改性试验

改性试验（精选10篇）

改性试验 篇1

摘要：对某土木结构墙体的泥浆进行了改性试验, 通过分析砌体砌筑时泥浆含水率、添加石灰和松针对泥浆抗剪强度的影响, 得出了泥浆的最优含水率和添加松针的最佳配合比, 并指出进行泥浆改性试验, 对提高砌体抗剪强度和墙体抗剪承载力有重要意义。

关键词：改性试验,抗剪强度,含水率,配合比

0 引言

在6.03宁洱地震中, 土坯墙体发生了严重的破坏, 主要有墙体平面外的倾倒倒塌破坏和平面内的剪切破坏两种形式。对于平面内的剪切破坏, 主要有剪摩破坏、剪压破坏和斜压破坏3种形式[1]。发生剪摩破坏时, 砌体抗剪强度对墙体抗剪承载力起决定作用。砌体抗剪强度是指砌体破坏时所能承受的最大剪应力, 是砌体抗震验算的基本性能指标之一。在农村传统的建造技术中, 泥浆制作并没有特殊措施, 砌体抗剪强度也无法满足抗震设防要求, 因而进行泥浆改性试验, 对提高砌体抗剪强度和墙体抗剪承载力有重要意义。

1 试验方案

参照我国《砌体基本力学性能试验方法》[2]规定, 按双剪方法确定土坯砌体的抗剪强度。该方法中试件放置稳定, 施加荷载方便, 也消除了一些弯曲应力的影响, 但在破坏过程中, 并不能同时出现两个破坏面, 当一个破坏面出现时, 就认为砌体发生破坏。

抗剪砌体采用由9块土坯组成的抗剪砌体, 见图1, 土坯和泥浆使用与抗压砌体一样的材料。泥浆缝厚度控制在15 mm左右, 其平整度采用水平尺和直角尺检查。考虑到泥浆的粘结力较弱, 土坯抗剪砌体并未进行立放的操作, 在试验之前一直保持平放的状态, 在实验室自然条件下养护30 d。

试验分为3组进行, 分别为:砌体砌筑时泥浆含水率不同对砌体抗剪强度的影响, 添加生石灰对砌体抗剪强度的影响和添加稻草对砌体抗剪强度的影响。对于后两组试验, 控制泥浆的含水率都在40%左右, 也是农村传统做法中习惯用和易性时的含水率。本文所采用的泥浆用土来自云南嵩明县, 液限ωL=42.0%, 塑限ωP=24.9%, 塑性指数IP=17.0。根据土的分类标准[3], 此类土为中～高塑性黏土, 其粘性、可塑性和耐久性较好, 在干燥状态下具有较高抗剪强度和粘聚力, 适合用作生土结构房屋墙体的建筑材料。

2 试验步骤

1) 土坯抗剪砌体通缝双面抗剪试验在100 kN试验装置中完成, 砌体抗剪试验采用匀速连续加载直至砌体受剪破坏;2) 测量受剪面尺寸, 测量精度应为1 mm;3) 将抗剪砌体立放在试验装置下压板上, 抗剪砌体的中心线应与试验装置加载板的轴线重合, 试验装置上下压板与试件的接触应紧密;4) 抗剪试验过程中应避免冲击加荷, 速度应按试件在1 min～5 min内破坏进行控制, 当有一个受剪面被剪坏即认为砌体破坏, 应记录破坏荷载值和试件破坏特征;5) 记录数据并拍照。

3 试验过程及现象

在试验开始加压后, 中间皮的土坯有相对滑移的趋势, 并有3 mm～4 mm的位移, 当加至荷载为2 kN～3 kN时可见土坯砌体沿通缝截面出现细小裂缝, 一般在通缝的上半部较早出现裂缝, 千斤顶继续加载, 裂缝开始逐渐向下扩展、增宽, 并形成贯通的裂缝, 随后土坯砌体突然沿通缝截面被剪坏, 达到破坏荷载, 压力表指针迅速回退, 试验结束, 破坏形态见图2。

一般情况下, 两条竖向泥浆缝都能形成贯通的裂缝, 个别土坯砌体只有一条泥浆缝被剪坏。整个试验历时较短, 破坏突然, 本次抗剪试验中土坯砌体都是沿土坯与泥浆的粘结面被剪坏。土坯砌体破坏后发现, 泥浆与土坯粘结破坏面光滑, 泥浆被整体从土坯上剪切下来, 泥浆缝与土坯本身仍然很完整, 即土坯未发现有破坏情况。

4 试验结果

根据文献[2], 土坯砌体抗剪强度按下式计算:

$f{}_{v,m}=\frac{{\rm N}{}_v}{2A}$ (1)

其中, fv, m为土坯砌体抗剪强度;Nv为抗剪破坏荷载;A为一个受剪面的面积。

在以下表中破坏特征一栏内, a表示单剪破坏, b表示双剪破坏。

4.1 砌筑时含水率对砌体粘结强度的影响试验

分别制作含水率为35%, 40%和45%的泥浆, 然后砌筑试件 (见表1) 。通过试验可以得到砌筑时泥浆的流动性对砌体沿通缝截面抗剪强度的影响。泥浆含水率的确定是依据土的液限和塑限确定的, 嵩明土的液限ωL=42.0%, 塑限ωP=24.9%, 塑性指数IP=17.0, 根据土的分类标准, 为中～高塑性黏土。分别取土的可流动状态的含水率 (45%) , 可塑状态的含水率 (40%和35%) (见图3) 。

4.2 添料生石灰对砌体粘结强度的影响试验

分别以生石灰和土颗粒的质量比为2%, 4%, 6%和8%时, 制作砌筑砌体的泥浆, 试验分为4组, 各组有3个试件, 共有12个试件 (见表2, 图4) 。

4.3 添料松针对砌体粘结强度的影响试验

分别以松针和土颗粒的质量比为0.3%, 0.5%和0.8%时, 制作砌筑砌体的泥浆, 试验分为3组, 各组有3个试件, 共有9个试件 (见表3, 图5) 。

5 结语

1) 通过试验找到了一种较好的泥浆改性方法, 松针在云南农村地区是常见的材料, 大部分农民用来当材火。以松针和土颗粒质量比为0.5%时制作泥浆, 可使砌体的抗剪强度提高0.78倍左右, 是一种适合在农村推广的建筑工艺。2) 石灰添料改性试验, 改性后砌体抗剪强度普遍降低, 仅有未改性前的0.52倍左右。试验证明, 石灰是不适合做泥浆改性材料的。3) 砌体砌筑时泥浆含水率对泥浆的最终抗剪强度有较大的影响。砌筑时的泥浆含水率, 不仅对砌体抗剪强度有影响, 同时还对泥浆和易性起决定作用, 从而影响施工的难易。4) 本文仅使用了松针作为添料, 得到了较好的结果, 没有对农村另一常见材料稻草进行研究, 所以建议用稻草作为添料, 对泥浆进行改性试验。

参考文献

[1]叶燎原, 缪升.云南武定6.5级地震震害及分析[J].工程抗震, 1996 (2) :30-32.

[2]GBJ 129-90, 砌体基本力学性能试验方法标准[S].

[3]GBJ 145-90, 土的分类标准[S].

[4]陈跃起.大直径桩基深水PHP泥浆的应用[J].山西建筑, 2007, 33 (12) :164-165.

改性试验 篇2

改性粉煤灰吸附废水中氨氮的试验研究

摘要：粉煤灰具有多孔性,比表面积大,但只有经过改性的粉煤灰才具有很好的吸附性能.本文分别用盐酸、氢氧化钠、氯化钠和碳酸钠等改性剂来改性粉煤灰,通过改性粉煤灰吸附废水中氨氮的试验研究来寻找一种理想的`粉煤灰改性方法.结果表明:在这4种改性剂中,改性效果依次为:氢氧化钠>碳酸钠>氯化钠>盐酸;氢氧化钠改性粉煤灰的去除率可达到46.55%,实验最佳条件为氢氧化钠浓度5 mol/L,85℃恒温,搅拌4 h.作 者：王春蓉    牛海山  作者单位：辽宁石油化工大学,辽宁,抚顺,113001 期 刊：粉煤灰综合利用  ISTIC  Journal：FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 年，卷(期)：, “”(5) 分类号：X786 关键词：粉煤灰    改性    氨氮去除率    吸附   

改性试验 篇3

关键词：黑木耳；菌糠；改性处理；金针菇；产量

中图分类号： S646.1+504 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2015）03-0237-03

