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原文传递建筑垃圾高效分选关键技术及在公路工程中的应用研究

论文题名：	建筑垃圾高效分选关键技术及在公路工程中的应用研究
关键词：	建筑垃圾;高效分选;公路工程;再生集料;路用性能
摘要：	建筑垃圾是由砖块、混凝土块、砂浆、渣土、钢筋铁丝、塑料、木屑等材料组成，其大量堆放对城市环境的污染，以及路用地材的日渐短缺成为亟待解决的重大问题。本文对建筑垃圾加工与强化、砖与砼分离技术，再生集料在水稳基层和沥青面层混合料性能展开研究，为建筑垃圾在公路工程领域资源化高效利用提供理论支撑和应用参考。　　调研了西安市建筑垃圾的料场分布、年排放量及环境问题、成分组成，测试混凝土、砖块、砂浆以及多成分下再生集料的工程性质，结果表明建筑垃圾中砖块是不利成分。研究了建筑垃圾路用再生集料加工技术、化学强化技术和物理强化技术；通过将骨料表面裹覆高反射率的高聚物分子和背光扫描的方法，借助图像处理功能，使用针状率和圆度指标优化了强化工艺并评价再生骨料强化效果，提出再生混凝土薄弱边角损失Rw和表面砂浆的剥落Rm。结果表明，石灰溶液对提高骨料强度、与沥青粘附能力有较好的效果。经过70转的自击强化可降低针状率5%~10%，降低圆度50%；Rw、Rm指标随着旋转系数增加而降低，强度低的混凝土自击强化效果更佳。　　根据砖块长方体居多而混凝土块立方体居多的特点，研发基于形状特性的砖与砼分离技术；根据砖与砼表观密度指标的差异，通过分离方法的提出、运动机构设计、边界条件理论计算、计算机宏代码运算、部件设计等研究基于密度特性的砖与砼分离技术。依据砖与砼表观密度、颗粒圆度、内摩擦角、悬浮速度等参数差异，计算机仿真了颗粒运动与气流场耦合（EDEM-CFD）环境下颗粒形状、风速对颗粒运动状态的影响。最后，通过设备的试制、调测和现场工作进行理论验证。结果表明，以上三种分离技术可实现砖与砼骨料的有效分离，三种设备生产的混凝土比重可分别达到70%、90%和90%，生产效率可分别达到60t/h、4t/h和12t/h。　　系统研究了建筑垃圾路用再生集料加工工艺，提出针对路基以下结构层骨料的经济型加工工艺和针对路面基层骨料的综合型加工工艺。结果表明，所提出的加工技术、技术、装备以及质量控制方法适用于高速公路路床、底基层、地基处理等结构，环境效益显著。　　设计不同再生骨料掺量、类型的水泥稳定再生混合料，测试7d、28d和90d力学与疲劳性质并分析其影响规律。结果表明，再生材料掺量和类型是影响路用性能的主要因素。对比了再生集料沥青混合料设计方法，基于再生集料的特性、Superpave设计方法、沥青膜厚度计算方法、FN车辙因子、FEI断裂能指数，提出了针对建筑垃圾再生沥青混合料设计方法并研究了其抗车辙和疲劳开裂性能。结果表明，额外增加的沥青会不同程度的影响到混合料的车辙和开裂性能，通过增加沥青含量、改变SGC压实次数，同时需要将空隙率、矿料间隙率、级配同时进行调整以获得良好的路用性能。
作者：	胡魁
专业：	道路与铁道工程
导师：	韩森
授予学位：	博士
授予学位单位：	长安大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文