再生建筑垃圾作为混凝土骨料用于可持续建筑材料的探究

1、 本 科 毕 业 论 文 外 文 翻 译外 文 译 文 题 目 （中 文 ）： 再生建筑垃圾作为混凝土骨料用于可持续建筑材料的探究学院: 城市建设学院专业: 土木工程学号: 学生姓名: 指导教师: 日期: 二一七年六月InternationalConferenceonSustainableDesign,EngineeringandConstructionRecycled Construction Debris as Concrete Aggregate forSustainable Construction MaterialsShahidKabir*,AmmarAl-ShayebandImranM.KhanProcediaEngineering145(2016)15181525（可持续设计、工程与建筑国际会议）再生建筑垃圾作为混凝土骨料用于可持续建筑材料的探究ShahidKabir*,AmmarAl-ShayebandImranM.Khan（土木与环境工程系，费萨尔国王大学，沙乌地阿拉伯王国）能源与工程 145(2016)15181525 摘要为了比较各种来源有差异的再生混凝土骨料废料

2、拆除的工程性质，笔者专门为此做了一个实验：实验室从一个已知的工程性质商业预拌混凝土公司得到样品来测试混凝土废物，通过一些关于样品的工程性质的信息具体，并从结合市场规则的前提出发将其作为实验的控制样品。本研究探讨了潜在的建筑废物的可持续建筑材料的发展，以获得建筑废物的经济回报。将建筑垃圾处理成砾石后，计算出废料的再生材料量，进行骨料试验。实验室样品的制作是对各种废物来源进行混合设计与骨料回收的基础上完成的，得到控制样品后，最后进行抗压强度，拉伸强度，抗弯强度，以及一些非破坏性试验（NDT），如脉冲速度和锤击试验。从不同的测试得到的结果之间的相关性进行了分析，在这个实验程序中，指出样品之间的线性相关性以及其他机械性能的评价，如抗压强度，劈裂抗拉强度，弯曲强度，脉冲速度等。关键词可持续混凝土设计；再生骨料，建筑拆除混凝土，混凝土工程性能一、引言固体废物管理是全球面临的严峻挑战，而这也是海湾地区的一个特殊问题，其中大多数国家有着世界上最高的人均废物产生量。工业增长、建设繁荣、快速城市化、生活方式的改变和不可持续的消费模式，都对这一日益严重的浪费问题有着不小的影响。城市化建设的加速导致了数十亿美

3、元的建设公共基础设施部门的建设项目的支出，这导致了建筑材料与相关建筑废弃物的管理不断增长的物质人力需求。拆除旧建筑物，成吨的建筑废料被丢弃；这些拆除的混凝土也常常被认为是没有价值的，作为拆卸废物处置。然而，大多数建筑垃圾被认为是有利用价值的，可以可用于再生建筑材料。自然资源通常由建筑业大量消耗，同时还生产大量的建筑和拆除废物。碳废物构成最大的固体废物量。例如，美国建筑业每年产生超过 1 亿吨的碳废物，而大约有 29%的固体废物流是由建筑业产生的。此外，英国的碳废物废物贡献率超过 50%，每年有着 7000 万吨的碳废物被丢弃。克莱文等人在 1994 年的报道说，建筑活动产生的约 20-30%的废物在澳大利亚，这是弃置垃圾的填埋场。而在 1993-2004 年间，则是中国香港建筑垃圾的巅峰年代，建筑垃圾的制造量翻了一番，达到 2000 万吨。2004 年。在香港近 23%的固体废物来自建筑业活动。大量的建筑垃圾在不同的国家揭示了地方行动的重要性，同时，回收和再利用建筑废物在整个建筑行业的生命周期中有着显著的意义。建筑废物的产生和建筑材料消耗以及自然资源的不可持续使用也与建筑业的不利环境影