黑木耳产业在我国发展迅速，年总产量占世界黑木耳总产量的90%，栽培量居世界首位[1]。2011年，仅黑龙江省黑木耳栽培量就超过60亿袋，产量超过3亿kg，产值超过200亿元[2]。栽培黑木耳后产生了数量巨大的菌糠废料，而这样的废料大多被抛弃，仅有个别地区用于制备畜禽肥料或栽培侧耳属菇类、草腐型菇类[3-7]，因此造成很大的资源浪费。经过分析比较黑木耳和金针菇的生物学特性，特别是对培养基中营养成分的分解利用差异进行分析可知，栽培黑木耳后的菌糠经过适当方法改性后用来栽培金针菇是很好废物利用途径。由于以黑木耳菌糠作为栽培主料，不作处理直接栽培金针菇的产量较低，为了提高产量，本研究对黑木耳菌糠做了多种物理、化学方面的改性处理，以研究不同的处理方法对金针菇产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 木耳菌糠 木耳菌糠收集于黑龙江绥化北林区和绥棱县后头乡黑木耳种植基地，袋栽黑木耳原始培养料配方为78%木屑、20%麦麸、1%石膏粉、1%石灰粉，以此栽培采收黑木耳完毕的菌袋作为试验主原料。

1.1.2 金针菇菌种 金针菇菌种选择以F70菌株为亲本诱变选育的FSJ-03金针菇菌株。

1.2 试验方法

1.2.1 木耳菌糠的处理方法 剔除颜色呈绿色或红色的明显感染霉菌的黑木耳菌袋，再剔除袋很软、料酸臭的黑木耳菌袋，脱去黑木耳菌袋外的塑料袋，取出整个菌糠，随机选取100个脱袋后的菌棒，称质量并计算其平均质量，分别采用4套处理方法：方法A：将菌糠直接机械粉碎为黄豆粒大小的碎块，未采用其他任何物化方法处理，直接作为栽培养料配方成分之一，待用；方法B：將菌糠后粉碎为黄豆粒大小的碎块，装入托盘，托盘上菌糠碎块厚度约5 cm，在85 ℃电热鼓风烘箱中烘干8 h，烘干期间翻拌2次，即可作为栽培养料配方成分之一，待用；方法C：将氢氧化钾、氢氧化钙粉末按等质量混合作为改性试剂，装于下部带有网筛的漏斗中，菌糠脱去菌袋后，在还处于微湿状态时立即粉碎，同时轻轻振荡漏斗使改性剂连续均匀拌入菌糠，并使改性剂拌入菌糠的质量分数约占2%，每批菌糠处理完毕后，先堆积成圆锥状或梯锥状闷料 12 h，然后置于85 ℃电热鼓风烘箱中烘干8 h，装入托盘，托盘上菌糠厚度约5 cm，在85 ℃电热鼓风烘箱中烘干8 h，烘干期间翻拌2次，即可作为栽培养料配方成分之一，待用；方法D：将氢氧化钾、氢氧化钙粉末按等质量混合作为改性试剂，装于下部带有网筛的漏斗中。菌糠脱去菌袋后，在还处于微湿状态时立即粉碎，同时轻轻振荡漏斗使改性剂连续式均匀拌入菌糠，并使改性剂拌入菌糠的质量分数约占2%，每批菌糠处理完毕后，先堆积成圆锥状或梯锥状闷料12 h，再喷入占其质量分数约50%的自来水，拌匀后用超声波设备超声处理15 min，即可作为栽培养料配方成分之一，待用。

1.2.2 用木耳菌糠配制金针菇培养料的配方设计 分别以“1.2.1”节中4种处理方法处理后的木耳菌糠作为栽培主料，再按一定比例搭配其他原料和辅料作为最终栽培金针菇的培养料，并分别标记为A组、B组、C组、D组，同时以阔叶树杂木屑作为栽培主料，设置对照组1——E组、对照组2——F组，其中E组用未经堆积处理的新制阔叶树杂木屑作为栽培主料，F组用经堆积发酵处理的1年陈旧阔叶树杂木屑作为栽培主料。以上各组的具体配方设计如下。

A组配方设计：A1，80.0%方法A处理的木耳菌糠、170%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；A2组，80.0%方法A处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、10%碳酸钙；A3组，80.0%方法A处理后的木耳菌糠、120%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

B组配方设计：B1组，80.0%方法A处理的木耳菌糠、17.0%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；B2组，80.0%方法A处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、蔗糖0.5%、磷酸二氢钾0.5%、10%碳酸钙；B3组，80.0%方法A处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

C组配方设计：C1组，80.0%方法C处理的木耳菌糠、17.0%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；C2组，80.0%方法C处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、10%碳酸钙；C3组：80.0%方法C处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

D组配方设计：D1组，80.0%方法D处理的木耳菌糠、17.0%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；D2组，80.0%方法D处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、10%碳酸钙；D3组，80.0%方法D处理的木耳菌糠、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

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E组配方设计：E1组，80.0%新制阔叶树杂木屑、17.0%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸鈣；E2组，80.0%新制阔叶树杂木屑、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；E3组，80.0%新制阔叶树杂木屑、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

F组配方设计：F1组，80.0%陈旧阔叶树杂木屑、17.0%麸皮、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；F2组，80.0%陈旧阔叶树杂木屑、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%碳酸钙；F3组，80.0%陈旧阔叶树杂木屑、12.0%麸皮、5.0%玉米粉、1.0%石膏、0.5%蔗糖、0.5%磷酸二氢钾、1.0%石灰。

按以上各个试验组所设计的比例称量好各原料，先将各类方法处理过的菌糠或阔叶树杂木屑等主料铺在干净的硬化地面上，然后依次均匀撒入其他辅料，翻拌均匀。蔗糖、磷酸二氢钾、石灰粉需先溶解于水后添加；加水充分搅拌并使含水量为63%左右，然后立即装袋。以上每个小分组平行做10个栽培袋。

1.2.3 栽培方法和管理 以上各组试验以塑料袋为栽培容器，采用熟料套袋栽培法，即塑料袋采用聚丙烯袋，规格为17.00 cm×38.00 cm×0.04 cm，每个栽培袋湿质量约820 g（折合每袋装干料约350 g），装袋后进行高压蒸汽灭菌，灭菌参数为121 ℃ 2 h。

主要栽培条件为：发菌阶段温度控制在23 ℃左右，空气湿度65%左右，保持避光；待菌丝长满菌袋后，解开袋口，将袋口塑料直立，用消毒后的小勺挖去表层栽培料，使湿度增加至80%；避光培养2 d后，升高湿度至90%～95%，给予8～10 ℃温差结合光照促进子实体原基分化；待幼菇长度约 1.5 cm 时给菌袋套上透明塑料袋转入出菇管理，出菇阶段温度控制在14 ℃左右，保持每天12 h的光照，人工气候箱空气相对湿度控制在80%，这样能使套袋内的空气湿度达90%。

当菌柄长10～15 cm、菌盖直径1.0～1.5 cm、菌盖呈半球形且未完全伸展时，整丛采收。采收后的金针菇，立即称质量并记录。采收后用消毒的小勺清理掉出菇面上残留的菇根、菇脚和老菌皮，整平料面，套袋，继续按照上述出菇条件培养，等待下一潮菇的采收，如此循环。

从每个小分组的10个平行菌袋中挑选出8个无污染的菌袋（选择依据为发菌后菌丝洁白健壮、无杂菌感染）测试产量，每组均以采收3潮鲜菇总质量作为评价指标；同时计算生物学效率：生物学效率=栽培袋的平均鲜菇质量（g）/栽培袋的培养基干料质量（g）×100%。每个栽培袋采用相同的培养基干料装填量，为350 g。

2 结果与分析

2.1 不同方法处理的木耳菌糠及配方培养料栽培试验结果

对木耳菌糠分别采用A、B、C、D共4种方法处理，分别以各种方法处理后的木耳菌糠为栽培培养基质的主料，再分别设计3种不同的辅料搭配配方，在同样的栽培条件下栽培金针菇，每个小组从10个平行样中选取8个，累计各组的出菇潮数和鲜菇总产量，结果见表1。

2.2 结果分析

通过对上述各组所设计的培养基栽培产量进行比较，包括每大组之间的比较和每大组中各个小组之间的比较，分析得出如下规律：（1）对木耳菌糠进行改性处理明显提高了金针菇的产量。A组培养料的主料成分是未经任何改性处理的木耳菌糠，只能出1潮菇，单袋最高产量为105.5 g，产量很低而无栽培价值；B组所用的木耳菌糠仅仅采用了简单的粉碎、烘烤等物理方法处理，单袋最高产量为158.8 g，比A组高出53.3 g，增产50.5%，比A组的产量有所提高，增产的主要原因推测为烘烤处理使木耳菌糠中的胺类有毒代谢物质挥发，从而提高了菌糠的持水能力；C组所用的木耳菌糠经过了碱化反应、堆闷发酵和烘烤等方法处理后，出菇能力有了大幅度提升，可出3潮菇，单袋最高产量为322.0 g，分别比A组、B组最高产量增产205.2%、102.8%，生物学效率最高达92.0%，增产的主要原因推测为氢氧化钾、氢氧化钙与菌糠中的木质素、纤维素发生反应而改变了其理化结构，使菌丝容易分解利用，此外还有堆闷、烘烤的分解毒性代谢产物的作用；D组所用的木耳菌糠经过了碱化反应、堆闷发酵和超声等方法处理后，出菇能力大幅度提升，单袋最高产量为330.7 g，分别比A组、B组最高产量增产213.5%、108.2%，生物学效率最高达94.5%，产量仅仅比对照组F组略少，增产效果比C组稍强，这说明超声处理与碱化反应、堆闷发酵发挥了协同改性效果，使菌糠中的碳源物质易于被菌丝分解利用，同时也排出了不利于菌丝生长的毒性物质。综合比较A、B、C、D4种方法可知，方法C增产效果突出且操作较为简便，其产量几乎能达到首次使用的木屑效果，有利于节约成本并产生很好的生态效益。

