再生砂粉高效资源化利用研究

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近年来,随着我国城镇化进程加快,大量旧建筑拆除使得我国建筑垃圾总量急剧增加。党的二十大报告明确提出,推进固体废弃物源头减量化和建筑垃圾资源化利用是实现我国低碳减排、高质量发展的重要环节,而再生骨料是建筑固废资源化再利用的重点关注领域。再生砂粉是建筑垃圾在制备再生粗骨料过程中的伴随产品或是直接加工成粒径在5mm以内的再生砂和再生微粉的混合物。目前,关于再生粗骨料在混凝土生产中的研究取得较大进展,并在实际工程中得到了应用,但关于再生砂粉资源化利用的研究却鲜有报道。因此,在国家自然科学基金项目(52078261)和(51978353)资助下,本文利用砖混建筑垃圾和废弃混凝土处理工艺制备再生砂粉,获得砖混类再生砂粉(RMSP)和混凝土类再生砂粉(RCSP),系统研究了再生砂粉、再生混凝土微粉(RCP)和再生砖混微粉(RMP)的基本性质;探索了RMSP和RCSP作为再生细骨料、粉煤灰(FA)和RMP为矿物掺合料来制备再生砂粉基水泥砂浆的性能影响规律;验证了再生砂粉制备再生砂粉基发泡混凝土的可行性。基于以上研究取得的主要研究成果如下:(1)与RMSP相比,RCSP的微粉含量和胶砂需水量比低,表观密度、压碎指标及胶砂强度比高。根据混凝土和砂浆用再生细骨料中的技术要求,再生砂粉属于Ⅱ区中砂,其主要性能指标符合Ⅲ类再生细骨料。相比于RMP,RCP的颗粒更细,导致其需水量比增大。RMP和RCP中主要化学组分与FA较为相似,具备一定的潜在火山灰活性,且RMP的28d强度活性指数高于RCP。(2)胶砂比为1:5和1:6时,利用RMSP和RCSP制备的再生砂浆主要性能满足相关规范要求。综合对比发现,RCSP砂浆工作性能和力学性能均优于RMSP砂浆。此外,随着FA及RMP掺量的增加,使得砂浆2h稠度损失率(Sp2h)得到改善,同时造成砂浆力学性能的劣化,且掺FA砂浆的主要性能优于掺RMP砂浆。(3)利用RMSP作为再生细集料探索制备密度等级为A10的再生砂粉基发泡混凝土(RSPFC)。以此为基础,通过正交试验研究RMSP掺量、水料比、泡沫体积及减水剂等因素对A10级RSPFC干密度、抗压强度和导热系数等性能的影响规律。利用极差分析得出泡沫体积是影响RSPFC性能的主要因素,并找到了RSPFC最优配合比为:RMSP掺量15%、水料比0.37、泡沫体积0.72m~3、减水剂掺量0.27%。该配合比制备出的RSPFC的性能指标为:干密度1011.3kg/m~3、抗压强度3.6MPa、导热系数0.1996W/(m·K)和吸水率19.8%,主要性能满足FC A10-C3-W20-P-JG/T 266-2011。
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