再生混凝土的性能及发展趋势 (2).docx
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1、学号20171021205郑州成功财经学院毕业论文(设计)再生混凝土的性能及应用研究院 部 名 称: 建筑工程学院 专 业 名 称: 工程管理 学 生 姓 名: 李 昊 颖 指 导 教 师: 杨慧 讲师 2019年05月摘 要混凝土的需求量随着经济发展及城市化进程的加快与日递增,随之而来的问题是大量天然骨料被消耗以及因拆除使用年限到期的混凝土而产生大量的建筑垃圾,在我国经济高速发展的同时,保护生态环境的可持续发展显得更为重要。虽然我国岩石储存量丰富,但是石头用一块少一块属于非再生的原料,短期无法重新获得,大量的开采导致出现天然资源日渐匮乏的情况,所以再生混凝的发展研究是势在必行的趋势。本文主要
2、从以下方面对再生混凝土进行研究分析;包括再生混凝土的背景意义,国内的外发展状况,再生混凝土的分类及处理方式,再生混凝土的生产工艺流程,生产工艺中的问题及要求,再生混凝土力学强度与普通混凝土的对比,及其应用。从而阐明混凝土材料作为建筑行业的主要材料走“绿色”循环可持续发展道路的迫切性,与再生混凝土替代普通混凝土在技术上所存在的问题挑战和应用前景。关键词:再生混凝土;再生骨料;力学性能;可持续发展AbstractWith the rapid development of economy and the acceleration of urbanization, the demand for con
3、crete is also increasing day by day.The problems followed were the consumption of large quantities of natural aggregate and the production of large amounts of construction waste as a result of the removal of concrete that had expired its useful life.The importance of sustainable development that can
4、 protect the ecological environment is more prominent with the rapid development of our economy.Although our country is rich in rock storage, but the stone uses a small piece of non-renewable raw material,cant be regained in the short term,A great deal of mining is taking place in the face of an inc
5、reasing scarcity of natural resources,therefore, the development of recycled coagulation is an imperative trend.This paper will focus on the research and analysis of recycled concrete from the following aspects;Including the context of recycled concrete,the state of development at home and abroad,Cl
6、assification and treatment of recycled concrete, production process of recycled concrete,Problems and requirements in the production process,comparison of mechanical strength of recycled concrete with that of ordinary concrete,and its application.In this way, the urgency of concrete material as the
7、main material of the construction industry to follow the road of sustainable development of green cycle is expounded,Technical challenges and application prospects of replacing ordinary concrete with recycled concrete.Key Words:Recycled concrete;Recycled aggregate;Mechanical properties;Sustainable d