（2）营养物质搭配对金针菇的产量有一定影响。麦麸、玉米面等是栽培食用菌的常用廉价易得的氮源物质，麦麸、玉米面中除了含有丰富的氮元素外，还含有维生素、生物素、苯胺等重要的生长因子。A、B、C、D、E、F组各自的第2小组的产量均大于组内第1小组的产量，分别增产17.6%、23.3%、11.2%、6.7%、20.3%、6.9%。对比以上各组的产量数据可以明显看出，培养料采用麸皮和玉米粉混合搭配，其产量比仅用麦麸明显提高，这说明麦麸、玉米面两者所含营养物质的种类和含量有所不同，两者搭配使用能够相互补充，使养分更加全面、均衡。

（3）木屑堆积发酵后能显著提高金针菇产量。对照组E组和F组间比较可知，E组的产量低，出菇能力差，单袋最高产量仅为68.0 g，生物学效率仅为19.4%；而F组产量令人满意，单袋最高产量高达348.8 g，生物学效率接近100%。虽然木屑都是首次使用的阔叶树杂木屑，一个是新制木屑，另一个是经过堆积发酵后的木屑，但两者栽培金针菇的效果有巨大差别，这说明金针菇分解利用完整木质素、纤维素的能力很弱，需要用一定方法将木材中的木质素、纤维素适当降解为较小聚合度的小片段，才能被菌丝所分解利用，也有可能是新鲜木材中的某些成分不利于金针菇菌丝的生长发育。这提示生产者在用木屑作为主要培养基质时，不要使用新制木屑，一定要经过堆积发酵后使用，否则会造成很大损失。在实际栽培生产中，最好不要以木屑作为唯一碳源，可以与玉米芯、棉籽壳、麦草粉搭配使用。

3 结论与讨论

通过碱性反应、堆闷、烘烤、超声等物理化学方法对木耳菌糠进行处理，并结合栽培原料的配方设计，探索了提高金针菇产量的方法。试验结果表明，木耳菌糠经方法C、方法D处理后，产量大幅度提高，生物学效率高，经济效益好。对照组E、F组结果表明，新鲜木屑不适宜栽培金针菇，经过堆积发酵可大幅度提高产量。木耳菌糠从某种程度上可以理解成用木耳菌丝陈旧化处理后的木屑，只要将木耳菌糠的酸性代谢物、胺类等有害物质分解除去，并添加适量磷、钾、钙、氮源、碳源来平衡金针菇的营养需求，就可实现用木耳菌糠高效率生产金针菇的目的。

参考文献：

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[2]王相刚，张腾霄，王 斌.浅析东北三省食用菌产业的发展及格局变迁[J]. 北方园艺，2012（9）：195-197.

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再生骨料改性试验研究 篇4

伴随着城市建设的快速发展, 混凝土的需求量也迅猛增长, 而生产混凝土所消耗的能源、资源量逐渐增加。据不完全统计, 我国每年生产混凝土所消耗的天然骨料高达80亿t。近年来生产混凝土所用的砂、石等天然资源逐渐出现枯竭, 大量的开采也对自然环境产生了严重的破坏。另一方面, 我国建筑垃圾的产量十分惊人。据统计, 我国城市中建筑垃圾比例已占城市垃圾总量的40%~50%, 在1万m2的建筑工程中会产生500 t左右的建筑废弃物, 对建筑垃圾的综合利用也越来越受到人们的重视。而将建筑垃圾中的废弃混凝土经处理后制成再生骨料, 替代混凝土生产中使用的天然砂石骨料是解决上述问题的有效办法。但是, 由于再生骨料存在吸水率高、压碎值大、堆积密度低、颗粒形状不理想等问题, 制约着其在混凝土中的应用。因此, 应对再生骨料进行物理、化学等方法的强化, 改善再生骨料的性能, 使之更好地应用于混凝土的生产中。

1 试验原材料及方法

1.1 试验原材料

水泥:海南华盛天涯水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥, 其性能指标以及化学组成见表1和表2。

粉煤灰:海南恒盛兆业环保有限公司生产的符合GB/T 1596-2005标准的Ⅱ级粉煤灰。

粗骨料:海口利源料场提供的5~25 mm碎石, 简单破碎的5~25 mm建筑废弃物骨料。

改性剂:水性环氧基聚合物单体, 引发剂A, 促进剂B, 交联剂C。

细骨料:海口上屯砂场提供的符合JGJ 52-2006标准的Ⅱ区中砂。

外加剂:海南太和科技有限公司提供的聚羧酸高效减水剂。

水:自来水。

1.2 试验方法

将水性环氧基聚合物单体溶于水, 制成质量分数为10%的溶液。设计L9 (34) 正交试验, 研究不同引发剂A、促进剂B以及交联剂C的掺量情况下对再生骨料的改性作用, 正交试验各因素水平见表3。测试出改性后再生骨料的压碎值、吸水率等物理性能指标, 并将改性后的再生骨料分别用于强度等级为C30混凝土试样的制备中, 试样配合比见表4, 测试混凝土的7 d和28 d强度, 以确定改性后再生骨料对混凝土性能的影响规律。

2 试验结果及分析

将经过改性的骨料和未经改性的骨料进行压碎值和吸水率测定, 将处理后的骨料按照《普通混凝土力学性能试验方法标注》GB/T 50081-2002进行试样的成型与测试。

为了便于对上述实验数据的分析, 每个因素在不同水平变化对骨料及混凝土性能影响的结果见图1。

根据图1和表5和中的数据分析不同因素水平对再生骨料性能的影响, 可以得出:

(1) 引发剂A:对于再生骨料的吸水率和压碎值来说, 引发剂取2最好。

(2) 促进剂B:对于再生骨料的吸水率来说, 促进剂取3最好。对于再生骨料的压碎值来说, 促进剂取1或者3较好。

(3) 交联剂C:对于再生骨料的吸水率和压碎值来说, 交联剂取5最好。

另外可以看出, 在各因素对再生骨料的吸水率和压碎值的影响中, 引发剂A和交联剂C两个因素的极差较促进剂B的极差大很多, 是影响试验结果的主要因素。虽然引发剂A和交联剂C对再生骨料的吸水率和压碎值的影响作用大小不同, 但两个试验中都是取同一水平为最优。综合考虑, 对再生骨料性能影响的最好试验方案是A3B3C3。此方案没有出现在上述的试验中, 考虑到B因素对试验的影响很小, 这里选取A3B1C3为最优试验组合, 且从试验结果中可以看出, A3B1C3试验中的吸水率和压碎值指标都是最好的。

对未处理的再生骨料以及7号、8号和9号中处理后的再生骨料进行SEM分析, 结果见图2。

从图2中可以看出, 未经处理的再生骨料表面附着很多混凝土碎渣, 这些碎渣不仅影响再生骨料的吸水率, 更会影响再生骨料与混凝土的结合性能, 导致再生骨料配制的混凝土力学性能以及耐久性能的下降。经过处理后的再生骨料表面被环氧基聚合物紧紧包围, 不仅改善了再生骨料自身的性能, 也使改性后再生骨料配制的混凝土和易性更好, 耐久性改善。另外, 随着交联剂用量的增加, 明显可以看出7号试样中再生骨料表面环氧基聚合物成膜性最好, 不仅可以有效地降低再生骨料的吸水率, 而且随着交联剂用量的增加, 环氧基聚合物聚合后, 更好地填充了再生骨料表面的空隙, 使再生骨料的压碎值明显改善。

根据图1和表5中的数据分析不同因素水平对再生骨料性能的影响, 可以得出:

(1) 引发剂A:对于再生骨料配制的混凝土7 d强度来说, 引发剂取2最好;对于28 d强度来说, 引发剂取1最好。

(2) 促进剂B:对于再生骨料配制的混凝土7 d和28 d强度来说, 促进剂取3最好。

(3) 交联剂C:对于再生骨料配制的混凝土7 d和28 d强度来说, 交联剂取5最好。

另外可以看出, 引发剂A的极差最大, 对强度试验的影响最大, 对于7 d强度来说引发剂A取3水平较好, 对于28 d强度来说, 引发剂A取2水平较好。交联剂C的极差及对强度试验的影响较引发剂A小, 交联剂C取3水平为好。促进剂B的极差最小, 对强度试验的影响最小, 促进剂B取3水平为好。又因本实验在研究混凝土的强度试验时, 在7 d强度和28 d强度都较空白样好的基础上, 应更重视混凝土后期强度的改善, 所以综合考虑, 最好的试验方案应该是A2B3C3。此方案没有出现在上述的试验中, 考虑到B因素对试验的影响很小, 这里选取A2B2C3为最优试验组合, 且从试验结果中可以看出, A2B2C3试验中混凝土的28 d强度最高。

