以城市垃圾熔渣替代天然骨料的再生混凝土的性能研究

1、大连交通大学2009届本科毕业生毕业设计（论文）摘 要本文通过试验，主要研究了以城市垃圾熔渣替代天然骨料的再生混凝土的性能。由于垃圾骨料的高吸水率，不稳定的骨料特性及较低的骨料强度，并不能直接作为混凝土的理想骨料。但可以通过对垃圾骨料特性及所取再生混凝土配合比的研究来克服垃圾骨料的上述不足。本文研究了城市垃圾熔渣混凝土配合比设计方法，得到了城市垃圾熔渣所需的水及减水剂用量。考虑了30%, 50%, 70% 和90%的替代率，其中存在一个最佳取代率为50%，对城市垃圾熔渣混凝土抗压强度最为有利。试验分析了水灰比、单位用水量、砂率和外加剂（高效减水剂）对城市垃圾熔渣混凝土抗压强度与弹性模量的影响，

2、认为城市垃圾熔渣混凝土抗压强度与弹性模量的最主要影响因素是水灰比，二者随着垃圾骨料替代率的增加而降低。通过试验确定了再生骨料系数A、B 值以及相应的强度计算公式。最后，提出了城市垃圾熔渣再生混凝土最经济的配合比与取代率。关键词：城市垃圾熔渣骨料，混凝土，配合比设计，抗压强度，弹性模量ABSTRACTThis paper presents the performances of experimental research into concrete produced by replacing the natural aggregates with urban waste slag aggrega

3、te. Urban waste slag aggregate are not suitable for use in the production of conventional concrete due to their relatively high absorption capacity, unstable properties and slag aggregates weaker strength. Such inadequacies can be overcome through carefully examining the characteristics of waste sla

4、g aggregates and then adopting proper mixture proportions. Proportioning design methods was investigated in concrete with urban waste slag aggregate. Water consumption and super plasticizer for concrete of urban waste slag aggregate are determined. The substitution percentages are 30%, 50%, 70% and

5、90%. A best substitution percentage of 50% has been found because in this case the compressive strength of 28 days age is the highest. The influence of water-cement ratio, unit water consumption, sand ratio and admixtures (super plasticizer) on compressive strength and elasticity modulo for concrete

6、 with urban waste slag aggregate is analyzed. It is sure to state that water-cement ratio is main influence factor and compressive strength and elasticity modulo have been shown to decrease when substitution percentage is increased. Finally, the most economic mixture ratio and substitution percentag

7、e for the concrete with urban waste slag aggregates has been discovered. Keywords: urban waste slag aggregate, concrete，proportioning design， compressive strength，elastic modulo目 录第一章 绪 论11.1城市生活垃圾概况11.2研究目的及意义31.3可行性分析41.4研究内容51.5研究方法5第二章 原材料的检测62.1 原始骨料石子的检测62.2砂子的检测72.3垃圾骨料的检测92.4水泥的检测112.5 本章小结1

8、3第三章 混凝土的配合比计算143.1 混凝土的原始配合比计算过程143.2 混凝土砂率的确定153.3 混凝土减水剂的确定153.4 不同取代率的配合比计算163.5 混凝土制作工艺及步骤163.6垃圾骨料的用水量的确定17第四章 实验结果和分析184.1抗压强度与水灰比和取代率之间的关系184.2不同取代率28天内抗压强度的增长量204.3取代率与弹性模量之间的关系214.4水灰比和混凝土抗压强度与水泥抗压强度之比之间的关系254.5抗压强度与弹性模量之间的换算关系264.7最经济水灰比和取代率的混凝土274.8小结29第五章 结论与展望305.1结论305.2展望30谢 辞32参考文献3

9、3大连交通大学2009届本科毕业生毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1 课题背景城市垃圾又称为废弃物,按照其来源可分为:普通垃圾、商业垃圾、清扫垃圾、建筑垃圾、工业垃圾和危险垃圾。城市垃圾成分与其经济发达程度、居民生活水平以及生活习惯密切相关,经济发达的地区和城市,不仅垃圾产量高,而且由于城市居民所用燃料和食品结构发生了变化,垃圾中的灰分下降,含水率降低。随着我国城市化进程的不断加快以及人们物质生活水平的不断提高，垃圾增长速度加快,生活垃圾中有机成分增多,无机成分减少。据统计,我国城市垃圾清运量1979年为2508万吨 ,1986年为5008万吨 ,扣除不可比因素,年均增长10%左右,大大高于

