1 中铁建(东莞)建设投资有限公司, 东莞 523867
2 东莞理工学院生态环境与建筑工程学院, 东莞 523808
3 中南大学土木工程学院, 长沙 410083
为研究不同工业固废粉末对自密实高性能混凝土力学性能和耐久性的影响机理, 对掺入不同比例粉煤灰、矿渣、石灰粉末、煤矸石粉末和大理石粉末的混凝土进行了试验研究。通过测试混凝土的坍落扩展度、T50流动时间、L型仪和V型仪流动时间来评估其施工性能, 通过测试混凝土超声波波速和抗压强度来分析其力学性能, 通过测试混凝土通电量和水渗透深度来表征其耐久性。结果表明: 粉煤灰、矿渣、石灰粉末、煤矸石粉末及大理石粉末可用于配制施工性能和耐久性均佳的自密实高性能混凝土; 粉煤灰和矿渣粉末的允许掺量分别为35%(质量分数, 下同)和60%, 煤矸石、石灰粉末和大理石粉末的允许掺量各为30%, 粉煤灰的添加有利于提高混凝土的流动性, 使其坍落扩展度最大可达到750 mm; 除石灰粉末外, 增加工业固废粉末掺量也可提高混凝土抗氯离子渗透性能, 但增加细粉的掺量会降低混凝土的抗渗性能和抗压强度, 其中, 掺入30%石灰粉末的混凝土抗压强度下降最明显, 降幅达到20.8%。
自密实高性能混凝土 工业固废粉末 力学性能 施工性能 耐久性 high-performance self-compacting concrete industrial solid waste powder mechanical property workability durability
1 河北建筑工程学院土木工程学院, 张家口 075051
2 河北省装配式建筑与地下工程技术创新中心, 张家口 075051
3 张家口建设发展集团有限公司, 张家口 075000
4 张家口建设投资集团有限公司, 张家口 075000
5 张家口市住房和城乡建设局, 张家口 075001
为了提高粉煤灰、矿渣、铁尾矿砂和机制砂等固废的利用率, 制备早强、微膨胀的高强灌浆料, 本文通过复配普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥, 以及设计石英砂-铁尾矿砂-机制砂的三元复合体系和正交试验的方式分析了在固废复合材料共同作用下灌浆料的力学性能和微观结构。试验结果表明, 普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥最优质量比为4∶1, 石英砂、铁尾矿砂、石灰石机制砂的最优质量配合比为7∶1∶2, 正交试验4种因素对灌浆料试件强度影响程度由大到小为水胶比、粉煤灰掺量、胶砂比和矿渣掺量, 通过极差分析得到最佳因素水平组合为水胶比为033、胶砂比为1.0∶1.2、粉煤灰掺量和矿渣掺量分别为6%和10%(质量分数)。通过XRD、SEM分析发现, C-S-H凝胶的密实程度会影响灌浆料试件的强度, 水胶比对钙矾石物相有影响, 钙矾石和六水铝酸三钙能提高试件的早期强度。
水泥基灌浆料 三元复合砂 正交试验 复掺水泥 固体废弃物 水化产物 cement-based grouting material ternary composite sand orthogonal experiment mixed cement solid waste hydration product
1 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都 610059
2 成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059
为了改善由橡胶颗粒加入混凝土中引起的强度损失，在三种强度的橡胶混凝土(RC)中加入体积掺量为05%~2.0%的废旧钢纤维增强RC的力学性能，分别测试了各废旧钢纤维增强橡胶混凝土(SSFRC)在28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、四点抗折强度与轴心抗压强度。引入拉压比、折压比与韧性指数对SSFRC的韧性进行评价，结合宏观试验数据和SEM分析废旧钢纤维对RC力学性能的增强增韧机理。结果表明：橡胶的加入会降低不同基体强度混凝土的各力学性能；不同基体强度的SSFRC的各力学强度随着钢纤维掺量的增加呈先增加后下降的趋势，抗压强度在钢纤维掺量为1.0%时达到峰值，抗拉和抗折强度在钢纤维体积掺量为1.5%时达到峰值；钢纤维可在一定掺量下与橡胶颗粒协同作用进一步增加RC的韧性；废旧钢纤维-基体界面过渡区的微观形貌表明废旧钢纤维局部也发生了水化反应。综上，在橡胶体积掺量为10%、废旧钢纤维体积掺量为1.5%时，SSFRC的各力学强度增强效果最好，且韧性最佳。