3 结论

(1) 再生骨料改性后, 其吸水率和压碎值都有明显的改善, 最优试验组合为A3B1C3。未改性的再生骨料吸水率和压碎值为6.3%和26.6%, 最优试验组合的再生骨料吸水率和压碎值为1.4%和18.8%。

(2) 再生骨料经水性环氧基聚合物改性过程中, 不同的助剂添量对骨料的改性效果影响较大。通过SEM分析可以看出, 交联剂的掺量对改性后再生骨料表面性能的改善影响最大, 交联剂掺量为水性环氧聚合物的5%时, 改性后再生骨料表面性能最好。

(3) 再生骨料改性后, 配制的混凝土强度有明显改善, 最优试验组合为A2B2C3。未改性的再生骨料配制混凝土的7 d和28 d强度为19.6 MPa和28.6 MPa, 最优试验组合的再生骨料配制混凝土的7 d和28 d强度为26.2 MPa和36.6 MPa。但是再生骨料改性后吸水率、压碎值试验与混凝土强度试验的最优组合不同, 这有待于对试样的进一步微观测试与分析。

参考文献

[1]王军强, 陈年和, 蒲琪.再生混凝土强度和耐久性能试验[J].混凝土, 2007, (05) :54-56.

改性试验 篇5

改性沸石用于饮用水除氟的试验研究

针对存在的氟污染饮用水问题,将天然沸石用NaOH和Al2(SO4)3溶液改性制成除氟材料.静态试验研究表明改性沸石除氟吸附反应快,其最佳pH值范围为5～9,而且对氟离子有较好的离子选择性能.通过动态试验研究发现降低进水流量和原水浓度可以增大滤层的.吸附容量.2种再生方式对比试验表明用Al2(SO4)3溶液再生效果优于用NaOH和Al2(SO4)3溶液联合再生.

作 者：沈振华 张玉先 SHEN Zhen-hua ZHANG Yu-xian 作者单位：同济大学环境科学与工程学院,上海,92刊 名：工业安全与环保 PKU英文刊名：INDUSTRIAL SAFETY AND ENVIRONMENTAL PROTECTION年，卷(期)：32(3)分类号：X7关键词：改性沸石 饮用水 除氟 再生

石渣粉砌块的改性试验研究 篇6

在泉州,基本上是利用建筑石料场的废渣和石材加工厂的边角废料作为集料来生产石渣粉砌块,既利废、清淤又可降低产品成本,其在建筑工程中也得到广泛的应用,然而,很多建筑物在大量采用石渣粉砌块砌筑框架填充墙后墙体普遍开裂。

石渣粉砌块墙体之所以容易开裂,主要原因之一在于石渣粉砌块的收缩变形比较大[2]。作为一种水泥混凝土制品,石渣粉砌块的收缩机理与普通混凝土构件相同。借鉴普通混凝土构件的减缩措施,通过掺加减缩剂、聚丙烯纤维和膨胀剂等改性材料来降低砌块的收缩率,且不劣化砌块的其他性能,则无疑有利于石渣粉砌块墙体的裂缝防治。

本文旨在介绍石渣粉砌块开发的背景,分析石渣粉砌块的性能缺陷对其墙体裂缝的影响并对其进行改性试验研究。

1 石渣粉砌块填充墙裂缝的调研结果与分类

调研显示,石渣粉砌块填充墙裂缝发生的主要部位如表1所示,根据其涉及的砌块性能缺陷分为3类[2]:(1)热胀冷缩变形过大导致产生温度裂缝;(2)干燥收缩变形过大或者不均匀,以及二次干缩变形过大导致产生干缩裂缝;(3)沉陷收缩变形过大导致产生沉缩裂缝。

显然,石渣粉砌块的收缩变形比较大是其填充墙容易开裂的主要原因之一。

2 石渣粉混凝土砌块的改性试验研究

减缩剂、聚丙烯纤维和膨胀剂等减缩、限缩和补偿收缩材料已广泛应用于普通混凝土构件,有效地减少其收缩变形。在石渣粉砌块成型时,掺加上述改性材料如能降低砌块的收缩率,且不劣化砌块的其他性能,则可对防治石渣粉砌块填充墙裂缝起到作用。

2.1 石渣粉混凝土砌块材料的改性试验研究

按照砌块的生产工艺,现场成型100 mm×100 mm×515 mm石渣粉砌块作为试件。为了对比试验,分别制作如图1所示试件各1组共计4组,其中基准试件不掺改性材料(下同)。

2.1.1 力学性能试验结果

各组试件各龄期的抗折、抗压强度随龄期(3 d、7 d、14 d、21 d、28 d、56 d和90 d)的变化曲线如图2和图3所示。从图4可看出除减缩剂略微降低混凝土砌块的后期抗压强度外,另两种改性材料均使石渣粉砌块的后期强度略有提高。各试件21 d～90 d的阶段干缩率和阶段减缩率见表2。

注:“干缩率”对应的“龄期”指测试时间,实际龄期需把相应的各“龄期”加上7 d。

2.1.2 干缩率试验结果及分析

各试件先自然养护7d,然后每组选出外观质量合格的试件3个,在恒温(20±1)℃恒湿(相对湿度(50%±5%)状态下测试试件的干缩率。其干缩率随龄期变化曲线如图3所示,试件2#、3#、4#均能不同程度地达到减缩、限缩和补偿收缩的效果。减缩效果依次为试件4#>3#>2#。

掺膨胀剂试件虽然减缩效果最为显著,但中长期的减缩效果并不理想,如表2所示,试件4#在21 d～90 d时间段(即中长期)的阶段减缩率仅为7×10-6。原因在于试件4#的微膨胀性起到补偿收缩的作用,使得试件4#的早期干缩完成较少,随着膨胀剂作用的衰退,试件4#的干缩明显加大。

聚丙烯纤维中长期限制干缩的效果最好,掺聚丙烯纤维试件的中长期干缩率最低,如表2所示,试件3#在21 d～90 d时间段(即中长期)的阶段干缩率仅为117×10-6,该阶段减缩率为34×10-6,几首是试件4#的5倍。原因在于石渣粉砌块的早期干缩大,聚丙烯纤维不足以吸收干缩能量,试件3#早期干缩完成较多,那么中长期干缩就相对较少,聚丙烯纤维可以发挥出“有限”的限缩效果。

减缩剂的中长期减缩效果介于二者之间。由于石渣粉砌块必须龄期达到28 d(即图3中干缩率测试龄期加上7 d)以上才能上墙砌筑,因此,三种改性材料的减缩效果依次为试件3#>2#>4#,如表2所示。

2.2 石渣粉混凝土小型空心砌块的改性试验研究

按照砌块的生产工艺,现场成型390 mm×190 mm×190 mm石渣粉砌块试件(双排四孔,空心率39%)。为了对比试验,分别制作如图4所示试件各1组共计4组。各试件先自然状态养护28 d(简称前28 d,下同),而后每组选出外观质量合格的试件3个,在恒温(20±1)℃恒湿(干、湿交替循环,抽湿干燥时,相对湿度50%±5%;加湿时,相对湿度95%±5%,)状态下测试试件的湿胀率、干缩率。

2.2.1 湿胀干缩试验结果

各试件的湿胀干缩率随龄期变化曲线如图4所示,湿胀干缩变形总的趋势是随着测试次数的增加,波动逐渐减小,符合砌块二次干缩的特征[3]。

注:“湿胀干缩率”对应的“龄期”指测试时间,实际龄期需把相应的各“龄期”加上28 d。

试件2#、3#、4#均能不同程度地达到限制湿胀干缩的效果。其中,试件2#的波动性最小,即聚丙烯纤维限制湿胀干缩变形的效果最好;而且,单掺聚丙烯纤维试件的最终干缩率最低,即单个砌块的减缩效果最好。单掺膨胀剂试件限制湿胀干缩变形的效果同双掺聚丙烯纤维与膨胀剂试件相当,但是单掺膨胀剂试件的单个砌块减缩效果最差,这也印证了前一个试验结果。双掺试件单个砌块的减缩效果介于二者之间。减缩效果依次为试件2#>4#>3#。

2.2.2 双掺砌块更有利于增强填充墙的整体抗裂性能

如图4所示,试件4#湿胀干缩波动性大于试件2#,单个砌块的减缩效果也比试件2#差,但是,如果从提高石渣粉砌块填充墙的整体抗裂效果方面考虑,双掺聚丙烯纤维与膨胀剂则将更为有利。