10、工业发达国家的城市垃圾年增长率(2.5%5%)。预计到2010年，生活垃圾年产量将达到2.9亿吨。如按城市垃圾清运量平均为垃圾产量的85%计,我国城市垃圾的人均产量为1.01.2kg/d。对于如此大的垃圾产生量,研究适宜的城市垃圾的再应用方法已成为十分迫切的课题。1.2城市生活垃圾概况1.2.1城市生活垃圾产生量及构成 近十几年来,我国城市生活垃圾的产生总量大幅度增加.据资料表明,1990年我国城市生活垃圾清运量为6766.8万吨,2000年为11818.9万吨,到2002年增至13650万吨,年均增长率为8.20%,少数城市的垃圾增长率则超过15%,大大高于工业发达国家的数值(2.5%-5%

11、),预计到2010年将达3.1亿吨.城市生活垃圾的构成主要受城市的规模,性质,地理条件,居民生活习惯,生活水平和居民燃料结构的影响.我国城市垃圾在产量迅速增加的同时,垃圾构成也发生了很大的变化,表现为有机物增加,可燃物增多,可利用价值增大。.1.2.2城市生活垃圾污染现状 我国传统的垃圾消纳倾倒方式是一种污染物转移方式.由于现有的垃圾处理场数量和规模远远不能适应城市垃圾增长的要求,大部分垃圾仍呈露天集中堆放状态,对环境即时的和潜在的危害很大,污染事故频出,问题日趋严重.主要表现为以下几点：(1)污染大气.城市生活垃圾中有50%-60%的易腐性有机物,它们能在短短的数小时之内自行降解,同时散发出

12、硫化氢,氨,苯,丙酮等多种令人厌恶的臭味,这在集中堆放垃圾的垃圾处置场周围更为明显。(2)污染水体.垃圾中除易腐有机物降解产生的水和自身携带的水分外,有时还接纳一些外来水(主要有降水和径流水),这些水分总量若超过垃圾对水分的吸收能力,就会渗流出来形成垃圾渗滤液,这些渗滤液若流入周围的地表水体和渗入土壤,会造成地表水和地下水的严重污染。(3)侵占土地,对农田破坏严重.堆放在城市郊区的垃圾,侵占了大量农田;未经处理或未经严格处理的生活垃圾直接用于农田,或仅经农民简易处理后用于农田,破坏了土壤的团粒结构和理化性质,致使土壤保水保肥能力降低。(4)垃圾爆炸事故不断发生.由于城市生活垃圾中有机物含量的提

13、高和由露天堆放变为集中堆存,只采用简单覆盖易造成厌氧环境而使垃圾产生的沼气量增加,爆炸事故不断发生,造成重大损失。1.2.3城市生活垃圾处理方法 为了实现城市生活垃圾无害化,减量化,资源化的目的,国内外均在研究城市生活垃圾的处理方法,目前国内成熟且常用的方法为焚烧,堆肥和填埋、再生利用四种：1焚烧焚烧是对城市生活垃圾高温分解和深度氧化的综合处理过程.将生活垃圾作为固体燃料送入炉膛内燃烧,在800-1000的高温条件下,垃圾中的可燃组分与空气中的氧进行剧烈化学反应,释放出热能并转化为高温燃烧烟气和少量性质稳定的固体残渣.热能可回收利用,烟气必须净化,性质稳定的残渣可直接填埋处理.焚烧技术的特点是

14、处理量大,减容性好,无害化彻底,并且热能可回收利用,因此这种方法是我国和世界上大多数国家普遍采用的一种垃圾处理技术。随着焚烧技术工艺研究的完善,国产化成套焚烧设备的开发,生活垃圾焚烧余热综合利用技术将进一步得到提高,焚烧处理的比例也将逐步上升,未来几年内在部分城市中将建成若干个和国外接轨的城市生活垃圾焚烧厂。2堆肥 堆肥是依靠自然界广泛分布的细菌,放线菌,真菌等微生物,人为的促进可生物降解有机物向稳定的腐殖质转化的生化过程,它不仅可以杀死垃圾中的病原菌,有效处理垃圾中的有机物,而且可生产有机肥料,特别适用农业为主的国家.但是垃圾堆肥并不能处理全部垃圾,它只针对城市生活垃圾中易腐,可被微生物降解