8、evelopment 目 录1.绪论1.1研究的背景11.2研究的意义21.3再生混凝土在国内外的发展状况21.3.1国内状况21.3.2国外状况32.再生混凝土的概述2.1 再生混凝土的定义52.1.1再生混凝土的分类62.1.2废弃混凝土的处理方式72.2再生混凝土的生产工艺72.2.1生产工艺中的问题82.2.2生产工艺中的要求92.3再生混凝土的力学性能92.3.1再生混凝土的抗压强度102.3.2再生混凝土的抗拉强度102.3.3再生混凝土的抗折强度113.再生混凝土的应用3.1再生混凝土墙体材料123.2再生混凝土道路123.3再生混凝土应用到建筑物中的实例13结论16参考文献17
9、致谢19IV郑州成功财经学院本科毕业论文(设计)1.绪 论1.1 研究的背景根据不完全统计我国目前每年废弃混凝土量约为600万m31,对于废弃混凝土,现我国基本采用的处理方式大多为对废弃的混凝土把其作为废旧垃圾填埋,而再次利用建筑废物融入新建工程的数量还是微乎其微。对于将废弃混凝土直接填埋的这种处理方式不仅需要动用了大量的土地,还对我们国家的生态环境形成了二次的污染。若想解决这一问题可将废弃的混凝土进行分级的破碎、筛分加工处理形成再生骨料,将得到的再生骨料进行适配成为再生混凝土,这样可节省大批的天然岩石,对废弃的石块进行再次循环利用。混凝土作为建筑材料自问世以来,因其具有就地取材、耐久性好、耐
10、火性好、刚度大的特性及整体性好、可模性强还有节约钢材等优势,在建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、港口等工程中得到广泛应用1。混凝土在各种建筑材料中占有主流地位,然而,传统的混凝土工业正面临两大空前危机。其一,资源危机。据统计,我国混凝土的年均使用量高达60亿m3,几乎占全世界年均生产量的1/2。在我国,天然砂石骨料的年均需求量超过100亿吨,工程建设的增多随之对石料的需求也不断增大,频繁的开山取石造成山体毁坏,天然骨料原生地生态环境的可持续发展被严重的破坏1。与此同时,天然骨料的短缺已成为许多国家建筑业发展的瓶颈,而优质的天然骨料资源在我国的很大一部分地区已枯竭,合格的混凝土砂石在许多地区供应都
11、十分紧张,高性能混凝土用砂石在多数的城市及地区已经不复存在。再次,环境危机。混凝土从制备到报废的各个环节都会产生大量的废弃物,在新建与拆除产生的建筑废弃物Construction and Demolition(CD) waster中约占1/3。据保守统计,全世界废弃混凝土年产量在10亿吨以上,而我国达到了1亿吨,且年均增长速为8,预计到2020年将高达6.38亿吨。此外,自然灾害及社会灾害也会产生大量的废弃混凝土,前者如2008年的汶川大地震,产生了超过1.5亿吨废弃混凝土,后者如层出不穷的豆腐渣工程(如2015年“全国第一爆”高达118m的环球西安中心金花办公大楼),数目庞大的废弃混凝土被灾
12、害毁坏而产出。对这种毁坏的废弃混凝土的绝大多数所采用的处理方式都是被装上卡车运出到郊外或是在乡村荒地露天堆放、填埋等方式进行处理2。这种处理的方式耗用着大量的人力、物力和财力。更加严重的是,这些含碱性的废弃混凝土会令大片土壤失活、河流失色,导致严重的二次污染。因此,建设资源节约型、环境友好型社会,迫切要求混凝土这种建筑材料工业走可持续发展的道路。1.2 研究的意义再生混凝土技术的研究不但可以使废弃的混凝土转化成为砂石骨料应用到新的建筑中,又可以减少环境负荷,使废弃混凝土减量化乃至“零排放”,因而越来越受到学术界与工程界的青睐。再生混凝土的研究应用是发展绿色混凝土的主要举措,更是众多国家可持续发
13、展战略追求目标之一。再生混凝土的研究与工程应用已成为世界各国高度重视的课题,不少国家以立法的形式来确保此项研究与应用的顺利开展。我国各个部门对此都提出了相关要求,其中建设部早在1997年就把“建筑废渣综合利用”3列入科技重点推广项目里;于2004年交通部也随之启动了“水泥混凝土路面再生利用关键技术研究”项目3;科技部于2004年、2006年2011年也分别提出了将“建筑垃圾资源化利用”、“建筑垃圾再生产品的研究开发”、“固体废弃物本地化再生建材利用成套技术”列入我们国家的“十一五”科技支撑计划中3。目前,我国北上广等一线城市建筑废弃物回收利用均取得了一定的成效,但与欧美等发达国家还存在很大差距
14、,如何开展建筑废弃物资源的再循环再利用是目前我国绿色发展的迫切要求。1.3 再生混凝土在国内外的发展状况1.3.1 国内状况随着近数十年我国经济持续不断保持高速的发展,尤其是城镇化基本建设速度持续增快、城市规模不断扩展,伴随而产生的建筑废弃物也与日俱增。统计显示每年我国竣工工程大约占世界年均建筑面积的50%,约合20亿m2 。我国城镇化发展对建筑材料需求量增加的同时,老旧建筑物的拆除、不可抗力等因素影响而产生的废弃混凝土也持续增加。根据不完全统计,到2020年我国的新建建筑面积将达到约300亿m2,并伴随而产生的建筑废弃物将高达134亿t,同时好的建筑材料逐渐减少,因此,废弃混凝土的再生利用,
15、是我国建筑资源可持续发展的关键研究方向。2007年由同济大学、上海市建筑科学研究院和上海市市政规划设计研究院编 写了上海市地方标准再生混凝土应用技术规程3,由中国建筑科学研究院和同济大学共同起草的国家标准混凝土用再生粗骨料、混凝土和砂浆用再生细骨料于2011年实施3,这些国家标准的提出为再生混凝土技术体系的建立以及完善和其在实际工程中的应用打下了很好的基础。重视建筑废弃垃圾的处理在各地展开,仅仅2013年后,北上广深等二十几个地方相继出台了有关建筑垃圾管理整治与对资源化利用的政策3。此次明确规定了建筑垃圾的排放管理和运输、处置、监督管理以及法律责任,即使提出这样规范,处置运输管理范畴还不得以很