因为正如前一个试验所述,测试前28 d试件2#的干缩完成较多,中长期干缩相对较少(如表3所示),表现在本试验中,则第一次干缩率测试值试件2#为-73.08×10-6,如表4所示;而试件4#受膨胀剂影响湿胀干缩波动较大,测试前28 d干缩完成较少,中长期干缩相对较多(如表2所示),表现在本试验中,则第一次干缩率测试值试件4#为-164.96×10-6。很明显,在整个湿胀干缩测试过程中,最终干缩率试件4#>2#的真正来源在于第一次干缩率测试值,如果不计第一次干缩率测试值,则试件4#的减缩效果不亚于试件2#。如表3所示,第(8～101)d的阶段干缩率,试件1#、3#干缩,而试件2#、4#反而弱胀且膨胀率试件4#>2#。

剔除第一次干缩率测试值,试件2#、4#的湿胀干缩测试结果不缩反胀,原因在于聚丙烯纤维不仅有限缩作用,也有限胀作用。由于湿胀迅速发生,聚丙烯纤维不足以吸收膨胀能量,湿胀较大;而干缩是缓慢进行的,且前28 d试件2#的干缩完成较多,中长期干缩就相对较少,聚丙烯纤维可以发挥出“有限”的限缩效果。对于试件4#,则从石渣粉砌块的生产特点给以解释。砌块材料为干硬性混凝土,成型后又严防受潮。双掺聚丙烯纤维与膨胀剂时,聚丙烯纤维又有亲水性,使得膨胀剂严重缺水不能正常水化,在石渣粉砌块中大量遗留,一旦混凝土处于潮湿环境中,膨胀剂会继续吸收水分迅速膨胀。如果是普通的钢筋混凝土构件发生这种现象,由于钢筋约束存在,将导致混凝土后期膨胀开裂[4]。

对于单个砌块而言,不受约束,可自由伸缩,不会因为膨胀或收缩而开裂。事实上,在对石渣粉砌块填充墙裂缝的调研中,并未发现由单个砌块开裂造成填充墙开裂的现象。石渣粉砌块填充墙开裂的主要原因之一在于砌块的收缩变形比较大,导致整体墙中产生收缩应力,包括竖向灰缝拉应力和水平灰缝剪应力,当拉应力或剪应力超过石渣粉砌块填充墙的抗拉强度或抗剪强度时,石渣粉砌块填充墙便开裂。而整体墙中砌块膨胀只能使填充墙在左右柱和上下梁的约束下产生挤压应力,同砖砌体相比较,石渣粉砌块墙体的抗压强度为砖砌体的1.5倍以上,而抗拉强度和抗剪强度仅为砖砌体的1/2～1/3[5],则整体墙中砌块膨胀不仅不会使填充墙因受挤压而开裂,而且这个挤压应力还会抵消整体墙中砌块收缩引起的拉应力和剪应力,有利于增强砌块填充墙的整体抗裂性能。整体墙中砌块弱胀性越大,对提高填充墙的抗裂性越有利。因此,双掺聚丙烯纤维与膨胀剂砌块将更有利于提高石渣粉砌块填充墙的整体抗裂性能。

3 结束语

石渣粉混凝土小型空心砌块是一种具有闽南地方特色的新型墙体材料,能否推广应用不仅关系到该墙体材料的继续发展,也影响到当地墙体材料改革的进程。而石渣粉砌块能否推广应用的关键在于石渣粉砌块填充墙裂缝的防治。石渣粉砌块填充墙容易开裂的因素有很多,其中,石渣粉砌块的性能缺陷即收缩变形比较大是其填充墙容易开裂的内在因素。辩证法认为,内因是起决定性作用的因素,抓住了石渣粉砌块收缩变形大这一“内因”,也就抓住了解决问题的关键。通过掺加改性材料来减少石渣粉砌块的收缩变形,有利于石渣粉砌块填充墙的开裂防治。

聚丙烯纤维限制石渣粉砌块早期干缩的效果不大,却有利于其后期限缩。反之,膨胀剂补偿收缩的效果对减少石渣粉砌块的早期干缩有利,而后期减缩的效果不如聚丙烯纤维。双掺聚丙烯纤维与膨胀剂对单个砌块的减缩效果不如单掺聚丙烯纤维,但对于提高石渣粉砌块填充墙的整体抗裂效果而言,可以达到二者相补的效果,更有利于增强石渣粉砌块填充墙的整体抗裂性能。

摘要：石渣粉砌块是利废、清淤且成本低廉的建筑材料,其填充墙容易开裂的主要原因在于石渣粉砌块的收缩变形比较大。掺加减缩剂、聚丙烯纤维和膨胀剂均能对石渣粉砌块分别起到减缩、限缩和补偿收缩的效果,双掺聚丙烯纤维与膨胀剂更有利于提高砌块填充墙的整体抗裂效果。

关键词：石渣粉砌块,开发,裂缝,收缩,改性,提高

参考文献

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[2]庄占龙.基于性能的石渣粉砌块填充墙裂缝的防治[J].黎明职业大学学报,2010(4)41.

[3]张玉红,周斌,等.砌块墙体二次干缩的试验研究[J].哈尔滨建筑大学学报,2002,35(1).

[4]董士文,赵艳红.混凝土膨胀剂使用条件探讨[J].山东建材,2003,24(5).

再生粗骨料改性的试验研究 篇7

再生骨料混凝土(RAC)是指将废弃的混凝土块破碎后清洗分级作骨料,部分或全部代替天然骨料(砂、石),按一定配合比配制成的混凝土。在我国,每年仅施工建设所产生的废弃混凝土有1.36×107 t[1],因此,利用再生骨料是当今世界众多国家可持续发展战略追求目标之一,也是发展绿色混凝土主要措施。

目前再生骨料的应用范围还很窄,主要用来配制中低强度的混凝土或作为降低混凝土制造成本的填充材料。存在于混凝土中的骨料不仅构成了混凝土的骨架,而且在很大程度上还决定着混凝土拌合物的工作性、硬化混凝土的力学性能和混凝土构筑物的耐久性能。为了深入探索比较实用的再生骨料强化技术,本文对再生粗骨料的改性进行了研究。

1 试验

1.1 原材料

水泥:四川双马42.5R普通硅酸盐水泥,密度3.07 g/cm3,80μm筛筛余4.8%,比表面积417.9 m2/kg,标准稠度27%,凝结时间及强度见表1。

有机硅防水剂:四川眉山市永和科技发展有限公司生产。

盐酸:浓度为30%,市购。

水玻璃:模数为3.2,自制。

微膨胀高效抗裂防水剂:绵阳三三科技有限公司产品。

硅灰(SF):遵义铁合金厂产,其中Si O2含量92.1%,平均粒径0.1μm,比表面积20 000 m2/g,密度2.22 g/cm3,松散堆积密度0.21 g/cm3。

减水剂:四川晶华生产的萘系高效减水剂。

细骨料:河砂,细度模数2.5,含泥量2.3%。

天然粗骨料(NA):碎石,粒径5~25 mm,性能指标见表2。

再生粗骨料(RA):废弃路面混凝土,经破碎、清洗、分级后制得,其性能指标见表2。

再生粗骨料棱角多,表面粗糙,且仍有少量硬化水泥砂浆和小石屑嵌附在其表面,砂浆体中水泥石本身孔隙率较大,且在破碎过程中其内部会产生大量微细裂缝。因此与天然粗骨料相比,再生粗骨料的含水率和吸水率大得多。同样由于再生粗骨料表面残留的水泥砂浆和微细裂缝的存在,其表观密度和坚固性都比天然粗骨料低,空隙率增加。另外,由于采集再生骨料与天然骨料的操作环境不同,经破碎后获得的再生粗骨料除非进行水洗处理,否则因含有较多的泥土和泥块,这也会增加其含水率和吸水率[2]。

1.2 试验方法

1.2.1 再生粗骨料物理性能试验

再生骨料颗粒级配、压碎指标、表观密度、堆积密度、空隙率、含水率与吸水率的测试均按天然骨料的测试方法进行[3]。

1.2.2 再生粗骨料的改性试验

(1)盐酸对再生粗骨料的改性:量取适量盐酸,将其稀释至浓度为3%,把再生粗骨料倒入调配好的溶液中,浸泡1 h后,捞出并晾干,备用。

(2)有机硅防水剂对再生粗骨料的改性:将有机硅防水剂用5~6倍水稀释,把再生粗骨料倒入稀释的有机硅溶液中,浸泡24 h后,捞出并晾干,备用。

(3)水玻璃对再生粗骨料的改性:将水玻璃用水稀释至浓度为5%,把再生粗骨料倒入配制好的水玻璃溶液中,浸泡1 h后,捞出并晾干,备用。

(4)水泥外掺硅灰浆液对再生粗骨料的改性:按照m(水泥)∶m(硅灰)=1∶1,水胶比1∶1配制浆液,把再生粗骨料倒入配制好的浆液中,浸泡24 h后,捞出并晾干,备用。