4、响有关。在全球范围内，据估计，约 30%的废物处置堆填区来源于建筑和拆除活动。此外，自然资源的过度使用，如碎石生产、爆破土石的山区，已成为一个日益严重的环境问题，这些工业生产的废物需要通过创新思想来加以解决，同时改善可持续发展的综合管理方案来获得经济回报。据绿色中东日报报道，我国是海湾合作委员会（GCC）的一部分，每年产生近 8000 万吨废物，其中 53%是建筑和拆除废物，33%是城市固体废物和工业废物，14%是其他行业产生的废物。估计目前海湾地区产生的固体废物总量约为 1亿 2000 万吨/年。这表明，我国固体废物的产生量正在迅速上升。基础设施的改善和建筑现代化也导致大量的拆卸废物的产生，在海湾地区的废物管理部门所面临的挑战也更加的严峻。因此，废物管理制度的完善以及基础设施的发展需要跟上垃圾产生的脚步。沙特阿拉伯王国的建筑垃圾由开挖和施工产生的固体碎屑组成，包括废旧混凝土、大理石、塑料、石油化工、造纸、沥青、油漆制品、砾石和小块混凝土等，这些材料不能从废弃混凝土中分离出来。在东吉达港的垃圾场，建筑垃圾被发现含有大块的大理石、石膏、天花板、陶瓷，这些垃圾都可以重复使用，无需再生。据估

5、计，亚洲地区一半以上的固体废物来自建筑工地，由于在海湾地区，中国是最大的国家，它也被认为是对固体废物在亚洲最大的贡献者。由于石油收入增加，沙特的建筑业正在蓬勃发展，庞大的政府支出导致了其基础设施发展计划的快速实施。这导致了原材料的需求急剧增加，如骨料和沙子，来源一般都是从建筑项目的本地获得。此外，其他海湾合作委员会的国家，如卡塔尔，像骨料等原材料都是从沙特阿拉伯进口，这也导致了沙特自然资源的巨大退化，同时需要找到替代材料的来源，以尽量减少原材料的投入，以减轻对自然资源的压力。再生拆除的建筑材料，如混凝土，可以被视为一个替代来源的粗骨料进行生产，并有可能有助于减少自然资源的枯竭，再生材料的使用在建筑行业的实际应用，以减少原材料的巨大消耗满足沙特阿拉伯目前的建筑需要。在当前最为繁荣的沙特城市，侯赛因和阿萨斯教授强调在目前的建筑形势下使用再生材料的重要性从而提升沙特建筑业的现状。他们认为回收建筑废物不但能保护自然资源，而且能支持基建的安全和经济。虽然已经尝试了一些研究硅粉对再生混凝土骨料特性的影响，但是进一步的研究是非常有必要的，以确定在沙特阿拉伯建筑业使用再生骨料材料的可行性。通过可持续建

6、筑材料的发展，以及强制性废物处理法规，环保目标可以得到基本的实现。增加工业废物的回收和再利用将有助于保护日益减少的自然资源，同时还能够取得一定的经济效益。在建筑行业，越来越多的人开始关注可利用废物的回收。新西兰的回收建筑废料率最高（93%），其次是土耳其，在有效的废物管理之下，已使近 90%的建筑废物得到重新利用。而澳大利亚已经取得了87%的旧建筑废物的回收，其后是丹麦（82%）和德国 18%。在 2008 年，英国的废物总量估计为 8690 万吨，其中回收了 5300 万吨，而在豁免地点则有另外1100 万吨，用于土地复垦、农业改善或基建工程。混凝土废物的再利用和回收利用构成了垃圾处理的最大比例，既解决了垃圾处理问题，又保护了自然资源。全球使用的岩石，鹅卵石，石头和沙子约 40%消耗在基础设施建设上，同时，每年的优质骨料的可用性正在下降。此外，欧盟成员国每年产生约 5000 万吨的混凝土废料，而美国则为 6000 万吨，而在日本则为 10-12 万吨。日本已通过回收混凝土废物从预拌混凝土厂减少 250 万立方米骨料的使用。二、试验研究本研究认为，通过对两个不同的来源的样品的研究，可以

