3D打印工程弃土挤出过程力学性能试验研究

通过13种不同配合比的工程弃土复配,研究了不同复配弃土在挤出过程中的可打印性,同时对掺入河砂和再生粉的土样分别进行无侧限抗压强度试验和直剪试验,探讨了河砂和再生粉作为工程弃土掺料的可行性。试验结果表明,黏质弃土的掺配比例会影响复配弃土的打印形态,当黏土掺配比例达50%时,打印效果良好。再生粉的掺入能够提高土体的无侧限抗压强度和弹性模量,超过这一范围后,再生粉的高吸水性会严重影响土体的黏聚性,进而导致强度降低,弹性变形阶段维持时间减少。在保证工程弃土强度改良和满足可挤出性的前提下,建议再生粉掺量为5%,此时土体无侧限抗压强度可提升22.5%,而河砂的掺入会整体降低弃土无侧限抗压强度和弹性模量,呈逆骨架效应。在减少环境污染和推进智能土制建筑方面,利用3D打印挤出成型技术,生产满足不同工况要求的工程弃土3D打印砖具有较高的应用价值和潜力。

再生细骨料干混砂浆力学性能试验研究

利用含红砖的再生细骨料100%替代天然砂,制备生态干混砂浆,研究了用水量、再生粉料掺量和外加剂掺量对干混砂浆力学性能的影响。结果表明:当再生粉料和外加剂掺量不变时,砂浆强度随着用水量的增大而降低,但56 d强度增长率反而增大;当再生粉料掺量和用水量不变时,外加剂掺量的增加对砂浆各龄期的强度均有负面影响;当外加剂掺量和用水量不变时,再生粉料掺量为20%时,对应的砂浆强度最大,低于或高于此掺量均会使砂浆强度降低;含红砖再生细骨料干混砂浆的后期强度(56 d)仍有较大提升空间。

工程弃土复配及再生砖性能试验

为处理日益增多的工程弃土,研究了不同来源工程弃土及其复配土作为再生烧结砖原料的可行性,测试了工程弃土的颗粒级配、化学组成、矿物组成、液限、塑限和塑性指数,再生砖的挤出成型、干燥和烧结结果,再生砖的密度、24h吸水率、抗压和抗折强度,使用SEM观察了再生砖的微观形貌.发现仅少数几种工程弃土可直接制备再生砖,但通过合理的复配可以将工程弃土的再利用率提升至100%.复配可调整弃土的颗粒组成和矿物组成,黏土矿物含量提高,复配土的可塑性提高,越容易挤出成型,但也易在干燥中开裂.黏土矿物含量大的工程弃土在烧结时产生较多的低共熔物,导致再生砖的孔隙率减小,密度和抗压、抗折强度增大,合理的复配可提高再生砖的抗压强度,增幅可达26.7%.最后提出利用工程弃土制备再生砖的快速识别并复配的方法,通过测试工程弃土的液限和塑性指数,或者颗粒级配和黏土矿物组成,快速识别未知工程弃土制备再生砖的可行性,并计算可行的复配配方.