采用再生微粉和工业废渣固化淤泥,研究了固化材料的类型(工业废渣基固化材料A、工业废渣-再生微粉基固化材料B)和掺量(5%、10%、15%、20%)、淤泥含水率(17%、45%、70%)对固化淤泥力学性能的影响,并进行了XRD和SEM分析,探讨了固化机理。结果表明:固化材料B的抗压强度比固化材料A的抗压强度低;固化材料B固化淤泥的无侧限抗压强度比固化材料A固化淤泥的无侧限抗压强度低;随着固化材料掺量的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度增大;随着淤泥含水率的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度降低;综合考虑经济性、绿色低碳和固化淤泥的力学性能,推荐采用固化材料B作为淤泥的固化材料。

将废弃混凝土制成再生骨料(再生砂和再生石)和再生微粉,研究了再生骨料等体积取代0~100%的天然骨料和再生微粉等质量取代0~20%的水泥对混凝土性能的影响,并进行了微观分析。结果表明:再生骨料的掺入降低了混凝土的工作性,而再生微粉对混凝土工作性的影响不大;掺入适量再生骨料可在一定程度上提高混凝土的抗压强度;仅用再生石取代部分天然石时,再生石的最佳掺量为60%;仅用再生砂取代部分机制砂时,再生砂的最佳掺量为80%;随着再生微粉掺量的增加,试件的抗压强度先增大后减小,最佳掺量为5%。

研究了两种类型的再生微粉(混凝土粉和砖粉)取代部分硅灰对超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)力学性能和微观结构的影响。结果表明:混凝土粉的掺入降低了UHPC的力学性能,而砖粉取代15%硅灰时,UHPC的28 d抗压强度和抗折强度分别达到了130 MPa和24 MPa,略高于基准组;相较于混凝土粉,在UHPC中掺入15%的砖粉能够优化混凝土的内部结构;砖粉良好的微集料填充作用和火山灰效应增强了界面过渡区的黏结性能和水化产物的纳观力学性能,从而改善UHPC的微观结构。

通过正交试验研究了气泡群掺量、再生微粉掺量、水料比和羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)掺量对再生微粉泡沫混凝土性能的影响,并结合功效系数法确定了再生微粉泡沫混凝土的最优配合比。采用SEM和XRD探究了再生微粉泡沫混凝土的微观结构。结果表明:再生微粉泡沫混凝土的抗压强度随着气泡群掺量、再生微粉掺量的增加呈下降趋势,随着水料比的增加呈先上升后下降的趋势,随着HPMC掺量的增加呈上升趋势;再生微粉泡沫混凝土的最优配合比为气泡群掺量4%、再生微粉掺量30%、水料比0.6、HPMC掺量0.07%;再生微粉泡沫混凝土抗压强度的提升主要归因于孔隙细化和HPMC减少了连通孔的产生。

基于灰色关联分析法构建以再生骨料透水混凝土抗压强度、劈拉强度、孔隙率、透水系数及质量损失率为评价指标的优选模型,计算得到再生微粉掺量与最优指标集的关联程度。结果表明,0、10%和20%三种再生微粉掺量的灰色关联度较高;掺量为0时,再生骨料透水混凝土的强度最高,10%掺量能够改善其耐磨性能;20%掺量能够显著提高其透水性能。

以28 d活性指数为85%的再生微粉按胶凝材料10%、20%、30%加入混凝土中,进行了再生微粉混凝土冻融循环试验及抗硫酸盐侵蚀性能研究。试验结果表明,再生微粉掺量低于20%时,掺量越高,混凝土的抗冻性能越好;通过SEM结果发现,混凝土冻融损坏是因水分子受冻膨胀导致钙矾石结晶裂缝和骨料与晶体间裂缝;再生微粉掺量越高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能越低,且随着侵蚀时间的增加,该效果更加显著;EDS结果表明,干湿循环破坏的混凝土内部S元素急剧增加,形成的碳硫硅钙石膨胀导致混凝土内部产生结构裂缝是混凝土损伤的主要原因。

制备了不同建筑垃圾再生微粉取代率的泡沫混凝土,研究了再生微粉取代率对泡沫混凝土流动度、抗压强度、导热系数、干燥收缩值和吸水率的影响。结果表明,随着再生微粉取代率的增加,泡沫混凝土流动度减小;掺加再生微粉明显降低泡沫混凝土的抗压强度;再生微粉取代率对各密度级泡沫混凝土的导热系数影响不明显;随着再生微粉取代率的增加,各密度级泡沫混凝土的干燥收缩值、吸水率逐渐增大,且其对低密度级泡沫混凝土的吸水率影响更加显著。

为提高城市生活垃圾焚烧底渣的再生利用价值,以0.18mm通过率和比表面积作为控制指标进行了不同转速、球磨时间的垃圾焚烧底渣球磨对比试验,并采用不同比表面积的底渣再生微粉内掺替代水泥进行胶砂强度试验。结果表明,垃圾焚烧底渣材质较轻且易于研磨,再生微粉的细度容易达到并远大于水泥的细度;在一定范围内提高转速,可提高再生微粉0.18mm通过率和比表面积,有效缩短研磨时间;垃圾焚烧底渣再生微粉具有与水泥类似的化学成分及凝胶活性,最大强度活性指数约为57%;细度对再生微粉的胶砂强度影响较为显著,随微粉细度增加,再生微粉胶砂强度总体上呈现先增加后减小的变化趋势;再生微粉对胶砂早期强度影响较小,但会导致胶砂强度增长速度明显变缓。

为探索建筑垃圾再生微粉用作掺合料的可行性,制备了三种细度的废砖、废混凝土再生微粉,测试其物化性质,并研究不同组成、细度、掺量的再生微粉对水泥胶砂性能的影响。结果表明,组成对水泥胶砂性能影响不大,细度和掺量有较大影响;Ⅱ级再生微粉工作性较好、强度较高;掺量在20%以内对胶砂流动性的降低并不明显,且抗压、抗折强度比分别在85%、75%以上。

研究了实验室破碎废弃混凝土过程中产生的再生微粉的性能,并将再生微粉以不同比例掺入水泥净浆、砂浆及混凝土中,研究其影响规律。结果表明,再生微粉具有潜在活性,可以替代水泥胶凝材料;随着再生微粉取代率的增加,水泥净浆标准稠度用水量增加、凝结时间延迟,水泥胶砂流动度减小;当再生微粉取代率大于20%时,砂浆强度降低明显;当再生微粉取代率为20%时,混凝土各龄期强度均为最高,其28 d抗压强度达到48.16 MPa;随着水化龄期的增加,各取代率下的强度比差异越来越小,再生微粉混凝土后期强度增长较快。