(5)微膨胀高效抗裂防水剂对再生粗骨料的改性:将微膨胀高效抗裂防水剂配制成10%的浆液,把再生粗骨料倒入配制好的浆液中,浸泡24 h后,捞出并晾干,备用。

1.2.3 再生粗骨料混凝土性能试验

再生粗骨料混凝土的配合比参照JGJ 55—2000《普通混凝土配合比设计规程》设计。混凝土的新拌工作性能采用坍落度筒法测试[4,5];抗压强度按GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》测试,试件成型后,在实验室静置24 h后拆模,标准养护,试件尺寸为100 mm×100 mm×100 mm。

2 试验结果与讨论

2.1 改性方法对再生粗骨料基本性能的影响(见表3)

从表3可以看出,各种改性措施对于再生粗骨料的基本性能都有一定的改善。改性后的再生粗骨料吸水率都有所降低,压碎指标下降。盐酸改性是所有改性处理中效果最好的。这是因为盐酸与包裹在再生粗骨料表面的水泥砂浆中水化产物Ca(OH)2反应,破坏和改善再生粗骨料颗粒表面,从而改善再生骨料的性能。

改性效果仅次于盐酸的是有机硅防水剂。有机硅防水剂的主要成分是甲基硅醇钠和高沸硅醇钠,是一种小分子水溶性混合物,在空气中的二氧化碳和水的作用下,能生成甲基硅酸钠,然后进一步缩合成网状甲基硅树脂防水膜。它是一种憎水物质且具有较强的渗透能力,能渗透进入再生粗骨料表面一定深度,使再生粗骨料表面与水的接触角增大或对部分孔隙进行封堵,从而降低吸水率。从表3可知,有机硅防水剂处理后的再生粗骨料吸水率和压碎指标较未改性的明显降低,表明有机硅防水剂对再生骨料强化效果显著。

利用水泥外掺硅灰浆液以及水玻璃进行改性处理也有不错效果,微膨胀高效抗裂防水剂的改性效果相对较弱。水泥外掺硅灰浆液和水玻璃都具有胶体的性质,能直接作用于再生骨料的孔隙。用水泥掺硅灰浆液对再生粗骨料进行浸泡时,作为高活性超细矿物的硅灰能直接填充再生粗骨料的孔隙,或与粗骨料中某些成分(如原混凝土中水泥水化生成物Ca(OH)2、3Ca O·2Si O2·3H2O等)反应的产物填充孔隙,同时浆液能将再生粗骨料本身的微细裂纹粘合,从而改善再生粗骨料孔隙结构,解决再生破碎过程中粗骨料受力后存在的一些微裂纹而导致粗骨料强度低的问题;水玻璃则在硬化时析出硅酸凝胶,堵塞再生骨料的毛细孔,且水玻璃能与骨料表面水泥砂浆中的水化产物反应,生成水硬性硅酸钙胶体填充再生骨料的孔隙而使骨料的密实度和强度提高。由膨胀防水组份、减缩组份、减水组份、抗蚀组份、气密剂等无机物和有机物配制而成的微膨胀高效抗裂防水剂,充分填充再生粗骨料的孔隙,能起到防水抗渗的作用,但对再生粗骨料的基本性能改变不大。

2.2 改性方法对再生粗骨料孔结构的影响

与天然骨料不同,再生粗骨料具有多孔性。本试验采用压汞法对改性前后再生粗骨料的孔结构进行了分析。不同改性措施对再生粗骨料孔结构的影响见图1和表4。

由图1和表4可以看出,通过不同的改性处理,再生粗骨料的孔隙率有所下降,孔径的分布有较大变化。从孔径的分布看,未改性的再生粗骨料的孔径主要集中在0.5~3μm;经过盐酸和有机硅防水剂改性的再生骨料的孔径仍主要集中在该范围内,但3μm以上的孔在减少,0.5~3μm孔在增加;经过水泥外掺硅灰浆液改性的再生粗骨料的孔主要集中在10~50 nm。

盐酸对再生粗骨料的改性主要是通过破坏颗粒表面达到改性目的,而有机硅防水剂对再生粗骨料的改性是使颗粒表面的孔隙部分被封堵,使再生粗骨料的孔隙率降低,但是都只对大孔(大于3μm)有较好的改进效果。

水泥外掺硅灰浆液改性,再生粗骨料许多更小的孔隙被充分填充,且各组分反应生成物将微细裂纹粘合,从而大幅度降低再生粗骨料的孔隙率,抑制大孔(大于3μm)和中孔(0.05~3μm)的产生,有效改善微孔结构。

2.3 改性方法对再生混凝土抗压强度的影响

利用不同改性方法处理后的再生粗骨料取代60%的天然粗骨料,配制C40再生混凝土,每立方米混凝土配比为:水泥445 kg、水168 kg、砂702 kg、再生粗骨料627 kg、天然粗骨料415 kg、减水剂4.5 kg,改性方法对再生混凝土抗压强度的影响见表5。

注:(1)全部使用天然粗骨料的混凝土。

未改性再生粗骨料中部分再生骨料由于表面附着水泥砂浆,或少量的硬化砂浆单独成块,增加骨料表面的粗糙度、孔隙率,从而影响了新拌混凝土的工作性能。由表5可见,盐酸改性和水泥外掺硅灰浆液改性对新拌再生混凝土的工作性能改善效果最显著,坍落度比未改性分别提高了90 mm和130mm,但未改性混凝土的后期坍落度损失快。另外,水玻璃和有机硅防水剂改性虽然也能降低再生骨料的吸水率,但对于提高新拌再生混凝土的工作性能效果不明显,坍落度仅为60mm和90 mm。

由表5还可以看出,由于未改性再生粗骨料表面微裂缝的存在使新的水泥颗粒容易被吸入,接触区的水化更加完全,能形成致密的界面结构。另外,解体破碎的过程增加了棱角效应[6,7],也使得因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化会得到一定程度的补偿。故此,未改性再生混凝土其7d、28 d抗压强度仍分别能达到40.2、45.6 MPa。

针对再生混凝土强度的影响因素,Travakoli和Soroushian强调其关键是再生骨料的强度、粒径分布和吸水率[8]。Amnon Katz认为再生骨料的性能及其对混凝土的影响与轻骨料和轻骨料混凝土有着类似的规律,尤其在强度和弹性模量方面[9]。根据表5的结果可看出,由于改性处理的作用,改性后的再生粗骨料其孔隙率、孔结构分布、表面微裂缝、自身强度、吸水率等方面情况都得到了或多或少的改善。这使得改性后的再生混凝土强度都有一定程度的提高。其中,盐酸改性和水泥掺硅灰浆液改性对再生混凝土的强度提高效果最佳,7d和28 d强度都有较大幅度的增长。水玻璃改性对再生混凝土的早期强度提高有较好效果,7 d抗压强度可达到45.7MPa,但是后期增长并不显著,28 d强度仅比7 d提高1.9MPa。这可能是水玻璃溶液在渗入再生骨料的孔隙、裂缝中的同时也包裹了骨料的表面,即使在表干的状态下当与水泥浆接触时,骨料表面以及骨料孔中已水解的改性剂的产物(含水硅胶)能与水泥矿物水解产生的Ca(OH)2反应生成难溶水化硅酸钙[10],从而加速水泥的水化凝结。有机硅防水剂改性后的再生混凝土强度几乎没有提高。该现象的出现是由于包覆在骨料表面或填塞于骨料孔隙的固化防水材料阻止了接触区水泥的水化,使得界面结合相对薄弱,从而导致混凝土强度不高。

总的来说,经过改性处理后的再生粗骨料,由于其基本性能的改善使其所配制的混凝土的工作性有较大提高,强度也有一定提高,但普遍不大。

3 结论

(1)再生粗骨料较天然粗骨料的表观密度小、吸水率高、强度低、压碎指标高。

(2)经过一定的改性处理,再生粗骨料的基本性能有所改善。处理后的再生骨料吸水率有所降低,强度有所提高,压碎指标值下降。

(3)各改性剂中改性效果最好的是浓度3%的盐酸,其后依次是有机硅防水剂、水泥外掺硅灰浆液、水玻璃、微膨胀高效抗裂防水剂。

(4)再生粗骨料的改性处理对新拌再生混凝土的工作性能有一定的改善。其中盐酸和水泥外掺硅灰浆液的改性效果较明显,水玻璃和有机硅防水剂的改善效果不明显。

(5)再生粗骨料的改性处理对再生混凝土的强度有改善作用。盐酸和水泥外掺硅粉浆液进行改性再生混凝土强度增加较为明显;水玻璃改性使再生混凝土早期强度提高较大,但增长速度很缓慢;有机硅防水剂改性对混凝土强度的发展影响不大。

参考文献

[1]杜婷,李惠强.再生混凝土未来发展的探讨[J].混凝土,2002(4):49-50.

