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原文传递铁路工程再生砂混凝土制备与性能研究

论文题名：	铁路工程再生砂混凝土制备与性能研究
关键词：	铁路工程;再生砂混凝土;制备工艺;力学性能
摘要：	截止至2022年底，我国铁路总里程达到15.5万公里，其中高速铁路里程4.2万公里，位居世界第一。混凝土作为铁路工程建设过程中使用量最大的材料，每年产生的废弃混凝土如废旧轨枕、废弃桩基桩头以及隧道喷射回弹的混凝土等数量巨大，回收利用率低。为提高我国铁路工程废弃混凝土资源化利用水平，在再生粗骨料混凝土的基础上，围绕全再生混凝土的设计与制备技术、力学性能、耐久性能和长期性能演变规律展开研究，获得主要研究内容及其结论如下：　　（1）分析了我国铁路工程废弃混凝土再生砂基本性能，采用压汞和氮吸附方法表征其孔结构，结果表明：再生砂中的有害物质含量受废弃混凝土服役环境影响,硫酸盐、氯盐等环境下长期服役的废弃混凝土所制备的再生砂中三氧化硫和氯离子含量较高；再生砂吸附特性与其孔结构和化学组成相关，提出了体积法评价再生砂的吸水率，其准确度高且重复性好，试验结果不受微粉含量影响，多次试验变异系数为5.75%；基于再生骨料10min吸水量的50%作附加用水量以及有效砂率的设计理念，提出了再生砂混凝土的配合比优化方法。　　（2）研究了再生砂预处理工艺及搅拌工艺对再生胶砂和再生砂混凝土性能的影响，结果表明：碳化处理优化了再生砂孔结构，再生胶砂的强度提高；水泥浆体浸渍处理的再生砂孔隙率增加、吸水率上升。颗粒整形后再生砂制备的胶砂抗压强度最大可提高78%，56d收缩率降低4.8%，其原因是整形后再生砂孔隙率显著降低，吸水率相比未处理组降低24%，压碎指标降低65%。二次搅拌工艺制备的再生砂混凝土出机扩展度提高14.3%、含气量提高12.5%、初始泵压降低60.2%，其原因是二次搅拌工艺下再生粗细骨料先与浆体接触，再生骨料内部吸收部分浆体，降低了骨料吸附自由水的速率，可泵性得到改善。　　（3）研究了不同再生砂替代率下再生砂混凝土的力学性能发展规律。结果表明：再生砂混凝土性能受再生砂替代率影响显著，且与再生砂料源废弃混凝土强度有关。当混凝土设计强度低于料源强度时，再生砂混凝土强度和弹性模量随再生砂替代率增加而增加；当混凝土设计强度高于料源强度时，再生砂混凝土强度和弹性模量随再生砂替代率增加呈先增加后降低的趋势，再生砂替代率在25%时弹性模量最高，再生砂替代率50%时有利于提升再生砂混凝土的抗压强度。各替代率皆可满足JGJ/T443-2018《再生混凝土结构技术标准》中再生混凝土弹性模量和抗压强度使用要求。　　（4）研究了不同再生砂替代率和不同设计强度再生砂混凝土抗冻性能、抗氯离子侵蚀性能和收缩性能发展规律。结果表明：再生砂在混凝土中可抵消混凝土冻胀产生的液压，随着再生砂替代率增加，再生砂混凝土的抗冻性先增加后降低，再生砂替代率为75%的再生砂混凝土的抗冻性最佳。再生砂混凝土的抗氯离子侵蚀性能受再生砂料源影响，制备的C20再生砂混凝土抗氯离子侵蚀能力随再生砂替代率增加而增加，C40和C60再生砂混凝土抗氯离子侵蚀性能整体呈现随再生砂替代率增加先增加后降低的趋势。随再生砂替代率增加，各强度等级再生砂混凝土干燥收缩皆呈现先降低后增加的趋势。
作者：	程欢
专业：	材料学
导师：	李化建;易忠来
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国铁道科学研究院
学位年度：	2023