i n gi s s u e i na d d i t i o n ，c h a r a c t e ro fl o ws t r e n g t hb u tg o o db o n d i n g b e t w e e nr aa n dt h ec e m e n tp a s t em a t r i xm a k e si tp o s s i b l et od e v e l o pf u n c t i o n a l r e c y c l e dc o n c r e t e ，e g ，p e r v i o u sr e c y c l e da g g r e g a t ec o n c r e t e ，h a sb e c o m ean e w r e s e a r c ho r i e n t a t i o nr e l a t e dt oc o n c r e t er e c y c l i n g b a s e do nad e e pi n v e s t i g a t i o no nb a s i cp r o p e r t i e so fr aa n dr a cw a sc o m p l e t e d g r a d i n gm e t h o do fr aa n di t sr e c o m m e n d e da p p l i c a t i o n sw e r et h e np r o p o s e d g r a d a t i o no fb i n a r y ，t e r n a r ya n dq u a t e r n a r ys y s t e mo fr e a c t i v ep o w d e r ( r p ) a n d o r d i n a r yp o r t l a n dc e m e n t ( p o ) w a so p t i m i z e da c c o r d i n gt oa n d e r s e nf o r m u l a t h e p r o p o r t i o no fr pw a sd e t e r m i n e da n dv e r i f i e db ya c t u a lp a c k i n gd e n s i t yc a l c u l a t e db y c o m p r e s s i b l ep a c k i n gm o d e l ( c p m ) b yp r e t r e a t m e n t o f o r d i n a r yr a ( g r a d e i i ，m a n u f a c t u r e df r o mc 4 0c e m e n tc o n c r e t e ) ，a d o p t i o no fs t o n e - e n v e l o p e dw i t hr p ， e t c ，h i g hs t r e n g t h a n dl o wd r y s h r i n k a g e o fr pr e i n f o r c e d h i g hs t r e n g t h r a c ( r p - h s r a c ) w a sa c h i e v e d an o v e lp r o p o r t i o n i n gd e s i g nm e t h o dm a i n l y g o v e r n e db yv o l u m e t r i cp a r a m e t e r s f o rp e r v i o u sc o n c r e t ew a se s t a b l i s h e d b y u t i l i z a t i o no fs i l i c af u m e ，b o t hh i g hs t r e n g t ha n de x c e l l e n tp e r m e a b i l i t yo fp e r v i o u s c o n c r e t ew e r ea c h i e v e d t h em a i nr e s e a r c h c o m p o n e n t s a n dc o n c l u s i o n so ft h i sd i s s e r t a t i o na r e s u m m a r i z e da sf o l l o w s 1 d a t a b a s eo fr a cm a i n l yr e l a t e dt oc o m p r e s s i v es t r e n g t hw i t ho rw i t h o u t a c t i v ep o w d e rw a se s t a b l i s h e d f a c t o r si n f l u e n c i n gc o m p r e s s i v es t r e n g t ho fr a c ， h i g hs t r e n g t hr a c ( h s r a c ) a n dr e a c t i v ep o w d e rr e i n f o r c e dh s r a c ( r p - h s r a c ) w e r ea n a l y z e da n ds u m m a r i z e d c o m b i n i n gt h ee x p e r i m e n t a ld a t aa n dr e f e r e n c e s ， i i i 基于活性粉末增强的混凝十再生利用技术研究 g r a d