英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

来自路面基层与底基层的道路水泥混合料中的废骨料回收

帕瓦多大学，环境与土木系，环境与建筑工程学，意大利

乌迪内大学，化学物理与环境学，乌迪内，意大利

注意：

1、含有天然添加物的道路水泥混合料可以用于路基建设

2、6种道路水泥混合料通过使用5种不同的废弃材料可以被充分利用

3、物理机械和材料的硝酸盐浸溶正在研究调查中

4、目前已经采取一些测试来评估机械性能

5、没有一种道路水泥混合料能够对承载量做出相关的贡献

文章信息：

2015年11月25日接收

2016年1月10日接收校验版

2016年1月15日确认接收

2016年2月5日网络可查询

关键词：

水泥混合物

冶金炉渣

废弃玻璃

型砂

煤矿

路基

摘要：这篇文章旨在讨论一个关于由钢渣、钢包炉熔渣、型砂、废弃玻璃、煤矿构成的用于道路建设的水泥混合物调查研究的结果。

普氏的混合物被设计通过压缩和间接拉伸测试。他们在不同养护时间的超声波测试的表现被用来研究弹性模量。获得的满意结果是，根据混合物的成分7天后被压缩和间接抗拉强度分别是7.56 MPa和0.78 MPa。

1. 简介

民用建筑的固体废料回收（SWM）已被广泛研究，在过去几十年来，作为一些研究的文件[1-19]。在不同类型的SWM中，副产品的产业代表了一些最有趣的土木工程应用[1-19]。SAS等 [1]最近研究了一些化学和物理机械钢渣的性能作为材料道路底基层。从化学观点看，它们指出，钢炉渣可以在路面结构中使用，它无毒性危害，因为锌和铬的高含量测定与炉渣内部微观结构密切相关。他们报道了在加州的轴承方面比率的满意的效果，以及考虑到路面底基层验收的必要条件，在某些显著水分含量和压实条件下的杨氏模量和弹性模量。曼索[2]提出用电弧炉钢渣核实水泥混凝土令人满意的耐久性，考虑到最严重的环境因素，冰和水分。在重金属方面，钢铁炉渣和水泥混凝土他们还研究了毒性的潜力。他们发现了碎钢铁炉渣中更高浓度的有毒更小的微粒物质,但也报道了用水泥混凝土的浸出效果，所以规定了容许范围。强等人 [3]分析了地面基础在有两个机械阻力的耐久性氧气炉钢渣水泥混凝土的影响。他们发现,水泥混凝土30%以上的钢渣比水/水泥比率为0.5的无钢渣水泥混合物在引用上呈现较低的压缩强度。降低水/水泥比至0.35，有和没有钢渣水泥混凝土作出了同样的结果。然而，对于低的水/水泥比，钢渣对水泥混凝土的干缩影响较小，就像氯离子的渗透性。碳化阻力的水泥混凝土也较小影响钢炉渣的低水灰比。 Papayianni和Anastasiou[4]研究了回收的高含量的可行性飞灰和钢包炉渣作为粘合剂，电弧和炉渣作为骨料，用于生产水泥混凝土;他们的研究结果非常有趣，其特征是高抗压强度，耐磨性和断裂韧性。Anastasiou[5]研究了由水泥混凝土灰作为水硬性粘结剂代替水泥的粉煤灰，用从建筑和拆除废料中得到的再生细骨料，以及钢渣，而不是传统的粗骨料。他们发现，使用细集料造成了强度的降低和耐久性水泥混凝土的孔隙率增加。然而，结合钢渣用细骨料制成可行的减少了强度和耐久性的损失。取代了50%的水泥与粉煤灰和钢渣和细骨料的高容量,造出了拥有令人满意的强度和耐久性的混凝土。Etxeberria等[6]研究了机械水泥混凝土的行为与两个不同类型的铸造用砂，用电弧炉炉渣和高炉矿渣代替原始的沙子和聚合。他们进行了衰退测试,抗压和抗拉测试弹性模量测试，验证了相比传统的水泥混凝土更满意的水泥混凝土工业副产品。Ondova和Stevulova [7]评估使用粉煤灰煤燃烧废物，部分替代水泥路上的水泥混凝土。有足够的抗压强度，以及霜和耐化学性才能让道路水泥混凝土实现最多使用粉煤灰作为粘合剂的15％。该作者还指出了有关煤灰回收的环境和经济优势。居内伊等人 [8]进行了对土壤，铸造砂混合物的一项实验室研究，以稳定水泥和石灰，道路分基地。抗压强度，加利福尼亚州承载比，渗透系数，以及浸出试验用来验证该混合物的性能。 结果发现，机械性能与格固化时间，压实能量，水泥和石灰有严格的关系。在研究中没有发现危险的浸出与铸造用砂的混合物。

