Properties of Rapid Hardening Controlled Low Strength Material Made of Recycled Fine Aggregate from Urban Red Brick Construction Waste

In some cases of emergency backfill engineering projects, traditional backfill materials cannot meet the requirements of fast construction due to their long curing time. This study presents a new kind of rapid hardening controlled low strength material, which utilizes both rapid hardening sulphoaluminate cement and recycled fine aggregate from urban red brick construction waste. Totally, sixteen mixtures were prepared for the experiment with different cement-to-sand ratios and water-to-solid ratios. The flowability and bleeding rate of fresh mixture were measured to evaluate its workability, and the compressive strength of hardened mixture was tested to evaluate its rapid hardening and mechanical properties. Test results indicate that rapid hardening controlled low strength material containing recycled fine aggregate from urban red brick construction waste can achieve the desirable flowability, but the bleeding rate increases with the increase of flowability. In addition, 2-hour compressive strength can reach 0.08 - 0.12 MPa, and 4-hour compressive strength is 0.32 - 1.54 MPa, which can meet the requirements of emergency backfill construction. At last, based on the derived compressive strength, a fitting model for predicting compressive strength evolution of this new rapid hardening backfill material is developed, which fits accurately with these experimental data.

含红砖建筑垃圾细料制备早强CLSM性能影响因素

为了解决城市建筑垃圾再生利用水平低、道路管沟回填施工周期长的问题,将建筑垃圾细料应用于早强型控制性低强度材料(controlled low strength materials,CLSM)中,考察促凝剂掺量、促凝剂类型、水固比与胶集比等因素对CLSM的工作性能、力学性能及抗干缩性能的影响.研究结果表明:促凝剂对CLSM流动度无明显影响,但对泌水率与干缩率有显著削减作用; 2种促凝剂的早强特性存在一定差异,其对应的最优掺量分别为40%与20%,4 h强度均为0. 7MPa以上;在促凝剂掺量一定时,早期小时强度受胶凝材料总量与实际自由水量的综合影响;增大水固比可提高流动度、泌水率及抗干缩性能,降低力学性能,而增大胶集比可提高流动度与力学性能,降低泌水率与抗干缩性能.

建筑垃圾再生材料对可控低强材料(CLSM)性能影响研究

可控低强度材料(CLSM)使用大量的建筑和拆除废物,与传统的回填材料相比,这种材料更具可持续性,并且可以降低成本。研究了再生细骨料(RFA)和再生微粉(RP)对CLSM力学和流变性能的影响。还考虑了水粉比和砂灰比的影响,以进行CLSM的混合比例的设计。

控制性低强度材料(CLSM)在管沟回填中的应用

介绍了控制性低强度材料(CLSM)及其工法的概念和特点,运用有限元模型分析了交通荷载作用下埋地管道在不同回填材料和管顶埋深情况下的横向力学性状。研究发现,CLSM对交通荷载作用下浅埋柔性管道的减荷效果非常显著,其路面工后沉降也较小,在城市市政管道工程中推广CLSM回填工法具有现实意义。

可控低强度材料(CLSM)性能评价方法分析

可控低强度材料(CLSM)是一种高流动性、可控低强的新型充填材料,被广泛应用于工程回填、道路基层、管道垫层等工程。目前,我国尚无CLSM性能测试标准,主要借鉴国外标准与混凝土、砂浆等材料相关评价方法,亟待制定合理、统一、系统的性能测试方法与标准,规范和促进CLSM大规模推广应用。本文综述了现有CLSM相关工作性能、力学性能、环境影响、耐久性等方面的测试方法,从测试原理、实验参数、优缺点等方面进行了对比分析,为CLSM性能测试提供依据,也为我国制定和完善CLSM标准体系提供参考。

基于城市顶管废土的可控低强度材料(CLSM)及性能影响因素研究

顶管废弃渣土作为城市管网建设的副产品,具有体量大、区域性强、成分复杂等特点,且由于其内部含有表面活性成分,导致顶管废土不易排水固结,制约了废土资源的再利用。为解决该问题,利用黄冈城区地下综合管廊顶管施工所产生的废土为原材料制备自密实顶管废土——可控低强度材料(CLSM),并通过控制水固比、灰土比以及粉煤灰与水泥的比值(F/C)等因素,研究其流动性、泌水率以及抗压强度的变化规律。试验结果表明:1)水固比对于CLSM的流动性变化起到主要作用,而抗压强度随着F/C的增大而减小,随着灰土比的增大而增大;2)通过控制水固比、灰土比以及F/C,能够制备出流动性在100~200 mm、泌水率小于3%、抗压强度在0.35~0.7 MPa的自密实、高流动性材料,满足沟槽回填过程中对于工作性能以及强度的相关要求。