15、的有机物,所以堆肥处理是垃圾中可腐有机成分的处理技术,而不是全部垃圾的最终处理技术。另外堆肥时,垃圾中的石块,金属,玻璃,塑料等废弃物不能被微生物分解,这些废弃物必须分拣出来,另行处理.而且城市生活垃圾堆肥一般周期较长,处理量小,单纯的堆肥处理不能满足日益增多的生活垃圾,并存在产品长期使用会造成土壤渣化,质量不稳定,销路不畅等问题,所以堆肥处理还必须优化生产工艺,提高产品质量.但由于堆肥技术具有良好的减量化和资源化效果,随着技术,设备,工艺的不断改进,生活垃圾堆肥技术将进一步得到重视,处理的比例将逐步增加。3填埋 填埋是城市生活垃圾处理中必不可少的最终处理手段,也是现阶段我国垃圾处理的主要方式

16、。与其他处理方法比较,填埋是一种独立销毁垃圾的方法,填埋场是各种生活垃圾的最终处置场所.但是填埋技术也并非是一种完美的垃圾处理方式,主要存在以下问题:(1)垃圾填埋占用大量土地。(2)垃圾渗滤液的处理仍是难以解决的问题。(3)填埋法的无害化程度低,对水源和大气的潜在影响较大,同时填埋法的资源回收率低,加上填埋场征地,运转费用日益上涨,此法在我国有下降的趋势,因此我国应根据具体情况,引进先进科学技术,研究适合我国城市生活垃圾的填埋技术.总之填埋法在我国生活垃圾处理领域的主导地位,在今后相当长的时期内不会改变,但处理的比例将稳步下降。根据中国城市生活垃圾的特点,中国环境卫生部门制定的垃圾处理技术对

17、策已从上世纪80年代中期的着重发展填埋和高温堆肥向填埋,焚烧,堆肥与循环利用,综合利用技术并举的方向过渡,逐步实现垃圾处理无害化,减量化,资源化的总目标。4 再生利用在美国和荷兰，底灰（或混合灰渣）被用作混凝土中的部分替代骨料。最常见的是将底灰、水、水泥及其它骨料按一定比例制成混凝土砖，这在美国已有商业化应用只要采用适当的管理技术，该骨料沥青利用的所有健康风险均低于美国环保局认为的可接受风险目标值；骨料中最有可能造成潜在危害的元素为Pb，但其危害程度也低于实施中的健康标准；该骨料的沥青利用不会对人类和环境造成不可接受的影响。随着垃圾处理技术的发展，日本开发了一种高效熔融飞灰的技术，使熔融后的残

18、渣具有较高的强度，可作为建筑材料使用。如崔正龙、大芳賀義喜等已制做出了抗压强度高达41.3MPa的混凝土试件1；而在我国，焦宝祥、李玉华则制做出了抗压强度最高为40.0MPa的混凝土试件2。虽然我国对再生骨料混凝土的研究起步较晚，但其研究势头很猛，已有多家大学和科研单位开展了再生混凝土的研究工作。虽然尚未得出统一的、权威性的结论，但为我国再生骨料混凝土的应用打下了良好的基础。1.3研究目的及意义1.3.1研究目的焚烧生活垃圾无机渣（以下简称无机渣）是城市生活垃圾焚烧后的残留物，约占垃圾质量的40%。无机渣目前常采用填埋处理，其有害元素对环境产生较大的负面影响。本课题根据生活垃圾无机渣的特点，研

19、究其作为骨料混凝土性能的影响，以实现生活垃圾无机渣的资源化，使其成为混凝土骨料。1.3.2研究意义混凝土外加剂的快速发展和新结构、新工艺的发展使再生混凝土的基本性能得到改善或提高。根据权威部门的统计结果,混凝土作为水、砂子、卵石与碎石等天然资源的最大消费者,现在正以每年约80亿吨的速度消耗天然骨料。与此同时,随着城市建设的快速发展，人们物质生活的提高，产生的生活垃圾也越来越多。在不久的将来,将缺少新垃圾掩埋用地,主要的土地开垦计划也要结束。为了最大限度的减少对自然资源的开采,必须最大限度的增加对城市生活垃圾的再生利用。因此城市生活垃圾的处理及应用技术的研究和应用推广势在必行。国外对城市生活垃圾

