我國(guó)快速的城市化進(jìn)程產(chǎn)生了大量拆建建筑垃圾。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì),中國(guó)每年產(chǎn)生建筑垃圾總量約為10億噸。處置建筑垃圾的通常做法是露天堆放或埋填,由此產(chǎn)生的垃圾圍城或引發(fā)的二次污染嚴(yán)重威脅著城市環(huán)境與人體健康。如何對(duì)建筑垃圾充分利用是待解決的課題。用建筑垃圾再生集料替代天然集料應(yīng)用于道路路面基層或底基層,既可補(bǔ)足城市道路發(fā)展對(duì)建材巨大的需求缺口,同時(shí)可以提高建筑垃圾再利用產(chǎn)品的性價(jià)比,是建筑垃圾再利用的有效途徑之一。我國(guó)舊建筑結(jié)構(gòu)以磚混結(jié)構(gòu)為主,由此產(chǎn)生的建筑垃圾中占比最多的組分材料是廢棄混凝土和粘土磚。研究廢棄混凝土和粘土磚,特別是廢棄粘土磚的再生利用對(duì)于建筑垃圾資源化意義重大。目前,再生砼磚混合集料破碎特性研究較少,仍無明確結(jié)論可循。再生混凝土集料與再生粘土磚集料之間物理和力學(xué)性質(zhì)差異懸殊,混合破碎過程中二者相互作用關(guān)系目前尚難以確定。此外,再生混合集料替代天然集料應(yīng)用于路面基層或底基層中,必須考慮相應(yīng)級(jí)配和擠壓破碎以滿足密實(shí)度的要求。本文利用太原某高校教學(xué)樓的拆遷建筑垃圾,預(yù)處理后選擇同一粒徑再生粘土磚粗集料和再生混凝土粗集料按不同組分比例混合后進(jìn)行破碎試驗(yàn)。通過改變破碎前材料強(qiáng)度、粒徑大小、組分比例、豎向壓力等條件變量,測(cè)定破碎篩分后各級(jí)磚、砼組分集料質(zhì)量變化,并引入分形幾何思想對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析,提出由破碎試驗(yàn)確定分形維數(shù),再由分形維數(shù)確定級(jí)配的方法。具體研究成果可概括為以下幾點(diǎn):(1)探討了材料強(qiáng)度、破碎前粒徑、組分比例和豎向壓力對(duì)混合集料破碎特性的影響規(guī)律。建筑垃圾混合集料的破碎過程可利用分形幾何進(jìn)行表述,分形維數(shù)是反映混合集料破碎的客觀指標(biāo)。進(jìn)一步確定了使混合集料破碎分形維數(shù)滿足物理學(xué)含義所需的最低能級(jí)條件。(2)探討了材料強(qiáng)度、碎前粒徑、組分比例對(duì)分形維數(shù)的影響規(guī)律。材料強(qiáng)度和再生混凝土摻入量與分形維數(shù)存在負(fù)相關(guān)性,碎前粒徑與分形維數(shù)存在正相關(guān)性。(3)探討了再生混凝土摻入量對(duì)壓碎指標(biāo)、樣品豎向變形和各級(jí)篩余量之間的關(guān)系。混合集料破碎過程中相互擠壓存在“舍弱護(hù)強(qiáng)”的破碎模式,再生粘土磚集料優(yōu)先破碎,對(duì)再生混凝土集料進(jìn)行保護(hù),從而降低了再生混凝土集料的破碎。(4)建立了通過對(duì)再生混合粗集料進(jìn)行破碎試驗(yàn)確定分形維數(shù),進(jìn)而求得分形級(jí)配并繪制級(jí)配曲線的一般方法。該方法對(duì)于再生砼磚混合集料應(yīng)用于路面基層或底基層具有重要意義,為相關(guān)工程實(shí)踐提供了理論依據(jù)與方法指導(dǎo)。(5)通過與規(guī)范推薦級(jí)配上下限進(jìn)行對(duì)比分析,綜合考慮級(jí)配結(jié)果與粘土磚限制性要求,給出道路路面基層或底基層應(yīng)用再生砼磚混合集料時(shí)再生粘土磚集料的摻量限值,一級(jí)公路再生粘土磚摻量不應(yīng)超過20%,二級(jí)公路再生粘土磚摻量不應(yīng)超過25%。
【學(xué)位單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U414;X799.1
【部分圖文】：

圖 1.1 技術(shù)路線圖章小結(jié)本章介紹了建筑垃圾資源化利用的研究背景，梳理分析了國(guó)內(nèi)外學(xué)者近年對(duì)生利用的研究成果。在此基礎(chǔ)上，闡述了再生砼磚混合集料破碎特性研究的一步說明了課題研究?jī)?nèi)容，確定了關(guān)鍵技術(shù)路線。

破碎試驗(yàn)以顆粒粒徑d ≥ 4.75mm的再生砼磚混合粗集料為研究對(duì)象。通過改變前粒徑大小、混合比例、豎向壓力和材料強(qiáng)度等參數(shù)變量，測(cè)定再生混合集料在破分、分揀后各級(jí)篩上粘土磚質(zhì)量、混凝土質(zhì)量以及二者總質(zhì)量，并測(cè)量破碎試驗(yàn)集料豎向形變值，為后續(xù)試驗(yàn)結(jié)論提供支持。 材料選擇與試樣制備破碎試驗(yàn)所用建筑垃圾取自山西太原某高校磚混結(jié)構(gòu)拆遷樓。對(duì)原始建筑垃圾材和雜質(zhì)后，按組分不同進(jìn)行人工分揀，選擇出再生粘土磚塊和再生混凝土塊如圖示。將再生粘土磚塊和再生混凝土塊分別通過鄂式破碎機(jī)（圖 2.2 所示）進(jìn)行機(jī)。鄂式破碎機(jī)最大功率 3.5kW，進(jìn)料粒徑≤120mm，出料粒徑 4-45mm�？紤]破儀承壓試筒（內(nèi)徑 d=150mm）的側(cè)限約束作用，試驗(yàn)所用集料粒徑均小于 30mm

破碎試驗(yàn)以顆粒粒徑d ≥ 4.75mm的再生砼磚混合粗集料為研究對(duì)象。通過改變前粒徑大小、混合比例、豎向壓力和材料強(qiáng)度等參數(shù)變量，測(cè)定再生混合集料在破分、分揀后各級(jí)篩上粘土磚質(zhì)量、混凝土質(zhì)量以及二者總質(zhì)量，并測(cè)量破碎試驗(yàn)集料豎向形變值，為后續(xù)試驗(yàn)結(jié)論提供支持。 材料選擇與試樣制備破碎試驗(yàn)所用建筑垃圾取自山西太原某高校磚混結(jié)構(gòu)拆遷樓。對(duì)原始建筑垃圾材和雜質(zhì)后，按組分不同進(jìn)行人工分揀，選擇出再生粘土磚塊和再生混凝土塊如圖示。將再生粘土磚塊和再生混凝土塊分別通過鄂式破碎機(jī)（圖 2.2 所示）進(jìn)行機(jī)。鄂式破碎機(jī)最大功率 3.5kW，進(jìn)料粒徑≤120mm，出料粒徑 4-45mm�？紤]破儀承壓試筒（內(nèi)徑 d=150mm）的側(cè)限約束作用，試驗(yàn)所用集料粒徑均小于 30mm
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