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改性稀浆封层试验研究 篇8

丹东地区“张庄线”中修工程采用了改性稀浆封层。根据本地区的气候特点及实际路况, 采用ES-Ⅲ型改性稀浆封层技术。现从原材料及各项试验进行试验研究。

1 原材料的选择和检测

1.1 原材料的选择

用于生产乳化沥青的基质沥青选用的是盘锦90号道路石油沥青, 乳化剂是抚顺生产的慢裂快凝型, 胶乳是盘锦生产的, 通过试验室检测, 产品符合施工质量的要求。改性稀浆封层对集料的要求也较严格, 尤其是粗集料的硬度指标与针片状含量要符合标准, 要与配制的胶乳乳化沥青有良好的配伍性, 通过各项试验证明, 丹东汤池产的集料符合要求, 所以选用该种集料掺配使用。

1.2 原材料的检测

乳化沥青采用的是丹东市公路沥青拌合站生产的BC-1乳胶改性乳化沥青, 经检测各项技术指标均能满足交通部《公路沥青路面施工技术规范》的要求, 检测指标如表1。

改性稀浆封层用集料由汤池料场供应, 其试验检测技术指标如表2。

改性稀浆封层所采用的集料进行级配检验后, 通过计算机进行分析确定碎石5～10mm∶碎石0～5mm=30∶70, 得到矿料的合成级配, 满足交通部《公路沥青路面施工技术规范》 (JFG F40-2004) 中稀浆封层ES-Ⅲ的级配范围。试验结果如表3。

2 改性稀浆封层相关试验

2.1 拌和试验

按照拟定的接近施工的配合比, 在试验室进行拌和试验, 将矿料、填料、水拌匀后倒入计量好的胶乳乳化沥青, 快速拌和5～10次后, 以每分钟60～70次的速度沿容器壁均匀拌和, 当手感有力时, 表明混合料开始破乳, 记下此时时间, 称为可拌时间;当混合料完全抱团, 无法拌和时, 记录此时刻为不可施工时间。

对混合料的实际要求包括:

(1) 施工的可操作性:包括要有足够的可拌和时间, 有良好的成浆状态 (稠度) 。

(2) 混合料能快速成型, 短时间能开放交通 (1～2h) 并有足够的初期强度, 可通过初凝时间试验和粘聚力试验确定。

2.2 粘聚力试验

张庄线车流量较大, 要求施工达到一定的强度, 以便尽早开放交通, 通过多次试验证明粘聚力基本能满足施工要求, 试验结果如表5。

2.3 湿轮磨耗和负荷车轮碾压试验

按照确定的矿料级配混合成合格的级配矿料 (见表3) 与制配好的胶乳乳化沥青及水按照不同的油石比拌和, 通过湿轮磨耗试验及负荷轮粘砂试验, 确定稀浆的油石比, 以满足路用性能要求, 根据以往的施工经验, 选取试验油石比的范围6.0%～6.8%, 间隔0.2% (见表6、表7) 。

2.4 配合比设计

改性稀浆封层配合比设计中, 以湿轮磨耗试验的磨耗值和负荷轮碾压试验的沙粘附量作为双控制指标, 即:湿轮磨耗值控制在不大于800g/m2、沙粘附量控制在不大于450 g/m2作为设计控制依据, 同时以改性稀浆封层标准稠度2～3cm的稠度用水量, 作为改性稀浆封层的标准用水量。配合比设计过程中, 分别拟定5个沥青乳液进行湿轮磨耗、负荷轮碾压试验和标准稠度试验, 在获得试验数据的基础上通过分析, 确定改性稀浆封层配合比设计的乳液用量, 各项技术指标如表8。

2.5 改性稀浆封层配合比验证

试验结果表明, 改性稀浆封层设计配合比 (矿料∶胶乳沥青乳液∶水=100∶10∶9) 拌和出的混合料, 其技术性能均符合交通部《公路沥青路面施工技术规范》JFG F40-2004的标准。

通过以上改性稀浆封层相关试验我们可以看出, 上述混合料的配比结果能满足改性稀浆封层的油石比范围要求, 而过低的油石比, 会产生破乳快拌和困难情况, 而且稀浆混合料成型后, 粘聚力很低, 通过粘聚力试验, 试样很容易被压碎, 强度不合格;油石比大的试样, 混合料过稀跑浆严重并出现油上浮现象, 严重影响施工质量。综合上述试验及丹东地区气候特点, 我们决定选用油石比为6.0%, 即可满足该路段的施工要求。

3 改性稀浆封层的效用

(1) 防滑作用:

在施工中改性稀浆封层主要采用0.5～0.8cm的骨料, 技术规范要求封层厚度为1cm左右, 所以路面成型开放交通后, 行驶车辆主要与骨料颗粒接触, 成型路面的摩擦系数会显著提高, 达到了43～45BPN以上, 因而起到良好的防滑作用。

(2) 防渗作用:

当改性稀浆封层混合料达到比较理想的级配时, 成型路面将更密实坚固, 所以有很好的防渗防水作用。

(3) 弥补网裂和横纹作用:

因为稀浆具有良好的流动性, 所以对施工路面出现的轻微网裂和横纹, 改性稀浆封层起到了很好的填充和覆盖作用。

(4) 改善旧路面的作用:

改性稀浆封层所特有的施工工艺, 对旧路面存在的轻微坑槽和沉陷, 具有一定的修复作用, 能大大改善旧路面的平整度。同时, 改性稀浆封层也能够改善旧路面出现的贫油、光滑等现象, 起到磨耗层作用, 延长路面使用寿命。

摘要：结合丹东地区“张庄线”中修工程应用改性稀浆封层技术的工程实践, 对各项试验进行分析。

307国道改性土施工与试验检测 篇9

关键词：改性土,试验检测,施工

1 概述

307国道大修工程全段长17.4km。路基处理采用处理至槽下80cm后填起的方案。路基开挖至槽下80cm后发现,由于处理地段地下水位较高,土的天然含水量大且土质差,满足不了规范的要求。考虑到买土的费用较高,以及施工进度和质量的需要,故决定采用路基沿线取土掺加生石灰进行改性处理。

2 试验验证过程

对路基进行掺加生石灰改性,应该掺加多少生石灰,既要经济合理,又能满足技术规范的要求,对此,我们进行了一系列的试验。

2.1 素土天然含水量及施工最佳含水量

通过在土场内多处挖坑取样,进行含水量测定,得出路基土的平均含水量为35%。通过取代表性土样进行击实试验得出,土的最佳含水量为15.9%,最大干容重为1.80g/cm3。

把取出的土直接在路基上进行翻拌晾晒处理,经现场翻拌晾晒3～4遍,使土的含水量接近最佳含水量需10d以上,这样根本满足不了施工进度的需要。

2.2 掺加生石灰后的土的含水量及施工最佳含水量的变化

生石灰掺入土中与水发生消解反应并释放出热能,反应方程式如下:

CaO + MgO + 2H2O→Ca(OH)2 + Mg(OH)2+热量。可见用生石灰处理含水量过大的土能吸收较多的水分,同时消解时放出大量的水化热能使较多的水分蒸发,从而缩短晾晒时间,通过掺加不同的灰剂量进行其含水量测定,发现随着生石灰计量的增多,土的含水量越来越低,试验结果如表1。

通过掺加不同剂量的生石灰进行重型击实试验,发现随着掺加灰剂量的增加,改性土的最大干容重也越来越小,最佳含水量越来越大,从而也能缩短土的翻拌晾晒时间,加快施工进度,其试验结果如表2。

2.3 掺灰前后土的强度变化

施工单位通过取16组土样进行颗粒分析和有机质含量试验,试验结果表明有4组土样的有机质含量超标,其中最大的一组有机质含量达到35%。另外还多次取样进行了液限、塑限试验,试验结果表明有一半以上土样的液限达50以上,塑性指数26以上,其余土样的塑性指数也都在20左右。通过以上试验我们对土的强度能否满足要求产生了怀疑,为此,我们又取了代表性土样进行了掺灰前后的室内CBR试验,试验结果表明掺灰后的土的强度大大增加,而土的膨涨量减小,试验结果如表3。

通过上述试验,我们本着经济、可行且不影响工程进度的原则,决定对上述路段进行掺8%生石灰进行改性处理。

3 施工工艺流程

施工单位采用路拌法施工,其工艺流程如图1所示。

4 施工检测

由于施工中采用五铧犁掺灰拌和,再加上土的含水量高,故石灰在土中分布不均,这就导致不同地点的土的含灰量不同,最大干容重不同。这样就给路基压实度检测带来了困难。为此,我们决定在检测压实度的同时,测出该点的含灰剂量,由不同的含灰剂量确定该点的最大干容重。但是我们知道把生石灰掺入土中,随着时间的增长,石灰的有效CaO、MgO含量越来越少,这就给石灰剂量的确定带来不便,为此,我们通过室内试验,确定不同含灰剂量的结合料,在不同的时间内,消耗EDTA的量。这样我们就得出了含灰剂量、EDTA消耗量、掺灰到压实后时间,最大干容重之间的综合关系。如表4和图2。