20、的处理和应用技术的研究都较早,并制定了相应的再生混凝土骨料的应用指南。在日本和德国都有用再生混凝土骨料建造的示范程。我国对再生骨料混凝土的研究起步较晚,但其研究势头很猛,已有多家大学和科研单位开展了再生混凝土的研究工作。再生混凝土和普通混凝土相比,其主要区别是再生混凝土骨料和天然骨料不同。用再生混凝土骨料生产混凝土,其关键的因素是弄清楚骨料的特性，从而找出适合的配合比。本课题就再生混凝土骨料的物理化学性能及配合比设计进行一些研究，从而可为再生骨料混凝土的应用做出一定贡献。1.4可行性分析1.4.1技术可行性 目前, 国内数十家大学和研究机构开展了再生混凝土的研究, 而且研究工作逐渐深入。为了解

21、决再生骨料混凝土高吸水和高收缩的问题, 研究人员系统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微观结构, 为采取合理有效的措施解决这些问题奠定了基础。其他一些高校、科研院所如东南大学、华中科技大学、北京建工学院、沈阳建工学院等已经开展利用城市垃圾制取烧结砖和再生混凝土技术的研发。他们经过多年的系统研究,已形成成套技术, 就是将解体混凝土和废弃砖瓦进行再生资源化处理后, 作为混凝土骨料、轻骨料, 生产普通混凝土或高性能混凝土砌块, 这种再生混凝土强度达C30。1.4.2经济可行性城市垃圾的利用可谓是一举数得, 在获得经济效益的同时, 还消纳了大量垃圾, 减少污染及土地占用。对于

22、建筑用砂紧缺的城市, 又解决了混凝土骨料的来源, 不但可以降低成本, 又可满足施工规范要求，2个效益是很明显的。1.4.3 实验可行性(1)本课题中的所有试验均参考了大量的资料及参考文献，并根据规范标准进行试验。 (2)实验室具备了可以进行再生混凝土配合比试验的仪器设备（震筛机、压力试验机、混凝土搅拌机、烘箱等）。(3)研究人员的态度均仔细、认真、勤奋、刻苦，使测得的试验数据有足够的可靠性和准确性。1.5研究内容(1)原材料性能分析1)生活垃圾炉渣物理指标（表观密度、含水率、吸水率、级配、指标等）及化学成分；2)骨料（生活垃圾炉渣、砂、石）级配。(2)混凝土配合比设计不同的水灰比、外加剂掺量、

23、生活垃圾炉渣替代率下，对生活垃圾炉渣再生混凝土进行配合比设计。(3)强度试验测试混凝土抗压强度和弹性模量。1.6研究方法再生混凝土配合比的设计方法，原则上与普通混凝土一致，但考虑到再生骨料的特殊性质，其配合比设计又有其特殊性。由于再生骨料有较大的吸水率以及骨料表面粗糙的粒形效应和棱角效应，导致在配合比相同的情况下，再生混凝土存在坍落度小、经时损失大的问题。为此，本文在综合国内外研究成果的基础上，从配合比入手，拟将再生骨料全部代替粗骨料并采用预吸水法（将粗骨料置于水中浸泡24h 以上，待其吸饱水后进行混凝土的配制。）进行试验。第二章 原材料的检测2.1 原始骨料石子的检测2.1.1 石子的筛分实

24、验石子的颗粒级配对于混凝土中水泥用量的大小具有显著的影响,它是评定石子质量的一个重要依据。主要仪器设备为：标准筛一套。天平或台秤,秤量随试样质量而定,感量为试样的0.1%左右，烘箱,摇筛机,容器,浅盘等。取样5千克按上诉步骤进行实验，结果如下表：表2-1 石子的筛分数据公称直径/mm筛余质量/g筛余单位为%第一组第二组均值分计筛余累计筛余评价结果25.0 4054.547.250.9450.945连续级配531.5公称粒级20.0 102611851105.522.1223.06516.0 116511901177.523.5546.61510.0 11751095217043.490.015

25、5.0 11509804358.798.7152.5 4104603.250.06598.782.1.2 石子的表观密度检测测定干燥石子的堆积密度和空隙率,可用以评定石子的质量好坏。同时石子的堆积密度也是进行混凝土配合比设计的必要数据之一。取试样一份,置于平整干净的地面(或铁板)上,用平头铁铲铲起试样,使石子自由落入容量筒内(铁铲的齐口至容量筒上口距离约为5cm).装满后,除去凸出筒口表面的颗粒,并以合适的颗粒填入凹陷空隙中,使表面凸起部分与凹陷部分的体积大致相等 ,最后称出容量筒连同试样的总质量(m2)。表2-2 石子的表观密度试样 1试样 2备 注烘干后试样质量 m0/g922853试样、

