验收材料.docx

1、验收材料第一章 此课题产生背景1.1课题背景 自从1824年波特兰水泥问世以来，混凝土材料被广泛应用于工业与民用建筑、公路、桥梁等中，并且成为不可缺少的建筑材料，根据欧洲水泥协会统计资料，近些年来全世界混凝土用量如表1.1。 表 1.1近些年来混凝土用量序号时间 水泥、混凝土的消耗量 11900年1900年年全世界水泥总产量约为1000万吨，混凝土产量仅为4000万m，(以每立方米混凝土平均水泥用量为250kg计算)21998年1998年年全世界混凝土的生产量发展到64亿m3，中国混凝土产量约13亿一14亿m332000年2000年年中国混凝土的用量己达20亿m，需耗费水泥多达5亿吨，砂石30

2、多亿吨 随着混凝土用量的与日俱增，带来的负面影响也越来越显著，主要表现在以下几方面。 1、资源的过度消耗，造成天然资源日益匾乏 在配制混凝土的原材料中，砂石作为骨料，用量最大，但是天然砂石并不是取之不尽、用之不竭的。而且并不是任何天然砂石都能够满足配制混凝土的需要。近些年来，有些地区，城市建设所需要的优质天然骨料因采用量大，已严重短缺，供应已经变得十分紧张，而配制混凝土所需要的主要原材料水泥所需要消耗的大量石灰石和粘土也不能保证质量。所以，人们不得不开山采石、掘地淘砂以满足对天然骨料的需求。但是，如果我们不加限制地开采，天然骨料在不远的将来就会发生严重短缺的现象，就如当前的煤炭、石油、天然气一

3、样。更重要的是，生态环境和自然景观被严重破坏，不符合我国可持续发展的长远规划，更是对子孙后代不负责任的行为。 2、大量废弃混凝土的产生，造成环境污染 随着城市建筑业的不断发展，几乎每天都有新建筑物要兴建，旧建筑物要拆除。但无论是从旧建筑物上拆除的建筑垃圾，还是新建筑物兴建过程中所产生的废渣，都属于建筑垃圾，其中相当大的比例是废弃混凝土。大量废弃混凝土的产生严重影响了城市的生活环境，造成了环境污染。据专家统计，我国每年由新建建筑物和旧建筑物拆除产生的建筑垃圾如表1.2所示。表1.2我国每年产生的建筑垃圾类别 建设平米数 产生建筑垃圾新建建筑6.5亿/每年500一600吨加，仅施阶段产生建筑垃圾近

4、4000万吨左右旧建筑拆除0.65亿/每年0.5一0.7吨加，房屋拆除产生建筑垃圾近4000万吨左右合计 8000万吨左右 而且，解放初期浇筑的许多混凝土与钢筋混凝土结构，大部分已进入了老化阶段，城市改造建设也会拆除部分老的建筑，产生的废弃混凝土今后将越来越多除了旧建筑物的拆除和新建筑物的兴建产生大量的废弃混凝土，因不可抗拒的原因，如地震、台风、洪水、战争等，造成建筑物尚未完全垮塌、但是因损坏程度严重已经不能居住、需要进行拆除处理，这些建筑也会产生相当数量的建筑垃圾。大规模的城市新建必然会加剧这一地区对建筑材料的消耗，同时，需要处理大量的建筑垃圾。因此，开展废弃混凝土的回收再利用不但能在一定程

5、度上处理部分建筑垃圾，减少能源的消耗，而且可减少建筑垃圾堆放场地，保护环境，加快废弃建筑垃圾的处理与应用研究己刻不容缓。3、走可持续发展道路，开发绿色混凝土在建筑工程中，混凝土作为最常用的人造材料对自然资源的占用和对环境造成的负面影响是非常严重的，必须考虑混凝土的可持续发展问题。全世界每年拆除旧建筑、新建建筑产生的废弃混凝土，以及混凝土工厂、预制构件厂产生的废弃混凝土的数量是相当大的。如此巨量的废弃混凝土，不仅需要惊人的处理费用，还需要占用大量的堆放场地，同时造成环境污染，耕地大量浪费。同时若简单地将废弃混凝土遗弃，对自然资源也是极大的浪费。另外，配制混凝土的原材料需砂石骨料，且砂石骨料在混凝