实验使用的低强度铸造砂试验材料和混凝土由西迪基等[9,10]控制。浸出试验结果表明锌，铜和铅高于监管标准，所以证明了如果在无任何添加剂的情况下使用的危险。西迪基等 [11]用重量只有天然砂百分之20的生产水泥混凝土代替天然砂，了解在不同的固化时间的抗压和抗拉强度，以及弹性模量和超声波脉冲速度。结果相当令人满意，提高了水泥混凝土的强度和工业生产的砂的耐久性。 Topcu的和Canbaz [12]使用的玻璃废渣高达60％的重量作为水泥混凝土得粗骨料。经查实玻璃废物没有显著影响混凝土的可加工型，但它导致了有限的，但不可忽略的强度的减少。碱 - 二氧化硅反应（ASR），即化学反应富含二氧化硅的玻璃颗粒之间产生一种谷物和混凝土孔隙溶液碱，也被Meyer等人 [13]通过深入探讨会导致裂缝扩大后削弱混凝土并缩短其寿命的ASR所考虑。他们定义了一个减少ASR的破坏性影响数的措施：使用玻璃废弃物作为水泥混凝土的生产细骨料看来是有前途的，技术上可行的。高塔姆等 [14]进行的实验室试验以研究玻璃的再循环废物作为水泥混凝土粗和细骨料。他们发现对细骨料更换使用的玻璃废物高达20％的重量，导致增加的抗压强度28天后老化，即使为了进一步增量废玻璃而减小很小的机械阻力。 Ammash等 [15]研究了玻璃的可行性废弃物回收，使用0/5 mm的分数，百分之10到百分之40的体重作为水泥混凝土细骨料和砂浆。当使用玻璃废物的20％时，压缩强度在28天时老化非常接近该标准的混凝土。微小的扩张被观察到的现象为砂浆与20％以上的再生骨料的重量。Shayan and Xu[16]概述了由废旧玻璃制成水泥混凝土ASR问题与玻璃含量和它的颗粒大小的严格的关系。他们发现当取代25%的粉煤灰时一个用大量粗细玻璃渣造成的混凝土有令人满意的抗压强，;实际上任何火山灰的材料，例如粉煤灰，硅粉或地面炉渣，都允许一个有效的ASR-抑制剂来实现。作者还成功研究了在水泥含量高达30％时用作火山灰材料更换精细玻璃粉末。

上述究表明，对于特定的回收工业废料，主要是个别考虑，在水泥混凝土土木工程建筑中已被广泛研究。然而，已知的应用只是涉及使用单或副产物，而不是他们的广泛使用。这张论文描述了结合和同时使用五种不同工业副产品生产水泥的混合物。实验室研究，在道路路面水泥绑定混合物的聚合结构基础上，以验证可行性进同时回收不同的废物：钢铁炉渣，钢包炉渣，铸造砂，粉煤灰和玻璃废物。单独分析调查了五个废料,再加上他们在六个不同比例的混合物。

1. 材料和方法

2.1材料

五类废旧物资，即钢渣，钢包渣，铸造砂，玻璃废物和煤灰，以不同的百分比在六个不同的聚合中使用道路基金会可用于水泥粘合混合物的结构。所有的垃圾材料是由位于省提供帕多瓦（意大利东北部，威尼托大区）私营意大利公司，专门从事回收，价值增值和工业副产品道路基础设施的再利用。
钢铁炉渣钢铁行业的副产品是基于电弧炉(电弧炉)。有两种类型的电弧炉炉渣,它们有不同的供应商,并命名B和C。钢包渣(LFS),也叫“白渣”,是可以用在钢包炉二次冶金、铸造工艺的可回收的废弃物。花费铸造砂（SFS）是钢铁行业的副产品的使用，一般特点是非常不均匀组成，回收后重复使用高质量的硅或湖砂铸造模具需要金属或非金属产品的冶炼过程。回收玻璃废物（RGW）主要来自破碎酒瓶，因此有色玻璃，它不能被熔化向下再循环用于生产新的玻璃。粉煤灰(CFA)是一个细尘,基本上是煤粉燃烧的副产品,它是从燃烧室通过硒化镓排出。

波特兰水泥CEM II / B LL 32.5R被用作水硬性粘结剂在所有调查的水泥混合物中。由法规规定使用的水是透明的，并无葡萄糖，盐，酸，碱，其它化学或有机的有害物质由法规规定。

2.2方法

2.2.1集料分析

为了能在道路建设方面循环利用，由于潜在的重金属漓出，任何废弃的材料都被研究用于有毒的混合浓聚物。这个循环混合物的毒性因此被调查研究，以潜在重金属的形式，通过ICP-AES的方法。漓出物也被TCLP评估。这是一个用来调查危险废弃物的漓出混合物的常用检测手法，并且为了评估他们的环境兼容性，在其他任何物理机械测试之前已经运用于聚合物的。TCLP技术包括循环往复的搅拌，20：1的液体固体比和18小时内的平衡能力。一个至少100g的样本用一个合适的漓出方法可以被提取；在摇动18小时以后，提取物从以纤维过滤器为形式的固体中分开来，然后被研究调查。电感耦合等离子体原子发射光谱仪方法也被应用于这项技术。
再生材料最相关的物理力学性能正在评估测试中，以下是具体到公路部门：分级分析，相当于比砂状和片状指数，洛杉矶充分系数，颗粒密度，塑性指数。