26、水、广口瓶和 玻璃片总质量 m1/g20602070水、广口瓶和玻璃片 总质量 m2/g14801532表观密度 /kg/m326962700平 均2698水温对表观密度影响的 修正系数 t0.004(18)2.2 砂子的检测2.2.1 砂子的筛分通过砂子筛分试验,计算砂的细度模数,确定砂子级配的好坏和粗细程度。砂的级配好坏和细度大小,对于混凝土的水泥用量具有显著的影响。(1)分计筛余百分率。将各号筛上的筛余量除以试样总量,以求得各筛分计筛余百分率,计算到0.1%。 (2)累计筛余百分率.将各号筛的分计筛余百分率与大 于该号筛的各分计筛余百分率累加起来,以求得该号筛的累计筛余百分率,计算到0.

27、1%. (3)按下式计算细度模数 f,(精确至0.01): f =(A2+A3+A4+A5)-5A1/(100-A1)式中A1A6分别为2.360.l6mm六个筛上的累计筛余百分率.(4)筛分试验应用两份试样进行试验,并以两次试验值的算术平均值作为试验结果.累计筛余百分率精确至1%,细度模数精确至0.1.如果两次试验所得细度模数之差大于0.2,应重新进行试验。表2-3 砂子的筛分数据公称直径/mm筛余质量/g筛余单位为% 第一组第二组平均值分计筛余累计筛余模度系数4.751.20.70.950.10.12.04 2.3613.212.913.051.31.41.2521.721.321.52.

28、153.550.63212.720320820.824.350.315523526524.552.4576.800.16213220216.521.6598.45注：Mx=式中A1A6分别为5.00mm0.16mm各筛上的累计筛余百分率。图2-1沙子筛分级配由图可以看出砂子是最大粒径为36MM，属于中砂。2.2.2 砂子的表观密度测定砂的视密度,以此评定砂的质量。砂的视密度也是进行混凝土配合比设计的必要数据之一。表2-4 砂子的表观密度测定试样 1试样 2备 注烘干后试样质量 m0/g300300试样、水、广口瓶和 玻璃片总质量 m1/g817842水、广口瓶和玻璃片 总质量 m2/g6326

29、57表观密度 /kg/m326042605平 均2604.5水温对表观密度影响的 修正系数 t0.004(18)2.2.3 砂子的含泥量检测砂子的含泥量，有利于更好的分析砂子的类型，有助于实验数据的准确性。下面是本次试验砂子含泥量的检测数据：表2-5 砂子的含泥量测定试样 1试样 2取样质量400400 检测结果395396计算结果1.251.00 平均值 1.1252.3 垃圾骨料的检测2.3.1 垃圾骨料的表观密度与天然骨料相比,由于再生骨料具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征,这将导致再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的性能有所不同。究其主要原因,在于再生骨料与天然骨料的性质不同，表观密度是

30、检验不同的一项指标。本次测定表观密度数据如下：表2-6 垃圾骨料的表观密度测定数据试样 1试样 2备 注烘干后试样质量 m0/g754.1786.2试样、水、广口瓶和 玻璃片总质量 m1/g20972095.6水、广口瓶和玻璃片 总质量 m2/g1649.51647表观密度 /kg/m323252325平 均2325水温对表观密度影响的 修正系数 t0.004(18)由表可以看出再生骨料的表观密度低于天然骨料，这是由于天然骨料结构坚硬致密,孔隙率低,所以,其吸水率和吸水速率都很小。而对再生骨料而言,其表面粗糙,棱角较多,并且骨料表面还包裹着相当数量的水泥砂浆(孔隙率大,吸水率高) ,再加上混凝

31、土块在解体、破碎过程中由于损伤积累使再生骨料内部存在大量微裂纹,这些因素都使再生骨料的吸水率和吸水速率增大,而且密度和表观密度比天然骨料低。与石子的表观密度相差不是很大，所以可以替代天然骨料来做混凝土试件。2.3.2 垃圾骨料的吸水率垃圾骨料的吸水率的检测有利于配合比中水量的计算和减水剂的使用，而且在提前一小时润湿的时候，计算润湿的水量，具体数据如下表所示：表2-7 垃圾骨料的吸水率垃圾熔渣吸水率公 式24h1hwwa=试样1试样2试样1试样2烘干前饱和面干试样与 盘总质量 m2 /g488048005050.55050.5烘干后试样与盘总质量 m1/g4442.9436746754667.7