i n gi n d e x e so fr ai n c l u d i n ga p p a r e n td e n s i t y , v a r i a t i o nc o e f f i c i e n to fa p p a r e n t d e n s i t y , w a t e ra b s o r p t i o nr a t i o ，o l dm o r t a rc o n t e n t ( o rl o sa n g e l e sl o s s ) a n dc r u s h i n g v a l u ew e r et h e np u tf o r w a r d a p p l i c a b l es c o p eo fr aw a sd e t e r m i n e d ：g r a d ei c a n b eu s e df o rr c15 r c 6 0 ；g r a d ei ii sc a p a b l eo fp r o d u c t i o no fr a cw i t ham o d e r a t e s t r e n g t h ( 1 0 w e rt h a n4 0 m p a ) ；g r a d ei i i i sl i m i t e dt ol o w e rs t r e n g t hc o n c r e t e ( 1 0 w e r t h a nr c 3 0 ) 2 p r i n c i p l e sa n dr e q u i r e m e n t sf o rs e l e c t i o no fr pa n dc e m e n tw e r ed e t e r m i n e d b yo p t i m i z i n gg r a d a t i o no fr a a n dr pa n da d o p t i o no fs t o n e - e n v e l o p e dw i t hr e a c t i v e p o w d e r ( s e r p ) r e s u l t si nm o d i f i c a t i o no fi n t e r f a c i a lt r a n s i t i o nz o n e ( i t z ) t h a tl e a d s t ot h ei m p r o v e m e n to ft h es t r e n g t h b yp r e t r e a t m e n to fr a ，s e r pt e c h n o l o g ya n d u t i l i z a t i o no fh i g hs t r e n g t hc e m e n tt os t r e n g t h e nt h ec e m e n tm o r t a rm a t r i xo fr a c ， h i g hs t r e n g t ho fr a c w i t h2 8 dc o m p r e s s i v es t r e n g t ho f71 2 m p a ，f l e x u r a ls t r e n g t ho f 7 9 m p aw a ss u c c e s s f u l l ym a n u f a c t u r e di nl a b o r a t o r y b e s i d e s ，2 9 r e d u c t i o no ft h e d r ys h r i n k a g ea t9 0d a y s a g ew a so b s e r v e d x r d ，i ra n ds e ma n a l y s i sr e s u l t s r e v e a l st h a tl e s sc a ( o h ) 2i nh y d r a t e sw e r ep r o d u c e di nr p - h s r a c u n i f o r ma n d d e n s es t r u c t u r eo f b o t hh y d r a t e sa n d i t zc a nb eo b s e r v e d 3 e n l i g h t e n e db yp r o p o r t i o n i n gm i xm e t h o df o rs t o n em a t r i xa s p h a l t ( s m a ) a n d o p e ng r a d e df r i c t i o nc o u r s e ( o g f c ) ，an o v e lp r o p o r t i o n i n gd e s i g nm e t h o dm a i n l y g o v e r n e db yv o l u m e t r i cp a r a m e t e r sf o rb o t hn o - f i n e sp e r v i o u sc o n c r e t ea n dn o - f i n e s p e r v i o u s r e c y c l e dc o n c r e t e ( n p r c ) w a se s t a b l i s h e d n p r cw i t h2 8 dc o m p r e s s i v e s t r e n g t ho f19 0 3 m p a ，v o i dv o l u m eo f19 2 9 a n d8 3 m m sp e r m e a b i l i t yc o e f f i c i e n t w a