铁尾矿粉基CLSM的制备及水化产物的Rietveld结构精修

为促进铁尾矿粉的资源化利用,以氢氧化钠为激发剂,通过化学活化铁尾矿粉(ITP)、粉煤灰(FA)、矿粉(GGBS)制备全固废可控低强度材料(Controlled low strength material, CLSM),通过研究不同配比样品的工作性能、力学性能,并运用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析CLSM试件的水化机理及微观结构。研究结果表明:体系中主要水化产物为C-S-H/C-A-S-H凝胶、钙矾石等。钙矾石等晶体穿插包裹于凝胶物质之间,填充桥接形成三维空间骨架密实组合结构,为试样提供强度。(CaO+Al_(2)O_(3))/SiO_(2)的物质的量比与(UCS_(28d)/UCS_(7d))近似呈线性关系,高铁尾矿粉掺量促进CLSM早期强度发展。当铁尾矿粉、粉煤灰、矿粉的质量比为6∶3∶1时,CLSM样品综合性能良好。最后利用Rietveld全谱拟合法对水化产物中晶体进行了定量分析。研究结果可为铁尾矿粉基固废在可控低强度材料领域的资源化利用提供科学依据。

砂质土与建筑垃圾制备可控性低强度材料

利用砂质土与建筑垃圾细骨料复掺制备可控性低强度材料(CLSM),研究了砂质土与建筑垃圾细骨料不同质量比下CLSM的流动度、泌水率、凝结时间和抗压强度的变化规律,并通过XRD和SEM探究物相组成和微观形貌。结果表明,随着砂质土与建筑垃圾细骨料质量比的降低,CLSM的泌水率及流动度减小、凝结时间缩短、抗压强度提高。利用砂质土与建筑垃圾细骨料复掺解决了泌水率高的问题,且当两者质量比为1∶1时,流动度、泌水率、凝结时间和抗压强度符合市政管道回填施工要求。

弃土基可控性低强度材料静态力学特性及孔隙分布特征

针对大规模的水利水电项目通常需要一定量的土地用于建设水库、水电站等基础设施,导致产生大量的工程弃土,利用开挖弃土制备土基可控性低强度材料,采用数字图像相关技术(digitalimage correlation,DIC)和声发射技术(acoustic emission,AE)监测试件破坏特征以及损伤演化机制,通过压汞法(mercury intrusion porosimetry,MIP)和扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察试件内部孔隙分布特征。结果表明,试件受压破坏后呈现完全破碎形态,裂缝在贯穿试件的过程中沿着最初方向持续发展,荷载到达峰值后裂缝发展主要以延伸为主直至破坏,试件内部拉伸破坏和剪切破坏并无明显区别。试件内部孔隙率较高,孔隙较大,整体黏结性较低,部分孔隙有水化产物充填,在加载过程中起连结作用。本研究为科学调控弃土基可控性低强度材料力学性能提供参考。

基于正交试验的锂渣基可控低强度材料配合比研究

本文以锂渣为主要原料,制备可控低强度材料(CLSM)。以单因素试验为基础,通过正交试验探索了水泥掺量、水胶比和减水剂掺量三个因素对锂渣基CLSM的抗折强度、抗压强度、流动度和泌水率的影响。研究表明,在大掺量锂渣的CLSM体系中,水胶比和减水剂掺量对材料流动性和泌水率具有显著影响,水泥掺量对泌水率几乎没有影响,提高水泥掺量会显著增加CLSM的抗压强度和抗折强度。对比各个因素对CLSM的影响,满足CLSM性能指标要求的胶凝材料适宜配合比为水泥掺量12%(质量分数,下同)、锂渣掺量88%、水胶比0.57、减水剂掺量0.20%。此时CLSM的流动度为231 mm,泌水率为1.49,28 d抗折强度可达1.74 MPa, 28 d抗压强度为4.90 MPa,各项指标优良。