32、盘质量 m3 /g350355680680吸水率 wwa10.68%10.79%9.4%9.6%平 均10.74%9.5%由2-7表可以看出来垃圾骨料的1小时吸水率为95%，比天然骨料的吸水率大得多，正式由于这个原因，我们在做时间的时候必须要做到提前预湿，而且预湿的水量不算到总水量当中，不然会影响到水灰比的变化。图2-2 垃圾骨料润湿2.3.3垃圾骨料的筛分垃圾骨料的筛分可以帮助我们分析其组成部分，有利于和天然骨料的对比，对试件的性能分析提供参考数据，实验数据如下表：表2-8 垃圾骨料的筛分筛孔尺寸（mm）筛余量（g）分计筛余（%）累计筛余（%）细度模数MX1X2均值31.50053.154.

33、153.60.670.673.7626.500148.3101.4128.91.612.2819.000296.4294.3295.43.695.9716.000234.3192.6213.52.678.6410.0001080.7920.51000.612.5121.155.0002103.51879.51991.524.946.052.5001820.81870.21845.523.0769.121.2507248047649.5578.670.6308671001.8934.411.6890.350.315409.2527.5468.45.8696.210.16173220196.52.

34、4698.67底盘89.2133.3111.31.39100注：Mx=式中A1A6分别为5.00mm0.16mm各筛上的累计筛余百分率。图2-2 再生骨料筛分级配曲线由图可以看出：(1)城市垃圾熔渣骨料级配在0.16mm31.5mm范围内连续；(2)粒径主要集中在2.5mm5mm范围内；(3)含有针片状骨料，这会影响再生混凝土的抗压强度。2.4水泥的检测2.4.1水泥的几种特性水泥是一种良好的矿物胶凝材料，它与石灰、石膏、水玻璃等气硬性胶凝材料不同，不仅能在空气中硬化，而且在水中还能更好地硬化，并保持和发展强度。因此，水泥是一种水硬性胶凝材料。其中，判定水泥是否合格、质量优主要就以下3个指标:

35、(1)细度细度是指水泥颗粒粗细的程度，是影响水泥性能的重要指标。颗粒愈细，与水反应的表面积愈大，因而水化反应的速度愈快，水泥石的早期强度愈高，但硬化收缩也愈大，且水泥在储运过程中易受潮而降低活性，因此，应适当控制水泥细度。表2-9 325水泥细度 时间：090413编号样本单位数量筛余量细度结果1水泥325号g1001.31.3合格2水泥325号g1001.151.15 合格3水泥325号g1001.11.1合格(2)凝结时间凝结时间是指水泥从加水开始到失去流动性为止，即从可塑状态发展到固体状态所需的时间，分为初凝和终凝，其中初凝时间为水泥从开始加水拌合起至水泥砂浆开始失去可塑性所需的时间;终

36、凝时间是从水泥开始加水拌合起至水泥浆完全失去可塑性，并开始产生强度所需的时间。国家标准规定:硅酸盐水泥初凝时间不得早于45min;终凝时间不得迟于6.5h。 表2-10水泥325号标准稠度用水量（500g） 时间：090414编号样本单位数量开始时间结束测量（mm）结果1水ml145 904140不合格2水ml142904140不合格3水ml138904140不合格4水ml134904145合格/采用5水ml130904149不合格 表2-11水泥325号凝结时间 时间：090415编号样本入水时间点初凝时间点终凝时间点凝结时间1标稠用水量制件090415，16:2319:453小时22分2标

37、稠用水量制件090415，16:2323:006小时37分(3)体积安定性水泥的安定性是指水泥在凝结硬化工程中，体积变化的均匀性。如水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即为体积安定性不良。使用安定性不良的水泥，将会导致构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起严重事故。表2-12水泥325号安定性（试饼法）编号样本标养时间沸煮时间结果观测评定1水泥标稠净浆09041509041616：4719：47不开裂/不翘曲合格2水泥标稠净浆09041509041616：4719：47不开裂/翘曲不合格表2-13 水泥325号胶砂强度 时间：090416编号养护时间测试时间抗折强度抗压强度Xi均值Xi均值A1

38、3d090419/9:505.65.4539.1038.4541.22A25.1540.2042.65A35.6044.2542.65A47d090423/10:166.76.6846.6551.0551.32A57.0552.4050.65A66.352.7054.45A728d090514/10:3699.1283.4083.9082.18A89.281.3081.45A99.1580.8582.202.5 本章小结通过以上的检测，我们可以看出：(1) 垃圾骨料的吸水率为9.5%，比天然骨料大很多，为了保证实验的准确性，我们在做试件之前必须对垃圾骨料提前润湿，时间为1小时，润湿的用水量就是