sp r o d u c e db yt h en e wm e t h o d 4 i ti sp o i n t e do u tt h a tb o n d i n gp o i n t sb e t w e e nr pa n dr av i t a lf o rt h es t r e n g t h n p r c ，a n dh e n c e ，s i l i c af u m ei sat y p eo fi d e a lp o w d e rf o ri m p r o v i n gs t r e n g t hw h e n c o m p a r e dw i t hf l ya s h ( f a ) ，b l a s ts l a g ( b s ) c o m p a r e dw i t hp o l y m e r , a d d i t i o no f p o l y m e ra n ds f , u s eo fh i g hs t r e n g t hc e m e n t ，s fp r o v e de f f e c t i v ef o ri m p r o v e m e n to f s t r e n g t h ：r e c y c l e dp e r v i o u sc o n c r e t ew i t h2 8 dc o m p r e s s i v es t r e n g t ho f2 6 3 7 m p a ， f l e x u r a l s t r e n g t h o f3 3 7 m p aa n d p e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n to f7 8 m m sw a s m a n u f a c t u r e dw h e na no p t i m u md o s a g eo f4 s i l i c af u m ew a sa d d e di n t ot h em i x t u r e s e ma n di ra n a l y s i sr e s u l t si n d i c a t et h a ta d d i t i o no fs fb e n e f i t st of u r t h e rh y d r a t i o n ， w h i c hr e s u l t si nm u c hm o r ec s ha n di m p r o v e st h ed e n s i t y t h u si m p r o v e st h e s t r e n g t ho fn p r c 5 t h ei n t e r f a c i a ls t r u c t u r eo fn e wa n do l dc o n c r e t ew a sa s s u m e dc o n s i s t i n go f p e r m e a b l el a y e r , r e a c t i v el a y e ra n dt r a n s i t i o n a ll a y e r , w h i c hw a si n t r o d u c e dt o i n v e s t i g a t et h ei n t e r f a c i a ls t r u c t u r eo fn p r c t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sv e r i f i e dt h e i v 博一i 二学位论文 e x i s t e n c eo fr e a c t i v el a y e r n e wp a s t ee x c h a n g e si c o n st h r o u g ht h er e a c t i v el a y e rw i t h t h ea t t a c h e do l dm o r t a r r e a c t i v ep o w d e rc o n t r i b u t e st ou n i f o r ma n ds m a l lh y d r a t e s t h a th e l pt oe n h a n c et h ep e r m e a b i l i t yo fi c o n s t h u s ，i n c r e a s e st h ee x c h a n g eo fi c o n s a n dr e s u l t si nb e t t e rb o n d i n gi nt h ei n t e r f a c i a lz o n e 6 f i n i t ee l e m e n tm o d e lo fp l a n ec i r c u l a rp a r t i c l ea n dp o l y g o np a r t i c l ew a s e s t a b l i s h e d ，r e s p e c t i v e l y a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nw a sc o n d u c t e do nc o m p r e s s i o na n d f l e x i o ns t a t eo fp e r v i o u sc o n c r e t e o r i g i n a lf a i l u r ep o s i t i o nw a ss i m u l a t e df o rb o t h c o m p r e s s