6、土的几种原材料中，用量居首位。每生产l立方米混凝土大约需要1700一200Okg砂石骨料，可见，配制混凝土对砂石骨料的需求量是非常巨大的。除开采运输砂石骨料的能耗与费用惊人，对环境的破坏也十分严重。砂石的大量开采造成绿色植被破坏，原矿藏被暴露，自然景观被毁坏，水土流失，致使河流改道，生态环境严重被破坏，人类生存受到极大威胁。虽然我国国土面积大，资源丰富，可能在一定时期内不会出现原材料的枯竭，但长此以往，也势必会面临资源匿乏的问题。大量的开采砂石必然会导致毁坏林木和破坏环境，并危及生态平衡。一九九二年六月联合国环境与发展大会在巴西里约热内卢举行，并于一九九四年增设了“可持续产品开发”工作组，可持

7、续发展得到世界认同。这些工作也极大地推动了绿色建筑材料的发展。在我国，也相继做了许多工作。如随着墙体材料的改革，大部分城市已经禁止或限制使用烧结普通粘土砖。然而，我国当前仍以生产传统建材产品为主。由于生产传统建材产品恰恰需要大量能源、资源，需要占用大量耕地，并且对环境产生污染，不利于社会和经济的可持续发展。1.2课题目的 为了解决环境与骨料的问题，混凝土的生产及施工技术必须从原始落后的，以消耗大量资源、能源为代价的粗放生产经营方式，向大量节约资源、能源，减轻地球环境负荷及维护生态平衡的具有最新、最高技术水平的生产经营方式发展，走可持续发展的道路。再生骨料混凝土正是适应这种最新的生产方式发展的，

8、是一种可持续发展的绿色混凝土。它一方面解决了大量废弃混凝土处理困难以及由其造成的生态环境日益恶化等问题;另一方面，用建筑垃圾循环再生骨料替代天然骨料，可以减少对天然砂石的开采，从根本上解决了天然骨料的日益僵乏和大量的砂石开采对生态环境的影响，符合可持续发展的要求。 作为一种新型建材，再生混凝土完全满足世界环境组织提出的“绿色”的三项意义。l)资源不浪费;2)环境不破坏且利于环境;3)实现可持续发展。 要想使中国建筑能适应经济发展的需要，而不制约中国经济快速健康地发展，必须坚持走可持续发展的道路。理论和实践都表明，再生混凝土作为一种可持续发展的绿色混凝土，符合我国建筑业可持续发展战略的要求，是今

9、后混凝土的一个发展方向。第二章 再生混凝土研究报告 2.1 再生混凝土的定义 将废弃混凝土块经过裂解、破碎、清洗、筛分、分级后，按一定的比例混合形成的骨料称为再生骨料 (RecycledAggregate，RA)，而把再生骨料作为部分或全部代替天然骨料配制的混凝土称为再生骨料混凝土 (RecycledAggregateconerete，RAC)，简称再生混凝土l3。再生混凝土是建筑材料资源循环利用与生态协调的重要方面。合理有效的利用再生骨料或再生混凝土可有效地节约天然资源的优质骨料。显然，再生混凝土的开发和应用，一方面可大量利用废弃的混凝土，经处理后作为循环再生骨料来替代天然骨料，从而减少建筑

10、业对天然骨料的消耗;另一方面，还可在其配制过程中掺入一定量的粉煤灰等工业矿渣，这又充分利用了工业废渣。同时再生混凝土的开发应用还从根木上解决了天然骨料日益缺乏及大量混凝土废弃物造成生态环境日益恶化等问题，保证了人类社会的可持续发展。 2.2再生混凝土的发展概况2.2.1国外的发展状况 最近20年的资料显示:美国、德国、日本、韩国等国和欧洲地区发达国家对废弃混凝土的再利用研究主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究。这些基本性能包括物理性能、化学性能、力学性能、结构性能、工作性能和耐久性能等。研究成果表明再生混凝土基本能满足普通混凝土的性能要求.2.2.2国内的发展状况 长期以来，废弃混凝