废旧钢纤维 橡胶混凝土 固废利用 力学性能 增强增韧性能 微观分析 scrap steel fiber rubber concrete solid waste utilization mechanical property strengthening and toughening property microanalysis
1 天津市政工程设计研究总院有限公司，天津 300392
2 长安大学公路学院，西安 710064
可控低强材料(CLSM)作为一种能够自密实填充狭窄空间、便于二次开挖维修、促进固废资源化利用的绿色回填材料，可应用于管廊及台背等回填工程。为提升固废材料在CLSM中的应用水平，科学合理地指导CLSM材料组成设计，明确多因素影响下CLSM工作性能演变规律，本文系统梳理了CLSM固化材料和固化基料选用现状，并总结了固废材料在CLSM中的应用情况，对比评价了CLSM工作性能相关技术指标规范和测试标准，阐明了CLSM流动度、泌水率、凝结时间、干缩等工作性能在不同因素影响下的演变规律。鉴于当前CLSM相关研究已取得显著进展，进一步研究不同应用场景下基于综合性能调控的CLSM组成设计是推广CLSM工程应用亟待攻关的方向。
道路工程 可控低强材料 固废材料 材料组成 工作性能 性能评价 road engineering controlled low strength material solid waste material material composition working performance performance evaluation
1 中广核研究院有限公司放废与放化研究所，深圳 518028
2 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉 430070
核设施退役过程中会产生大量污染或活化的低放射性混凝土核废物，相比于传统的水泥固化，玻璃材料因对放射性元素包容广、化学稳定性优良而被广泛应用于固化处理放射性废物。本文通过高温熔融的方法玻璃固化处理模拟结构用混凝土核废物，在混凝土中添加一定量玻璃添加剂(包括SiO2、B2O3及Na2O，其在玻璃固化体中质量分数分别为~26%、~13%及~6%)，于1 300 ℃下将混凝土核废物转化为熔融态玻璃，获得的玻璃固化体化学稳定性满足国际低放废物固化体处置抗浸出标准，同时分析了模拟核素在高温熔融过程中的挥发行为及在固化体中的赋存状况。本研究可为混凝土核废物熔融固化提供基础数据支持。
核设施退役 放射性固体废物 混凝土 玻璃固化 化学稳定性 挥发 decommissioning of nuclear facility radioactive solid waste concrete vitrification chemical durability volatility
1 河南大学土木建筑学院,开封 475004
2 绿色建筑材料国家重点实验室,北京 100024
3 安徽省建筑领域碳达峰碳中和战略研究院,合肥 230601
固体废弃物的再生利用除了向更广的维度扩展,还需要向高附加值的深度进行延伸。泡沫陶瓷的科学制备与广泛应用使得大量消纳固体废弃物的同时能够充分发挥固体废弃物的潜在价值,因而受到了国内外学者的极大关注。本文详细介绍了泡沫陶瓷的组分作用及发泡原理,深入分析了其热变过程及微观机制,总结归纳了不同因素的影响效应,最后阐述了泡沫陶瓷发展面临的挑战,并对需进一步研究的方向提出了建议,旨在为泡沫陶瓷的高效利用与深入研究提供借鉴与参考。
泡沫陶瓷 固体废弃物 组分作用 发泡原理 热变过程 foam ceramics solid waste component effect foaming principle thermal transformation process
河海大学港口海岸与近海工程学院,南京 210098
泥浆广泛存在于河道疏浚、灌注桩、顶管等工程中,其处理是长期困扰工程界的问题。本文以原状煤矸石、高炉矿渣、粉煤灰等多元固废地聚物为基础固化60%(质量分数)含水率的泥浆,研究固化土的力学性能、耐久性和微观机理,评估固化土作回填料的可行性。结果表明,增加固体废弃物和碱性激发剂掺量都可提高固化土强度,固废掺量为20%(质量分数)时固化土7 d黏聚力c为60 kPa,内摩擦角φ为19°,强度可达400 kPa,满足回填土的性能要求; 同时地聚物固化土的抗冻融性能明显优于同掺量的水泥固化土; 地聚物固化土的胶凝产物主要为水化硅酸钙和斜方钙沸石,其水胶凝产物黏结土颗粒,填充孔隙结构,从而强化土体性能。
地聚物 固体废弃物 碱性激发剂 掺量 抗压强度 冻融循环 质量损失 微观机理 geopolymer solid waste alkaline activator content compressive strength freeze-thaw cycle mass loss microscopic mechanism