i o na n df l e x i o nt e s t t h er e s u l ts h o w st h a tn e wm o r t a rt e n d st of a i lf i r s ti n c o m p r e s s i o n h o w e v e r ，t h en e wm o r t a ro rt h eo l dm o r t a rc a nf a i lw h e nt h es p e c i m e n i s b e n d i n g f a c t o r si n f l u e n c i n gc o m p r e s s i v ea n df l e x u r a ls t r e n g t ho fn p r cw e r e s i m u l a t e da n dt h et h e o r e t i c a ls t r e n g t ho fn p r cw a sc a l c u l a t e d t h ee x p e r i m e n t a la n d c a l c u l a t i n g r e s u l t si n d i c a t et h a t9 0 3 a n d9 4 9 o fm a x i m u mt h e o r e t i c a l c o m p r e s s i v es t r e n g t ha n df l e x u r a ls t r e n g t hc a nb ea c h i e v e d ，r e s p e c t i v e l y k e yw o r d s ：r e a c t i v ep o w d e r ；o r d i n a r yr e c y c l e da g g r e g a t e ；h i g hs t r e n g t hr e c y c l e d c o n c r e t e ；p e r v i o u sr e c y c l e dc o n c r e t e ；d i g i t a ls i m u l a t i o n v 基于活性粉末增强的混凝十再生利用技术研究 插图索引 图2 1再生骨料现场粗破和碎石场集中破碎工艺1 5 图2 2 试验用再生骨料1 6 图2 3 研究方案及技术路线示意图1 7 图2 4 再生混凝土干缩测试装置“2 l 图2 5 透水系数测试装置示意图2 3 图3 1 再生骨料吸水率与表观密度关系3 7 图3 2 再生骨料吸水率与压碎值关系3 7 图3 3 再生骨料洛杉矶磨耗损失和砂浆含量关系一3 9 图3 4 再生骨料的x r d 图谱4 l 图3 5 再生骨料的i r 分析4 2 图3 6 再生骨料界面的s e m 照片4 4 图3 7 水泥与活性粉末材料的s e m 照片4 7 图3 8 水泥的x r d 图谱4 8 图3 9 水泥水化产物的x r d 图谱4 9 图3 1 0 双掺硅灰和粉煤灰后水化产物的x r d 图谱4 9 图3 1 1 水泥一活性粉末单掺二元体系的粘度( 2 0 0 c ) 一5 1 图3 1 2 水泥一活性粉末单掺二元体系的粘度( 3 0 0 c ) 5 l 图3 1 3 水泥一活性粉末单掺二元体系的粘度( 4 0 0 c ) 5 l 图3 1 4 三元体系的粘度5 3 图4 1强化处理对再生骨料吸水率和压碎值的影响5 5 图4 2 再生骨料级配曲线5 6 图4 3 级配对抗压和抗折强度影响5 7 图4 4 水泥一硅灰优化级配5 8 图4 5 三元体系优化级配5 9 图4 6 水泥一矿渣一粉煤灰一硅灰优化级配5 9 图4 7 水泥一粉煤灰一硅灰体系屈服应力和塑性粘度6 1 图4 8 水泥、硅灰、粉煤灰优化级配水化产物i r 分析6 2 图4 9 粉末裹石工艺和水泥裹石工艺流程图6 5 图4 1 0 不同搅拌工艺对坍落度和坍落度损失的影响6 6 图4 1 1a 组试件的抗压、抗折强度6 7 图4 1 2r c 0 4 a 和r c 0 4 b 的再生混凝土过渡区的s e m 图6 8 x 博上学位论文 图4 1 3 再生混凝土与活性粉末高强再生混凝土的结构7 0 图4 1 4 活性粉末高强再生混凝土受压破坏时的裂缝扩展7 l 图4 1 5 干缩试验结果7 2 图4 1 6r c l 0 a 、r c l 0 b 再生混凝土过渡区界面的s e m 图7 2 图5 1 透水性再生骨料混凝土的各项体积指标7 4 图5 2n p r c 初步配合比设计流程图7 6 图5 3 水泥裹石工艺流程图8 0 图5 4 空隙率与透水系数关系8 1 图5 5 空隙率与2 8 d 抗压强度关系一8 2 图5 6 硅灰掺量对7 d 抗压和抗折强度的影响一8 5 图5 7硅灰掺量对2 8 d 抗压和抗折强度的影响8 6 图5 82 8 d 抗压强度为2 6 3 7 m p a 的n p r c 透水照片8 6 图5 9 活性粉末透水性再生混凝土的垂直裂缝8 7 图5 1 0 掺或未掺硅灰的n p r c 界面水化产物8 8 图5 1 1 掺或不掺s f 的水化产物的红外光谱9 1 图5 1 2 双掺s f h e m c 与单掺s f 水化产物的红外光谱对比”9 2 图5 1 3 有限元数值模拟分析流程9 3 图5 1 4n p r c 的结构一9 4 图5 1 5 骨料颗粒几何模型9 4 图5 1 6 试件力学分析几何模型“9 5 图5 1 7 圆形颗粒模型和多边形颗粒模型的网格划分9 6 x i 基于活性粉末增强的混凝土再生利用技术研究 附表索引 表1 1g b t1 5 9 6 2 0 0 5 对粉煤灰技术要求4 表2 1 红外光谱试样一览表2 4 表3 1 再生骨料基本性质数据表2 6 表3 2 再生混凝土抗压强度数据表2 