建渣与粉砂制备可控基坑回填材料的性能与应用

以济南遥墙机场改扩建施工产生的大量建筑垃圾、粉砂土为主要骨料制备了具有高流动性、自密实和高强度特点的可控低强度材料(CLSM)。试验结果表明,掺入建渣或石屑的试验组比纯粉砂的试验组强度显著提升,且强度随掺量增加而增大;建渣的改性效果比石屑高出约80%,且更为经济;最佳配合比干湿循环强度降低并稳定在1 MPa左右,质量损失率稳定在1%左右,其压缩性能与水泥掺量为6%(质量分数)的水泥土相同,干湿后压缩变形量远小于压实粉砂,满足飞行区道基的长期承载要求。

骨料特性对土基流动性回填材料流动度影响研究

粉土基可控性低强度材料(土基CLSM)是低碳绿色回填材料的一个发展方向。本研究以等粒径大小分别为0.5mm、1mm、2mm、5mm、10mm玻璃珠为理想骨料,探讨以粉土和水为胶凝剂配制土基CLSM的可行性,研究等粒径玻璃骨料粒径、含量与水固比对土基CLSM流动性的影响。结果表明,试验范围所有粒径理想骨料均可配置符合施工流动度要求的CLSM。所有骨料粒径的土基CLSM均表现出随水固比增加而流动度增大。良好流动度水固比与骨料含量有关,与骨料粒径无关。低掺量骨料流动度受土基流动性控制,良好流动度对应的水土比与纯土相同。高掺量骨料符合施工要求的流动度均出现泌水现象,对应的水土比与纯土出现泌水现象时的水土比一致。基于骨料堆积结构对试验结果进一步分析,发现优势骨料掺量为40%~50%。

循环流化床灰渣制备胶凝材料综述

循环流化床(Circulating Fluidized Bed,CFB)灰渣是一种全新的燃煤固废,为了促进其在胶凝材料领域的应用,本文综述了不同CFB灰渣制备胶凝材料的方法和制约条件。文献研究显示,较高的火山灰活性和水硬性让CFB灰渣常被用作辅助胶凝材料,但体系SO_(3)质量分数常控制为小于3.5%。当CFB灰渣掺量不超过20%时,可与粉煤灰、矿粉等复配制备生态水泥。用CFB灰渣制备蒸压加气混凝土时,当体系SO_(3)质量分数超过5.0%时,产品中托贝莫来石生成量下降、吸湿特性增强。低硫低钙CFB灰渣可制备地质聚合物,但体系总CaO超过3.5%,地聚反应减少、水化反应增多。CFB灰渣无论新陈,均可以用来制备可控低强度材料。此外,本文也指出了针对CFB灰渣的理论和应用研究方向。

基于不同类型建筑垃圾再生料的可控性低强材料配制研究及应用

为解决低品质建筑垃圾再生料消纳不足的问题,研究利用废混类再生细骨料、废混类渣土、砖混类再生料、砖混类渣土分别制备可控性低强材料的可行性,测试了4类再生料制备的可控性低强材料的工作性能与力学性能指标,并进行了材料成本分析和中试工程应用。结果表明:4类再生料制备的可控性低强材料出机扩展度为595~790 mm,120 min后扩展度为330~570 mm,坍落度在200 mm以上,28 d抗压强度为0.8~2.1 MPa,满足一般回填工程要求,即4类再生料均可用于制备可控性低强材料。综合考虑可控性低强材料性能及成本因素,采用两类渣土制备的可控性低强材料具有更广阔的应用前景。

基于可控低强度材料的型钢灌注桩技术及应用

城市建设过程中会产生大量的工程渣土、废弃泥浆、建筑垃圾等建筑固体废弃物。为扩展这些建筑固废资源化利用的途径,本文提出了一种基于建筑固废制备的可控低强度材料的型钢灌注桩技术,并应用于基坑工程中。该技术将建筑固废加工成具有流动性、自密实的可控低强度材料,灌入机械挖掘形成的桩孔中,经养护凝固后形成具有一定强度与抗渗性能的灌注桩,通过在桩内插入型钢提升抗弯性能,可用于替代基坑工程中常用的钢筋混凝土支护桩。通过工程实践总结了该技术的技术原理与施工流程,并应用于多个工程案例中,结果表明:建筑固废制备的可控低强度材料具有良好的力学性能和抗渗性能,与型钢组合形成的支护结构可满足基坑工程的挡土、止水与变形控制需求;通过调整可控低强度材料的物理力学性质与成孔工艺,可应用于不同的地层条件。与SMW工法桩等依赖原位搅拌工艺的支护桩相比,基于可控低强度材料的型钢灌注桩在硬黏土层、卵砾石层、风化岩层等硬质地层中具有更高的施工效率和成桩质量;而工程经济性对比结果表明,与钢筋混凝土灌注桩相比,可降低约25%的工程造价,且能够消纳利用建筑固废,兼顾经济性与环境友好。