39、垃圾骨料质量的9.5%。特别注意的是，润湿的水量不包括在总水量当中。(2) 通过砂子的筛分检测我们确定砂子为中砂。表观密度为2325 kg/m3(3) 石子的最大粒径为40mm,表观密度为2698 kg/m3。第三章 混凝土的配合比计算3.1 混凝土的原始配合比计算过程混凝土的配合比应根据设计的混凝土强度等级、耐久性、坍落度的要求，按普通混凝土配合比设计规程试配确定，不得使用经验配合比。试验室应结合原材料实际情况，确定一个既满足设计要求，又满足施工要求，同时经济合理的混凝土配合比。 影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制混凝土质量，最重要的是控制水泥用量和混凝土的水灰比两个主要

40、环节。在相同配合比的情况下水泥强度等级越高，混凝土的强度等级也越高。水灰比越大,混凝土的强度越低，增加用水量混凝土的坍落度是增加了，但是混凝土的强度也下降了。具体过程如下：水泥：强度等级325 密度 3.00g/cm 砂子：表观密度2605kg/m石子：表观密度 2698kg/m强度C20 塌落读10-30mm1. 确定配制强度fcu,t fcu,t=fcu,k+1.645*5.0MP=20+1.645*5.0=28.225MP2. 确定水灰比W/C因为是碎石料 A=0.46 B=0.07W/C=A*fce/( fcu,t+Abfce)=0.51干燥环境 W/C0.65 所以W/C=0.513

41、 确定用水量 Wo坍塌度要求1030mm 碎石粒径不大于40 则1立方米混凝土用水量 W0=165kg4 确定水泥CoCo=Wo/(W/C)=165/0.51=324kg干燥环境最小水泥用量260 kg/m3 所以Co=324kg5 确定砂率 Sp W/C=0.5 和碎石最大粒径为40mm 可取 Sp=40% 查表6 确定1M 混凝土的沙石用量 So Go324/3000+175/1000+ So/2605+ Go/2698+0.01*1=1So/( So+ Go)=40%接方程得So =735kg Go=1102kg6 综上得 水泥 324 kg 水 175 kg 砂子 735kg 石子 1

42、102kgCo：Wo：So：Go=1：0.51：2.27：3.40 3.2 混凝土砂率的确定试验表明，砂率对再生混凝土拌和物的和易性有很大影响。当水灰比相同时，砂率大的拌和物，坍落度也大。砂率影响混凝土拌和物流动性的原因可认为，砂和水泥浆形成的水泥砂浆可以减少再生混凝土骨料之间的摩擦力，在拌和时起润滑作用，所以在砂率较小时，因再生骨料表面比天然骨料粗糙，摩擦力大，润滑作用小，所以和易性不好。在一定范围内，增大砂率，润滑作用改善，和易性提高。但砂率超过一定范围时，骨料表面积就会随之增大，需要润滑的水分就要增多，由于是固定单位用水量，则拌和物的流动性就会随着砂率的增大而降低。因此在用水量和水泥用量

43、不变的情况下，应取可使拌和物获得要求的流动性、良好的粘聚性和保水性的最佳砂率，这和普通混凝土情况是类似的。最终确定最合适的砂率： 表3-1砂率确定表砂率水泥质量水质量砂子质量石子质量塌落度40%324kg175kg113kg296kg9.5mm45%324kg175kg124kg289kg17mm因为本实验要求的坍塌度在10mm30mm之间，所以砂率确定为45%为最佳。3.3 混凝土减水剂的确定 由于再生骨料表面粗糙、棱角较多且吸水率大，因此在配合比相同条件下，再生混凝土粘聚性、保水性均优于普通混凝土，而流动性比普通混凝土差。可通过添加高效减水剂改善其和易性。减水剂是在混凝土坍落度基本相同的条

44、件下，能减少拌和用水的外加剂。由于减水剂具有吸附分散作用、润滑作用和湿润作用，所以只要加入很少量的减水剂，就能使新拌和再生混凝土的工作性能显著改善。减水剂的用量取得是水泥用量的百分比，具体确定如下：图 3-1 坍落度的测定编 号W/CSPW1(kg)W2(kg)C0(kg)S0(kg)减水剂坍落度(mm)10.5145%3431751242890.2%2020.5145%3431751242890.4%60表3-2 减水剂的确定 3.4 不同取代率的配合比计算根据3.1的计算理论我们算得另外两种的水灰比如下：0.5 水灰比：Co：Wo：So：Go=1: 0.51: 2.55:3.110.55水

