关键词：疏浚底泥;;免烧骨料;;混凝土;;界面性能;;抗压强度
摘 要：随着我国工业化进程以及疏浚工程的不断推进,近几年,我国年疏浚量已逾10亿立方米。疏浚淤泥呈流塑状,承载力差,直接利用困难,需经脱水干化处理,且疏浚底泥的堆积会造成环境二次污染。此外,目前我国建材的需求量与日俱增,过度消耗碎石等矿产资源会将山体切割成峭壁,严重影响生态环境。将疏浚底泥作为原材料制备新型绿色建材并替代天然碎石骨料应用于混凝土中,可同时解决疏浚底泥安置和矿产资源消耗这两个方面的困扰。基于此,本课题围绕疏浚底泥免烧高强骨料混凝土的界面机理、实际应用、循环性能等方面来展开研究以验证其在混凝土中的应用可行性。以疏浚底泥为原材料掺入胶凝材料经抛丸造粒而制备的免烧高强骨料一方面因其较高吸水率导致其所制混凝土试件在养护后期可利用骨料的释水内养护作用而使骨料周围浆体水化更充分,另一方面其外壳成分与混凝土材料水泥基体相一致而使骨料与水泥基体粘结更为紧密,这两方面均可使骨料表面形成一层强度更高、结构更密实的界面区。本文分别采用基准配合比探究、正交实验、单因素实验、循环回收实验等方法对水灰比、砂率、骨料级配、骨料体积分数、骨料替代率等主要因素对混凝土性能的影响进行探究。研究结果表明,当免烧高强骨料替代率为100%时,混凝土试件强度可高达20.707 MPa(14#),达到设计标准C20要求,可初步推测疏浚底泥免烧高强骨料代替天然碎石骨料应用于混凝土中具有可行性。且部分试件满足抗冻性D25等级及抗硫酸盐KS15等级标准要求。混凝土最佳配比为骨料体积分数0.40、5～16mm连续级配、砂率0.41、水灰比0.55。疏浚底泥免烧高强骨料应用于混凝土中后若经破碎而结构损坏所产生的残余物仍能得到一定程度的利用,即免烧高强骨料循环利用具有可行性。此外,对比免烧高强骨料与水泥基体的界面区性能和碎石水泥基体界面区的差别,开展了机理分析,研究结果表明,导致免烧高强骨料混凝土具有一定强度的原因包括:免烧高强骨料的吸返水特性、骨料壳层水泥石结构、经造粒裹壳操作对界面关系的改性。当胶凝材料与填料混合制备免烧建材时,如果填料不参与火山灰反应且易水化,那么降低“混凝土-底泥”界面面积能有效的提升免烧建材的强度。将疏浚底泥制备成骨料是最好的降低“混凝土-底泥”界面面积的方法,因而具备理想的强度性能。最后,通过市场调研和社会效益分析,研究表明疏浚底泥免烧高强骨料代替天然碎石骨料应用于混凝土具有良好的应用前景。
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