11、土的回收利用问题一直是国内关于建筑垃圾利的研究的焦点。我国关于废弃混凝土回收利用的研究起步较晚，虽然一些高校和科研单位做了部分研究和探索，但大都处于实验和谨慎使用阶段，缺乏完善的技术、规程和标准，对再生骨料的研究也是基于一些零散的实验研究，缺乏系统的整理。目前，国内有数十所大学和研究机构己经开展了再生混凝土的研究，而且研究工作正在逐步深入。为了解决再生骨料混凝土高吸水和高收缩的问题，研究人员研究了再生骨料的结构特性、水分迁移特性和再生混凝土界面过渡区的微观结构，为采取合理有效的解决措施奠定了基础。一些高校、科研院所己经开展了利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研发，并已形成了成套技术。在应

12、用方面，北京的一家城建企业将回收的800多吨各种建筑垃圾，成功地用于砌筑砂浆、内墙和顶棚抹灰、细石混凝土楼面及混凝土垫层。平顶山天石商品混凝土有限公司在土建建设中，在垫层中采用了30%左右的再生骨料，使垫层的性能得到改善，降低了成本，取得了良好的经济效益和社会效益。第三章再生混凝土的生产工艺 用废弃混凝土生产再生骨料的过程就是将不同的破碎设备、筛分设备、传送设备及除杂质设备合理地组合在一起，完成破碎、除杂、分级等工序的生产工艺过程。实际的废弃混凝土中不可避免地存在钢筋、木块、塑料碎片、玻璃、建筑沥青等杂质，为确保再生混凝土的质量，必须采取一定的措施除去这些杂质。通过多次破碎、筛分及除去杂质，可

13、得到级配、质量符合要求的再生骨料。世界各国建筑废料的再加工通常采用两种形式，如表3.1表3.1 世界各国建筑废料的再加工形式形式加工地点特点1建筑工地1、这种形式不能采用生产效率较高的设备和得到洁净分的的的的产品。2、由于在居民区附近有环保要求，破碎机也不能连续工作。2专门的综合加工厂1、这种形式需要配备运输工具，配有大功率的破碎机器可深加工，清除杂质。2、可组织后勤服务和销售，相对容易解决生态问题图3.1 国外废料综合加工厂流程图在建筑废料的综合加工厂一中，初破碎时常采用鄂式破碎机，以及有冲击反射作用的转子式破碎机。其中，转子式破碎机不进行二次破碎。相关文献介绍了目前德国和俄罗斯废弃钢筋混凝

14、土块破碎及筛分工艺。俄罗斯再生骨料的生产工艺流程如图3.2。通过俄罗斯再生骨料的生产工艺可以看出:首先需要两台转子破碎机，应用于对混凝土颗粒进行预破碎与二次破碎。其中工艺流程中的各分项内容可根据施工单位的实际条件和实际工程场地条件等对应来选用匹配的加工机器设备和匹配的工作人员。在工艺流程中，其中国内的碎石骨料生产的成熟工艺有块体破碎、骨料筛分，因此工艺技术质量的关键是要控制好分拣、分选、洁净等环节。但该工艺的缺点是加工设备繁多，因此初期的投资规模较大，不利于在短期内的应用推广。 德国的废弃混凝土再生工艺流程主要由一个二档等级的破碎机组成，包括前破碎机和后破碎机，同时配置两个颗式破碎机。经破碎的

15、石料必须烘干。还有其他的组成设备有铁件、收料台、电磁器等。通过颗式破碎机的加工，再生骨料的级配被筛分为O一4mm、4一16mm、16一45mm及45mm以上。该工艺由于整个处理流程需安装2台颗式破碎机及4台筛分机，所以投资费用较高而且工程占地面积大。文献16中介绍了日本两家公司 (TakenakaCorporation， TakenakaCIVilEngineering&ConstruCtionCo，Ltd)、大阪城市大学和粟本钢有限公司(OsakaeityuniversityandKurimot。Ltd)的 MasaruYamada教授共同研发的高性能再生骨料，命名为“eyelite， (t