2.2.2混合设计程序

水泥混合料配合比设计中的主要阶段行为（即材料压实时需要铺设），一旦骨料的材料类型已经被选定，均为级配曲线设计，其次为水和水泥的含量优化。
骨料结构在研究中被认为完全是由废粒状材料组成，它旨在尽可能少地使再生骨料反工，设计的混合料的级配曲线是那些从不同数量的原料的组合产生的。因此，在混合阶段，在原来的条件下，每一个与原始条件相结合的再生骨料的特定的级配曲线都没有一个特定的单个组分。
通过普罗克特压实测试(EN 13286 - 2[28])对集成的颗粒混合物的压实特性进行分析,来评估最大的干密度和相应的含水量。这个值可以假定为优化水泥混合物,以限制测试对7天老化时间有关的影响。

水和水泥比例通过测试无侧限抗压强度(UCS)作为一种的圆柱形样本(直径150毫米在高度120毫米)被确定为准备使用相同类型的颗粒材料,相同分级分类,但不同的水和水泥。(液压粘合剂是不同间隔的总重量的0.5%,范围2.0 - -4.0%),手术后在监管中国北车29/72[29],意大利国家研究委员会开发的。通常是常用的识别设计水泥含量的百分比最小抗压规定的强度规范[27],但是,为了设计高效率混合物,最好寻找UCS兼容最大的验收条件。研究中采用的优化过程因此确定最高的混合物UCS设计来配合使用。

为了考虑其它有关UCS基础材料重要的结构特征、UCS材料是完全在以混合设计过程为基础通过间接拉伸强度测试完成的。第二个系列的圆柱形样本,为每个人六个水泥混合物分析而准备,因此进行了间接拉伸强度测试(UNI EN 13286 - 42)。间接抗拉强度(它的)决定使用著名的方程: ITS=2P max/pi;dh 其中Pmax是劈裂中的破坏载荷[N]的标本,d和h(毫米) 分别是直径和高度的平均值(mm)的样本。

水泥混合物的性能,通过动态无损检测(UNI EN 12504 - 4[32]) ,基于超声波的传播时间的测量的冲动通过标本。程序使用圆柱样品的准备像那些被测试在单轴和劈裂的动态模量(ED)的基础上确定以下方程: Ed=vsup2;*Q*(1 n)*(1-2n)

Q代表样品的干密度(Mg / m3),n是动态泊松比(-)(非结构性水泥混凝土,它可以等于0.30),V是传播超声脉冲的速度(公里/秒),计算比率的高度标本和传播时间测量。
3.结果和讨论

3.1材料的表征

废弃集料调查为固体odour-free材料。铸造用砂似乎基本上是黑色的,而另一个回收材料是灰色。C和B类型的EAF煤渣的ph分为为9.7和11.5，钢包渣是12.1，铸造用砂是8.8，煤灰是11.1，玻璃废物为7.6。表1化学成分报告,由x射线荧光表明浪费的总量在氧化物方面。

各种废料(表2)的重金属初始浓度相当不同的,B型EAF煤渣含有高浓度的锑、铊，特别是铬(总)。铸造用砂中含有铅,锌和镍。煤灰含有最高的铜、硒、砷、铍含量,而通过分析显示玻璃废物的每个重金属的初始浓度最低。

浸出试验的结果在表3中,重金属释放的阈值要低于意大利的环境法规(法令生效于152/2006)。因此，意大利法律确定垃圾总量是“没有危险，尤其是无毒无害的”。鉴于混合物的聚合不存在毒性,它被认为是不必要的进一步添加了水泥浸出测试样品。

表4报告了骨料的物理力学特征。界限含水量(液限和塑限根据ISO / TS 17892 - 12)是算不出的，相对于通过2,0.4和0.075毫米筛子的值,在HRB-AASHTO方法的基础上,允许浪费骨料进行分类，如A1土壤,可用于道路基础设施(钢渣和钢包渣可以同化A1-a土壤,而铸造用砂和玻璃废物同化为A1-b土壤),除了必须的煤灰土壤分类为A4。

表1:化学成分废物总量

聚合类型

氧化物含量

表2:重金属废物含量

初始浓度

元素

表3:浸出后重金属废物含量

TCLP浸出浓度

元素

表4:骨料的物理和机械特性

特性

图1:垃圾骨料级配曲线

通过百分比

筛分粒度

假设作为骨料参考验收条件使水泥混合物

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[146882]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word