可控低强度材料研究综述

可控低强度材料(CLSM)是一种将废弃材料大规模循环利用的新型填充材料,具有高流动性,在自重作用下基本无需振捣,即可自行充填并形成自密实结构,并且在灌注几小时后达到承受交通荷载的强度,可替代传统的回填材料,在路基填筑、涵洞台背、管廊回填等工程中得到了广泛的应用。本文通过文献总结分析了水粉比、骨料级配、固体废弃物取代集料和胶凝材料对可控低强度材料性能的影响,介绍了可控低强度材料在建筑工程中的应用。通过分析可知,良好的水粉比和骨料级配,有利于减小骨料混合物的表面积,降低水泥浆用量,改善CLSM的工作性能;固体废弃物取代集料或者胶凝材料可以改善CLSM性能,促进固体废弃物资源化利用,为进一步提升可控低强度材料在建筑工程中的应用提供参考。

用于岛状冻土地区路基换填的新型材料及其性能

针对现有岛状冻土地区冻胀路基的维护技术存在的突出问题,为最大限度地降低利用传统换填材料处治对道路通行能力的影响,研究提出了两种具备良好隔温性能,且能够快速硬化、施工便捷的新型填料。基于可控性低强度材料(CLSM)的高流动性、自填充、自密实特性,对其掺入泡沫颗粒,并通过对两种配合比进行无侧限抗压强度试验、导热系数试验和抗冻融循环试验,确定换填材料的泡沫颗粒的最佳体积比为1%。从技术经济角度出发,提出治理方案为:对沉陷面积不大的区域,采用全厚度换填修复;对沉陷面积较大的区域,采用XPS板+CLSM换填修复。最后通过现场试验段的实施,分析结果表明,本文提出专用于现有岛状冻土地区路基换填的新型材料,能够达到实际的工程应用要求。

利用铜矿尾砂研制低强度可控性填料

利用铜矿尾砂、粉煤灰、水泥以及加气剂等,混合搅拌成泥浆体,振动成型,制备出低强度可控性填料（CLSM）。试验表明：以水泥12.9%、铜矿尾砂（细集料）22.6%、加气剂3.2%、粉煤灰12.9%等工业废弃物,加水48.4%,固液比控制在（14-15）：（15-16）之间,制得的CLSM制品,抗压强度0.35-2.00 MPa,28 d抗压强度达0.5 MPa,具有低强度、高流动性的特点,可用于市政工程、路基填料、矿井回填等,比传统填料更有科学实用性,同时减少尾砂的环境污染,达到废弃物资源化的目的。

建筑废土制备可控低强度材料的试验研究

为综合利用建筑废土,以废土替代砂石骨料,制备一种高流动度、低泌水率的新型回填材料——可控低强度材料(controlled low strength materials,CLSM)。通过流动度、泌水率、湿密度、无侧限抗压强度试验探讨了水胶比、水泥掺量、废土取代量等因素对CLSM物理、力学性能的影响,结合能谱分析(energy spectrum analysis,EDS)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)进一步揭示了强度影响机理。结果表明:水胶比主要控制CLSM流动度的大小,随着废土掺量的增加,满足材料流动的水胶比不断增大,废土添加极大地减少了材料的泌水率;胶凝材料中水泥掺量影响着CLSM强度的发展;通过微观分析、计算得出土基CLSM强度的形成主要源于水泥的水化反应、团粒化作用以及黏土颗粒的黏结。研究结果为利用废土制备CLSM提供了一种研究思路,制备出优良工作性能的CLSM服务于将来的工程沟槽回填。

废弃轻质混凝土可控低强材料的制备及性能评价

为解决市政道路管道、沟槽等回填工程中因结构死角存在而回填不密实问题,提出以废弃轻质混凝土为细骨料制备一种高流动性的可控低强度材料(CLSM)。研究水泥和粉煤灰比例(C/F)及机制砂掺量对该CLSM的工作性能和力学性能的影响。试验结果表明:直接利用机制砂以0~20%等质量取代废弃轻质混凝土细骨料,通过调节C/F比和机制砂掺量,可制得流动度在202~311 mm、泌水率<3%的高流动度、可自密实的CLSM,且C/F在0.4~0.5的范围内强度满足可再开挖要求。