16、hehigh一 qualityreeyeledaggregate)。这种高性能再生骨料的生产过程包括三个阶段，如图2.4。日本高性能再生骨料生产流程见图2.5。这个项目生产的高性能再生骨料满足日本三个标准:工业标准J工S、建筑标准规范 JASS(JapaneseArchitectural StandardSPecification)和建设中心提出的所有技术认证标准中所规定的原生骨料和碎石的标准。用“ Cydite”生产的再生混凝土在大阪已得到实际的应用，经试验研究表明其特性与用天然骨料生产的混凝土性能基本相同。比较总结各国的再生骨料生产工艺，其大体类似，生产工艺流程如图2.6。2.3 本文的工

17、作内容 本课题研究首先结合平顶山地区城市道路改造及工业与民用建筑废弃混凝土资源，进行再生骨料及再生骨料混凝土的基本工作性能及应用技术研究。在再生骨料性能研究的基础上制作再生混凝土C30试件进行再生混凝土立方体抗压强度力学性能研究，最后分析再生骨料取代率、砂率和粉煤灰等量取代水泥等因素对再生混凝土拌合物工作性影响，并引用文献对微观层次的实验进行机理分析与研究。本论文主要研究内容如下:1、本章为绪论，主要介绍本课题研究的目的、意义和再生混凝土的研究现状与存在的问题。2、再生骨料基本性能的介绍。介绍了再生骨料的制备工艺流程，并对再生骨料的基本性能做了重点研究，如吸水率、表观密度、压碎指标等。并分析了

18、再生骨料的特征性能和天然骨料不同的原因。3、再生混凝土的制备和基本性能的研究。介绍了再生混凝土的制备工艺流程，并对再生混凝土的流动性、泌水性、凝结时间等基本工作性能进行研究，并分析了影响再生混凝土工作性能的各种因素。4、再生混凝土的力学性能研究。对多种不同配合比的再生混凝土抗压强度进行了研究，并分析了影响再生混凝土抗压强度的各种因素。5、再生混凝土工作机理分析。分析再生骨料取代率、砂率和粉煤灰等量取代水泥等因素对再生混凝土拌合物工作性影响，并引用文献对微观层次的实验进行机理分析与研究。6、再生混凝土的可行性分析。对再生混凝土从经济和环境的角度分析再生混凝土的发展的前景和应用可行性。第四章再生混

19、凝土的制备和工作性能研究 本文研究中收集了平顶山市天石商品混凝土有限公司生产废弃混凝土试块，进行再生骨料混凝土的试验研究，骨料中基本不含杂质。但是为了分析杂质对再生混凝十的性能影响，人为掺加一定量的碎砖杂质，进行对比分析。 试验中所用再生骨料的基本性能如表4.1所示。表4.1 再生粗骨料的性能表观密度 堆积密度 振实密度 饱和含水率 吸水率 压碎值 坚固性质量kgm3 kgm3 kgm3 损失率2619 1153 1340 430 357 407 312 再生骨料混凝土的配制与力学性能 为了能使废再生混凝土能更广泛的应用于现代结构建筑中，需要对其的各方面的工作性能进行更深入的了解，并且对其不足

20、加以改进，扩打它的使用面也就能更好的解决废弃物的问题。因此做以下几个方面的实验研究，为再生混凝土的广泛应用提供科学的依据；首先针对混凝土施工中的和易性和强度问题将进行坍落度、抗压强度、抗折强度、轴心抗压、劈拉强度和弹性模量等实验；其次工程中混凝土的耐久性也尤为重要，因此还要进行再生混凝土抗渗、收缩、碳化等长期性能实验。21原材料（1）骨料 再生粗骨料：平顶山市天石商品混凝土有限公司废弃混凝土试块，破碎严格筛分，级配为连续级配，粒径在5mm-315mm的再生骨料，压碎指标为40；基本性能如表1所示 普通粗骨料：碎石，连续级配，粒径为5mm-315mm，压碎指标为7.8；产地为郏县，各项技术指标检

21、验如下表所示 表4.2 普通粗骨料性能指标项目表观密度（kg/m3）堆积密度（kg/m3）空隙率(%)泥块含量(%)含泥量(%)针片状含量（%）压碎指标（%）结果26501440430.20.84.07.8细骨科：河砂，细度模数2.6。(2)水泥平顶山市天元水泥有限公司生产的P.O42.5水泥。性能指标如下表所示表4.3：水泥物理性能指标项目细度（%）标准稠度用水量（%）安定性凝结时间抗压强度抗折强度初凝（min）终凝（h）3d28d3d28d结果1.827.5合格1783.627.548.66.28.8(3)外加剂郑州银州科贸有限公司生产的脂肪族外加剂，减水率达到17%22配合比研究中设计了