16、好的运用,在使用上出台的资源化具体实行政策的地方仅不到35%。再生混凝土在我国的发展越为突出,现已成为了建筑工程、环保部门、等各界关注的热点和前沿问题之一4。事实上,废弃混凝土主要来自于大规模城镇化建设中的老、旧城区开发拆除的废旧结构。混凝土制作过程产生的废料、路基、路面拆除翻新废料,不可抗力如自然灾害引起的基础设施重建、修补产生的废弃物等。此外,部分建筑废弃物中有不可回收的物质,其中包括受重金属、辐射等污染的混凝土、沥青或普通混凝土中不可参与的其他杂质。因此,建筑废弃物的可循环利用率、经济效益也是在科研中值得关注的。1.3.2 国外状况在第二次世界大战后,建筑设施受到重创的国家意识到废弃混凝
17、土造成的严重环保问题,开始了的再生循环利用研究,研究结果促进了建筑材料资源的可持续发展。其中较为突出的德国、美国、比利时、荷兰等国家对建筑废弃物的循环利用进行了理论、工程应用等方面相关技术研究工作,已制定出相应技术规范与指标,并且根据指导意见对有关建筑物废弃物循环利用、回收等高新技术在实际工程中的应用与推广受到了很好的成效,日益严峻的废弃物危机得到了有效解决,与此同时,显著的经济效益、社会效益、优化的产业结构、循环经济的发展,对世界建筑资源可持续发展带来积极影响5。其中,废弃建筑资源可持续发展、回收再利用与生态环境的协调尤为重要,如表1-1,为2004年欧盟委员会统计的欧洲国家再生骨料的回收利
18、用率。表1-1 各国再生骨料回收利率统计用表国家建筑及拆迁垃圾/吨回收利用/%焚烧填埋/%德国591783美国304555法国241585意大利20991西班牙13595荷兰119010比利时78713奥地利54159葡萄牙3595丹麦38119希腊2595瑞典22179芬兰1595根据世界可持续发展工商理事会的数据,关于再生骨料的使用比例,欧洲有两个国家高于20,荷兰和英国;有一个国家在1520之间,比利时:有两个国家在710之间,德国和瑞士;其他国家回收率较低5-6。总体来说,欧洲再生骨料占混凝土骨料的6%8,各国政府的激励措施不同,对混凝土碎块再利用做骨料的需求和启发也不同,则各国对更先
19、进的回收技术方法和动机也不尽相同。在混凝土中使用再生骨料,日本比大多数其他国家具有更大的需求,自然而然地发明了更先进的方法将再生骨料回收和“净化”到更高的程度。刷洗、加热、研磨等令人印象深刻,都是设计回收系统的步骤,非常实用且有意义。然而,因为实施这些方法也需要环境资源,在其他情况下这些方法并不是最佳选择,废弃混凝土回收利用生产工艺还待继续探究,需要各国学者的不断研究创新。212.再生混凝土的概述2.1 再生混凝土的定义再生混凝土(Recycled Concrete)又称为再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC),是指将建筑中废弃混凝土块经过破碎、筛分和
20、分级等工艺处理后形成的再生粗细骨料,用其中的部分或全部取代普通砂石骨料,经过加入胶质的材料、一定比例的水等进行配比,而制出的一类新型混凝土7。根据骨料采用不同的取代率和不同的取代方式,可以分为全再生粗骨料混凝土、全天然骨料混凝土、部分再生混凝土7。从以上定义可以看出,“绿色”是再生混凝土相对与普通混凝土比较特有属性,其含有的“绿色”混凝土所属的特点8:(1)其使用可节省部分不可再生资源与能源;(2)对生态环境不会构成破坏,并且还利于生态发展;(3)建筑材料由此可再循环利用,有助于生态可持续健康发展;关于再生混凝土的循环使用如图2-1所示图2-1建筑垃圾与混凝土建筑业的可持续发展循环关系再生混凝
21、土技术实现了废弃混凝土循环再利用,不但可以对普通的砂石骨料资源在工程的建设中得到大量的节省,而且废弃混凝土对生态环境造成的污染也大大降低。更为重要的是,已有研究表明,源于废弃混凝土的循环制出的再生骨料可于制备承重结构混凝土,这样有望达到废弃混凝土的“零排放”,实现真正意义上的关于混凝土工业的可持续发展8。2.1.1 再生混凝土的分类按骨料的组合形式分类9如图2-2所示图2-2再生混凝土按骨料的组合分类按混凝土废弃的来源分类9:(1)新建工程:城市基础建设产生的废弃石块;(2)旧房屋拆除:拆迁、搬移、翻新等;(3)重大自然灾害:洪水、地震、台风等对建筑物损坏产生的废弃混凝土石块4;(4)战争原因
22、也是废弃建筑废料的一个因素4;2.1.2 废旧混凝土的处理方式因所产生的废弃混凝土数量庞大而天然的普通混凝土资源又日益匮乏,在此,世界各国在废弃混凝土的处理上面临着不同方面的问题,尤其是发展中国家面临的重大挑战。目前,废弃混凝土的处理已从传统的填埋模式转移到资源化再生利用模式,再生混凝土的利用方式主要为以下三种形式1;(1)用在回填基础,把地基及铺垫路基的软化面加固。(2)将废弃混凝土挑拣、破碎、筛分、研磨后作为再生水泥的原料使用。(3)把废弃石块进行破碎和分级形成再生粗骨料和细骨料,替换部分或全部天然砂石制备再生混凝土。前两种模式的环境效应有待提高,技术也有待完善,第三种模式是废弃混凝土资源
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