5 结论

改性试验 篇10

1 试验部分

1.1 原料

ZJ-系列纳米膨润土,利用自有专利技术[3]先将膨润土纳米化,再经提纯改型、特殊有机复合而成,平均晶片厚度小于25nm,蒙脱石含量大于95%,具有良好的分散性能。蒙脱石有机衍生物(米白色粉体),径/厚比为200,-0.074mm 95%,叠层厚度小于25nm,表观密度0.25～0.35g/cm3,含水量:小于3%。ZJ系列有机膨润土主要差别是由于季铵盐有机阳离子中烷基的长短不同或季铵盐用量差异引起的,其X射线衍射特征见表1。

1.2 试验步骤及检测方法

以某金矿需外排工业水或用硝酸铅、自来水配制出不同浓度含铅液为试验原料。取一定量置于烧杯中,加入适量有机改性膨润土,搅拌1h,反应完毕,静置30min后,取上清液送检,并计算去除率(K)。铅采用原子吸收分光光度法检测,检测依据为Q/ZJS2.1.113-2009。去除率计算公式如下:undefined,式中C0为处理前水中Pb2+浓度为 mg/L,C1为处理后水中Pb2+浓度为mg/L。

2 结果与讨论

2.1 膨润土种类对铅去除率的影响

在自来水中加入一定量的硝酸铅,配制出含铅浓度为16.2mg/L的溶液,在有机改性膨润土用量为2g/L,搅拌吸附时间1h的条件下,考查有机膨润土种类对铅去除率的影响,试验结果见表2。

由表2可知,经有机改性后,膨润土表面疏水性增强,其过滤性能和沉降性能较原土均有一定程度的改善。在处理高浓度水处理溶液中,只有ZJ-4处理后的含铅液能达到国家地表水Ⅲ类水质标准,从表2可推断出,有机土对高浓度铅的吸附去除率,基本与层间距成正相关,层间距越大,去除率越高。因此选取ZJ-4作为试验对象,进行进一步优化。

2.2 溶液初始pH对铅去除率的影响

配制出原液含铅20.9mg/L,pH约为6.5,并用稀硝酸或氢氧化钠溶液调节溶液pH。常温下,氢氧化铅溶度积较小,不考虑活度等其他影响因素,L在ZJ-4用量2g/L,搅拌吸附时间1h的条件下,考查溶液初始pH值对铅去除率的影响,试验结果见图1。

由图1可看出,随pH升高,铅去除率增大。当pH>4时,铅去除率大于99%。这与ZJ-4的结构有关,酸性大时,一部分离子半径较小的H+占据了膨润土表面负电荷的吸附位点,故有机改性土在强酸环境中表面正电性较大,影响重金属离子进入膨润土间隙。因此有机膨润土ZJ-4除铅的较适宜pH范围为4～9。

2.3 膨润土用量对铅去除率的影响

配制出原液含铅20.9mg/L,、溶液pH(6.5左右),吸附时间固定为1h,考查膨润土用量对铅去除率的影响,试验结果见图2。从图2可得,LLL当ZJ-4用量在0.5～2.0g/L时,铅去除率变化不大,ZJ-4用量超过2.0g/L时,去除率有所降低。主要由于膨润土除铅主要由铅自沉、膨润土吸附和膨润土充当絮凝剂卷扫沉淀三方面共同作用,用量过大,不利于沉降,因此铅去除率不变或反而升高。较小的膨润土用量,有利于它在大规模工业化中实际应用的可能,选择膨润土用量为1.0g/L。

2.4 吸附时间对铅去除率的影响

自配液含铅20.9 mg/L,膨润土用量1.0g/L,pH约6.5的条件下,考查吸附时间对铅去除率的影响,试验结果见图3。

由图3可以看出,膨润土吸附铅速率快,基本可以在15min内完成,并且可使溶液达标。说明膨润土吸附主要还是一种表面作用与浅层离子间的交换作用,吸附速率较大。

2.5 铅在溶液中的自沉规律

在考察膨润土用量条件试验时,发现即使不添加膨润土,高浓含铅度废水仍保持较高的铅去除率,经探讨笔者认为不加膨润土,铅的去除源于铅自沉。室温下,PbCO3和Pb(OH)2的溶度积小,空气中的二氧化碳不断溶解于水,使溶液中的铅不断沉淀析出,降低原液自由铅的浓度。以PbCO3为例进行说明。

根据亨利定律,水中H2CO3浓度[H2CO3]≈[CO2(aq)]=10-5(moL/L),

若pcH2CO3=5,而Ka,1=10-6.3,Ka,2=10-10.3,其中,Ka,1,Ka,2分别为H2CO3一、二级解离常数,

则undefined

经检测自来水的pH为6.5,可算出[CO32-]=10-8.6=2.51×10-9moL/L。

[Pb2+]=20×10-3/207.21=9.6×10-5moL/L

[Pb2+][CO32-]=2.51×10-9×9.6×10-5=2.4×10-13>Ksp(PbCO3)=7.4×10-14

上述溶液属稀溶液,故计算时忽略了离子强度等的影响。计算结果证实了自来水中的二氧化碳能与铅离子结合生成碳酸铅沉淀析出,而有机膨润土疏水性强,其长链分子能将小颗粒沉淀卷扫[5],尾液铅含量明显减低,因此有机膨润土的吸附容量会出现较大变动[6]。

为考查铅的自沉规律,明确废水处理工艺中所需的静置时间,设计试验:取三个烧杯,按化学计量称硝酸铅,分别加去离子水和自来水溶解,加自来水的两个烧杯中一个补加2mL硝酸溶液,再分别转入三个100mL容量瓶中,摇匀,隔段时间检测铅含量的变化,结果见图4。

图4说明,含铅约20mg/L的溶液,在去离子介质中,前5h铅发生一定程度的自沉,约11.5%在这段时间沉淀,5h基本达到平衡;在自来水并加硝酸保护的介质中,铅基本不发生自沉;在自来水介质,但不加硝酸保护溶液中,前5h铅自沉现象明显,约60%的铅可以自沉,5h后铅自沉速率变缓。这说明没有硝酸保护情况下,自来水中大部分铅以沉淀析出。故对应工艺需加上一段静置时间,静置时间设定为5h,此段时间也为固液分离静置时间所需。

静置后,尾液加酸保护,以避免因自沉引起的检测结果偏差。从自来水和去离子水两种不同介质平衡时铅的浓度看,自来水中溶解的二氧化碳比去离子水中大,这可能与去离子水的结构有关系。

2.6 ZJ-4处理某矿山外排工业废水试验

取某金矿需外排工业水,含铅约6mg/L,因真实水样已放置半年,铅发生自沉,实测铅浓度小于0.5mg/L,故按化学计量20mg/L加入硝酸铅,配制完毕,废水实测含铅7.28mg/L,pH=6.01。ZJ-4用量1.0g/L,吸附时间15min,静置5h,进行平行验证试验,测得尾液铅含量分别为0.021mg/L和0.016mg/L,这充分表明该金矿实际废水,按化学计量配制20mg/L的铅溶液,在自沉和ZJ-4吸附的共同作用下,尾液铅浓度可以达到国家地表水Ⅲ类水质标准,铅可有效去除。

3 结 论

(1)有机改性膨润土ZJ-4能通过表面吸附和浅层离子交换深度处理废水中的铅。

(2)有机改性膨润土异常的铅吸附容量变化,源于铅的自沉与膨润土深度吸附两者的协同作用。

(3)自来水中的大部分铅离子在前5h与空气中CO2等结合,以沉淀形式在溶液中析出。加入有机土既可以起到深度除铅效果,还可充当絮凝剂角色,将先沉淀的含铅小颗粒卷扫沉降。

(4)用有机膨润土ZJ-4处理某金矿外排工业废水除铅较优条件为:室温,废水初始pH为4～9,ZJ-4用量1.0g/L,吸附时间15min,另该工艺附加的固液分离时静置沉降时间应不少于5h。

摘要：考查了影响有机改性膨润土吸附重金属离子铅的主要工艺参数,包括有机土种类、膨润土投加量、搅拌吸附时间,溶液初始pH等,通过试验确定的自制有机膨润土ZJ-4处理废水中铅的较优条件为:在室温条件下,废水初始pH为4～9,ZJ-4用量1.0g/L,吸附时间15min,另该工艺附加的固液分离时静置沉降时间不少于5h。同时得出有机改性膨润土铅吸附容量异常的主要原因是部分铅发生了自沉。膨润土深度除铅效果来自铅自沉与膨润土深度吸附两者之间的协同作用。自来水中的大部分铅离子在前5h与空气中CO2等结合,以沉淀形式在溶液中析出。除吸附外,有机土膨润还可充当絮凝剂,将先沉淀的含铅小颗粒卷扫沉降,协同达到深度处理目的。

关键词：有机膨润土,废水,深度处理,吸附,重金属离子

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