22、强度等级为C30的配合比(表2)，人工振捣，控制坍落度130-160mm，机械振动台成型，制作成100mm100mm100mm试块。表4.4 混凝土单位配合比编号 水泥 水 砂 石 杂质 外加剂N-1 357 175 608 1129 无 1.785 R-1 357 175 608 1129 无 1785 R-2 357 175 608 9032 2258 1785其中N1为普通天然骨料料混凝土；R-1为再生混凝土；R-2为再生骨料中含杂质(碎砖)的再生混凝土。23力学性能 以上配比的再生混凝土抗压强度、抗折强度、轴心抗压强度、弹性模量试验结果如下。表4.5混凝土抗压强度编号抗压强度3d 7d

23、 28dN-1 249 359 452R-1 286 379 406R-2 221 306 365图4.1混凝土抗压强度比较 试验结果(表4.5、图4.1)表明，再生混凝土的早期强度略高于普通混凝土，而后期强度却低于普通混凝土。早期强度高，主要是由于再生骨料的吸水率高于普通骨料导致：加水拌和后，再生骨料大量吸收新扦水泥浆中多余的水分，既降低了粗骨料表面水灰比，又降低了混凝土拌和物的有效水灰比：其次再生混凝土表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差较小，界面结合可能得到加强，同时，再生骨料表面的许多微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使接触区的水化更加完全，形成致密的界面结构。由于界面

24、结合得到了强化，因再生骨料强度较低而导致的其强度的劣化得到了一定程度的补偿，在配制强度较低的混凝土时其在早期强度上强于普通混凝土。 而后期由于再生骨料在破坏过程中，骨料本身因有不同组分，受力后存在一些微裂缝，导致骨料强度较低，进而影响到了再生混凝土的后期强度；其次，再生骨料与新旧水泥浆之间在一些区域结合较弱，有较人的空隙率，在承受轴向应力时容易形成应力集中现象，冈此后期强度不如普通混凝土。含杂质的再生混凝土其早期与后期强度明显不如普通和再生混凝土，其重要原因可能是砖块与砌块等的自身强度较再生，旨料要低，且杂质的孔隙率也明显大于普通骨料和再生骨料，导致其强度的劣化更加严重。总体看来，再生混凝土的

25、抗压强度比同配合比的普通混凝土下降了10-40。表4.6再生混凝土抗折强度编号 28d抗折强度(MPa) 折压比N-1 384 0085R-1 320 0079 R-2 305 0084 抗折强度试验结果表明，再生骨料混凝土的抗折强度比普通骨料混凝土稍低，折压比也较小。表4.7混凝土劈裂抗拉强编号28d劈裂抗拉强度(MPa)3d 7d 28d N-1 1863 2579 3111 R-1 1689 2702 2930 R-2 1632 2112 2826图4.2混凝土劈裂抗拉强度比较 如图4.2所示， 再生混凝土在劈裂抗拉强度上比普通混凝土略低，杂质对混凝土的劈裂抗拉有影响。表4.8混凝土轴心

26、抗压强度编号 28d轴心抗压强度(MPa) N-1 365 R-1 343 R-2 277由表4.8可知，再生混凝土在轴心抗压强度上略低于普通混凝土，含杂质的再生混凝土轴心抗压强度低于无杂质的再生混凝土。表4.9混凝土静力弹性模量编号 28d弹性模量(MPa)N-1 32000R-1 31500R-2 27000 再生混凝土的弹性模量较普通混凝土要低，骨料中杂质对其影响也较大，这是由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上，导致了其弹性模量下降，由于弹性模量低，变形大，可以预计再生混凝土具有较好的抗震性能和极限拉伸性能。3 再生骨料混凝土的长期性能 本文研究中对设计的三个配比的混凝土进行