6 表3 3 高强再生混凝土抗压强度影响因素表2 8 表3 4 普通再生混凝土抗压强度影响因素表3 0 表3 5 活性粉末高强再生混凝土抗压强度影响因素表3 l 表3 6 再生骨料上粘附的旧砂浆的吸水率计算值“3 5 表3 7 日本再生骨料的分级标准3 9 表3 8 建议的我国再生骨料的质量等级和质量标准3 9 表3 9 试验用再生骨料的物理力学性质4 0 表3 1 0 牛力普通硅酸盐水泥基本物理力学性能4 5 表3 1 1 水泥与活性粉末的密度和比表面积4 5 表3 1 2 水泥的矿物成分4 6 表3 1 3 活性粉末的主要化学成分_ 4 6 表3 1 4 水泥和活性粉末的粒度分析试验结果4 6 表3 1 5 水泥一活性粉末单掺二元体系的配合比5 0 表3 1 6 水泥一两种活性粉末双掺三元体系的配合比5 2 表4 1 再生粗骨料强化方案“5 4 表4 2 活性粉末级配5 7 表4 3 实际堆积密实度计算结果6 1 表4 4 再生骨料级配6 3 表4 5r a c 的配合比6 4 表4 6 抗压、抗折强度试验结果表6 6 表4 7 堆积密实度计算结果”6 7 表4 8 裹浆厚度计算表“6 9 表4 9 预处理工艺、活性粉末裹石搅拌工艺的综合增强作用7 0 表5 1国外推荐采用的透水性混凝土路面的骨料级配7 5 表5 2 粗骨料级配范n ( j t gf 3 0 - - 2 0 0 3 ) “7 5 表5 3n p r c 配合比设计体积参数技术要求7 6 表5 4 不同级配再生骨料的物理性质7 9 x 博上学位论文 表5 5 透水性再生混凝土的级配8 0 表5 6 级配对透水性能和强度的影响8 1 表5 7 水泥浆膜厚度对透水性再生混凝土性能的影响8 3 表5 8 不同水灰比的n p r c 的抗压强度与透水性能8 3 表5 9 硅灰掺量对透水性再生混凝土强度和透水性能的影响8 5 表5 1 0h e m c 对强度和透水性能的影响8 8 表5 1 l 硅灰、h e m c 双掺对n p r c 的抗压强度影响8 9 表5 1 2 采用高强度水泥制备的n p r c 的抗压与抗折强度8 9 表5 1 3 材料属性参数9 6 表5 1 4 再生骨料粒径对n p r c 抗压强度的影响一9 7 表5 1 5 旧砂浆抗压强度对n p r c 抗压强度的影响9 8 表5 1 6 新浆体抗压强度对n p r c 抗压强度的影响9 9 表5 1 7 旧砂浆厚度对n p r c 抗压强度的影响9 9 表5 1 8 不同强度再生骨料制备的n p r c 的理论抗压强度1 0 0 表5 1 9 普通透水混凝土的理论抗压强度一1 0 0 表5 2 0 再生骨料粒径对n p r c 抗折强度的影响1 0 1 表5 2 1 旧砂浆抗拉强度对n p r c 抗折强度的影响1 0 1 表5 2 2 新浆体抗拉强度对n p r c 抗折强度的影响1 0 2 表5 2 3 旧砂浆厚度对n p r c 抗折强度的影响1 0 2 表5 2 4 不同强度再生骨料制各的n p r c 的理论抗折强度1 0 3 x i l i 本文所用英文缩写词表 x i v 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：咨硒夕 日期：加7 年占月中日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囤。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：捌) 导师签名：m 日期：列年 日期：肿 易月斗 日 易月，日 博士学位论文 第l 章绪论 1 1 废弃混凝土的再生利用 资源的利用水平是衡量国民经济发展健康与否的重要标准之一。我国在经济 建设领域取得了举世瞩目的成就，但资源利用水平却常遭人诟病。混凝土是土木 工程中最大宗使用的材料，作为建筑工程、道路工程、水利工程、基础工程等的“基 石 ，据初步计算【l 】，全世界每年约消耗混凝土高达2 8 亿吨。以粗细骨料占7 5 估算，全世界每年因生产混凝土消耗的砂石资源将超过2 0 亿吨。长期以来，混凝 土中用量最大的砂石材料被认为是取之不尽、用之不竭，而被随意开采，甚至滥 采滥用。事实上，砂石材料属于自然条件下短期内难以再生的天然资源，它们的 形成需要历经漫长的地质年代。一方面，有限的天然资源被大量消耗，另一方面， 废弃混凝土数量却相当惊人。仅以我国为例，混凝土的平均使用寿命为5 0 年左右， 新中国建国至今已近6 0 年，建国前后修建的不少混凝土结构已达到或超过混凝土 的平均使用寿命，同时城市改造建设过程中部分道路和房屋需拆除重建，每年废 弃的混凝土至少达到1 亿吨【2 】。到2 0 1 0 年，废弃混凝土的数量将达到2 3 9 亿吨， 2 0 2 0 年，这一数字更将达到惊人的6 3 8 亿吨【3 】。如此大量的废弃混凝土如果采取 传统的填埋处置方式，不仅占用宝贵的土地资源，还将造成严重的环境问题和社 会问题。如何将废弃的混凝土循环利用、变废为宝，已经成为实现可持续发展过 程中的热点问题之一【4 ，5 】。与此相关的混凝土再生利用技术，因为具有广泛的社 会、经济和环境综合效益，受到各国政府和管理部门的广泛关注【6 】，部分国家和 地区制定了再生骨料和再生混凝土相应的技术标准或规范，促进了再生混凝土技 术的迅速发展，但各国的混凝土再生利用现状差别较大。 在日本、美国、欧盟等发达国家和地区，较早以立法的形式鼓励和推动再生 混凝土技术的研究和应用，废弃混凝土的再生利用率相对较高。 日本由于资源相对匮乏，十分重视废弃混凝土的处置，制订和颁布了相关的 法律法规 7 】，促进了废弃混凝土的循环再生利用：1 9 9 1 年，日本国土、建设、交 通部( m i n i s t r yo fl a n d i n f r a s t