45、灰比：Co：Wo：So：Go=1：0.55：2.79：3.410.65水灰比：Co：Wo：So：Go=1：0.65：3.39：4.13我们研究不同的水灰比在不同的取代率的情况下，通过实验分析来确定垃圾骨料的可利用性和各方面性能。3.5 混凝土制作工艺及步骤 所用混凝土搅拌设备为一容量为20L的搅拌机。投料顺序如下：(1) 加入再生骨料和砂搅拌30s；当采用预吸水方法时，至少提前1h将附加水(W2)加入到垃圾熔渣并搅拌均匀备料。(2) 加入水泥搅拌30s；(3) 加入减水剂和(5075)W1搅拌30s；(4) 加入其余的W1搅拌30s。即如下图： 图3-2 20L混凝土搅拌机垃圾熔渣再生骨料（预

46、吸水提前1小时）干砂 + 搅拌30秒后加水泥搅拌30秒后加减水剂和70%的水搅拌30秒后加剩下的水再搅拌30秒 图3-3 搅拌工艺流程图3.6垃圾骨料的用水量的确定垃圾骨料本身具有吸水率高空隙大的特点，如果不处理好它的用水问题将会严重影响水灰比，从而使强度降低。首先垃圾骨料的要在做试件时提前润湿，润湿的用水量是：垃圾骨料的总质量*吸水率=润湿水量注意的是润湿的水量不计入总的用水量当中，具体的用水量在下面章节有详细数据。3.7本章小结经过以上的分析，我们得出（1）3中水灰比的取代率的配合比：表3-3 配合比及用量表取代率配合比用量(kg)水泥水砂子石子0.501:0.51:2.55:3.1132

47、417582610080.551:0.55:2.79:3.4131817588710840.651:0.65:3.39:4.432691759131192（2）砂率的确定要通过实验来最终完成，故砂率经过塌落度来最终敲定为45%。（3）减水剂的去定也要通过塌落度来去定，通过以上的实验塌落度在10-30mm 之间， 故减水剂在原始配合比中为0.2%。（4）垃圾骨料用水量的确定：垃圾骨料的总质量*吸水率=润湿水量。第四章 实验结果和分析4.1抗压强度与水灰比和取代率之间的关系本文试验用再生骨料全部替代粗骨料，配制C20混凝土。由于再生骨料的吸水率较高,应适当增加用水量进行补偿。本文采用张亚梅等182

48、2建议的再生骨料预吸水办法进行再生混凝土的配合比设计。该方法将再生混凝土的用水量分为两部分，一部分为拌合水，记作W1 ，用来参与水泥的水化反应；另一部分为再生骨料所吸附的水，记作W2，它是再生骨料吸水至饱和面干状态所需要的水分，通常假定这部分不参加水泥的水化反应。进行再生混凝土的配合比设计时，首先根据JGJ 55-2000普通混凝土配合比设计规程，按照普通混凝土配合比设计方法设计，然后确定吸附水的用量，该部分水根据再生骨料的有效吸水率确定。再生骨料的有效吸水率是指再生骨料由自然干燥状态至饱和面干时的吸水率。经测试，本文用再生骨料的有效吸水率约为9.5%。配合比详见表41。1. 试验设备压力试验

49、机,试模,振动台,小铁铲,金属直尺,镘刀等.设备应符合混凝土力学性能试验的一般规定的要求。4-1 强度测定数据取代率%水灰比砂率%W1KGW2KGCoKGSoKGRoKG减水剂%塌落度mm垃圾质量抗压强度（MP）3d 7d 14d 28d00.5145175032482610080.220018.830.137.739.4300.514517528.7324826705.60.318302.418.626.933.836.5500.514517547.93248265040.42550411.420.528.531.1700.514517567.0324826302.40.619705.611

50、.820.324.228.5900.514517586.2324826100.80.820907.25.717.921.126.500.5545175031888710840.22001624.533.837.1300.554517530.9318887758.80.320325.212.62227.531500.554517549.83188875240.41952410.918.72528.4700.5545175531.318887325.20.622758.86.81115.619.900.6545175026991311920.22108.114.218.422.2300.654517534.0318913834.40.318357.67.513.217.121.5500.654517556.63189135960.4205966.51