27、了抗渗、碳化以及干缩性能试验。抗渗性试验结果表明，普通混凝土的抗渗指标达到P10，再生骨料混凝土的抗渗透性能比普通混凝土差，不含杂质时再生骨料混凝土抗渗指标为P8，含杂质时抗渗指标为P6。虽然再生混凝土的抗渗性能比普通骨料混凝土差，但也能满足一般工：程要求。再生混凝土的抗渗性比普通混凝土差，主要是由于由于再生骨料比天然骨料空隙率大的缘故。表5.0混凝土碳化性能编号平均碳化深度(mm)3d 7d 14d 28dP-1 06 1.0 29 42Z-1 08 11 31 45Z-2 09 14 37 49再生混凝土的碳化试验结果入图5所示。图4.3混凝土碳化性能比较 碳化深度体现出混凝土对钢筋的保护

28、能力的大小。如图4表明再生混凝土的抗碳化性能略差于普通混凝十，其主要原因还是再生混凝土的空隙率高于普通混凝土，抗渗性差。再生混凝土的干燥收缩试验结果如图4.4所示。图4.4 普通混凝土与再生混凝土收缩性能比较 收缩对混凝土结构影响很大，由图4可见，再生混凝土和含杂质的再生混凝土的收缩率要大于普通混凝土，其主要原因是由于再生混凝土空隙率比天然骨料多，吸水量大，则失水时干缩也会大，当然其收缩的因素除骨料外与水泥品种，配合比设计，砂率，养护条件等也是密切相关的，因此要综合考虑这些因素的影响。由于再生混凝土和含杂质再生混凝土的收缩率较大，因此要想在工程中大量运用再生骨料，收缩率是需要解决的问题。第五章

29、再生混凝土应用的可行性分析 通过以上分析，我们清楚地认识到，如果能回收再利用废弃混凝土，不但能够解决资源短缺问题，保护生态环境，还能有效的缓解建筑垃圾污染环境的问题，使混凝土走上可持续发展道路，并将具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。本章从生态可行性、技术可行性和经济可行性三方面分析再生混凝土的应用。5.1可行性分析5.l.1再生混凝土应用的生态可行性l、建筑垃圾影响生态环境 目前，世界各国因新建和改造造成的建筑垃圾逐年上升，而我国每年如建筑垃圾按4000万吨计算，其中34%是混凝土块，产生的废弃混凝土就有 1369万吨，除此之外还有新建房产生4000万吨的建筑垃圾中所产生的废弃混凝土1。

30、19%年英国召开了混凝土会议，资料指出，全世界从1991到2000年的十年间，废弃混凝土将超过10亿吨，其中包括钢筋混凝土工厂不合格的产品总量。面对建筑垃圾处理难的问题，世界各国目前还没有很好的解决办法。而我国对于建筑垃圾的处理办法主要是运往郊外露天堆放或填埋，造成大量的废弃混凝土堆积于城市郊区、河流附近，恶化了生态环境、占用了良田，又浪费了许多宝贵的建筑原材料。因此，如果能够进行如图5.1合理的回收和利用废弃混凝土，既可以减少垃圾的排放、减轻环境污染问题，又可以节约资源，产生显著的经济效益。2、再生混凝土应用的生态可行性分析回收利用废弃混凝土，既能够满足人类对资源的需求，减少砂石等资源的开采

31、量，又为子孙后代留下了宝贵的财富，更是解决目前资源匾乏现状的有效途径，能够避免由于废弃混凝土的堆放而产生的环境污染。因此再生混凝土完全能够满足世界环境组织提出的“绿色”的三项意义。因此，再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土。5.1.2再生混凝土应用的技术可行性再生混凝土的应用要解决好两个问题:一是要研究一套经济适用的加工方法，二是提高再生混凝土的强度，这是必须解决的关键问题。目前，世界各国研究学者都非常重视再生混凝土的研究和开发利用，从再生混凝土的加工到改性都取得一些研究成果。l、再生混凝土骨料的加工方法废弃混凝土结构构件采用人工破碎比较困难而且效率不高，为了使再生混凝土能普遍应用于实际工程，必须实现再生混凝土的工业化生产。许多国家研究并制造了专门的破碎机械设备和设计了有效的生产工艺，能够提高再生混凝土骨料