7、方便地确定回收废物材料的适用性。案例研究 1，110 年历史的单层清真寺（图 1（a）被认为是建筑拆除的结构元素，如梁和列，可以从已知的工程性能得到其抗压强度等。对于案例 2，则是来自市政垃圾场没有任何先前数据的随机选择的拆除结构元素，可以作为废弃混凝土的工程特性检测的样本（图 1（b）。(a) (b)图 1（a）：单层清真寺的十年旧混凝土结构；（b）建造及拆卸的混凝土废料。三、实验程序3.1 试样制备和工程特性的获取利用破碎机将建筑废物混凝土废料处理成碎石后，再生砾石，然后通过磨损机（图 2）处理。结果发现，100 公斤的废弃混凝土废料可以得到 30 公斤的优质再生骨料。接着做与骨料有关的试验，如筛分析、相对密度（比重）、堆积密度（单位重量）和空隙率等工程特性的实验。最后再进行抗压强度，拉伸强度和弯曲强度试验，以及一些非破坏性测试（NDT）相关性从这个实验程序中得到的各种测试结果进行了计算骨料之间的线相关性。图 2：将建筑垃圾处理成碎石3.1.1。体积密度（单位重量）和空隙率实验基于 ASTMC29/c29m09 规格，得到的结果表明堆积密度实验测试的混凝土废物和水泥混凝土废物均高于

8、对照样品，而空隙的数量也相对较少（见表 1）。这是由于破碎机的使用形成了一个统一的骨料尺寸为 15 毫米带有棱角的集料，而空隙的大小、形状和排列又影响这重要工程性能，如抗压强度。3.1.2 相对密度（比重）、吸收、和抗降解实验根据 ASTM 比重和吸收试验 C127 的规格，样品的最大粒径为 9.5 毫米，实验结果表明，随着吸收的减小，比重增大（见表 1）。表 1：不同来源骨料的物理性能混凝土废料物理性质例 1 例 2实验室测试混凝土废料控制样品气缸容积/m30.0053 0.0053 0.0053 0.0053单位重量（公斤/立方米）-ASTMC29/c29m-09 1484.53 1361.51 1545.28 1478.11空隙率（%）-ASTMC29/c29m-09 29.5 35.5 28.7 34.5容重（SD）-ASTMC127-15 2.11 2.418 2.17 2.425表观比重ASTMC127-152.32 2.527 2.32 2.531吸水率（%）15-ASTMC1274.32 1.78 2.86 1.73由于磨损和冲击损失（%）-ASTMc131-06/AS

9、TMc13631% 28% 24.34% 25%破碎的再生骨料的比重低于其他相同的定期聚集体，这通常是在饱和表面干燥（SSD）的条件下约 2.2 至 2.5。由于水泥砂浆附着在颗粒上，再生骨料的吸收率远远高于同类的骨料，通常是 2%至 6%的粗骨料，实验结果是合适的，属于一个可接受的范围。这个结果的原因可能是由于高吸收率的实验室测试混凝土废料的水泥混合不均，当水份蒸发形成了较多的空隙。4、实验结果4.1 抗压强度（ASTMC109/c109m13）所有标本设计的抗压强度为 35 兆帕。试样（见表 2）是根据ASTMC109/c109m13、7、14 和 28 天的标准进行测试的。从实验室测试的废物骨料和建筑拆卸的废物骨料看，结果表明在 28 天，控制样品超过了设计强度为35 兆帕，并具有最高的强度从案例 1 看，清真寺的梁和柱废料基本实现了设计强度，从案例 2 看，采取从随机的混凝土废料则略低于设计强度。表 2：平均抗压强度（MPa）对每个料源 ASTMC109/c109m13 三例混凝土废料固化时间（天）例 1 例 2实验室测试混凝土废料控制样品7 32.000 30.713 31.000 34.00014 34.000 31.963 34.000 35.00028 38.000 33.453 35.000 41.0004.2 抗拉强度（ASTMc496/c496m-11）采用抗拉强度试验比较混凝土试件与混凝土废物的性能，定期从市场取得建筑混凝土废物后对于每种样品进行了测试，在 7，14，和 28 天分别记录各个样品的实验数据（见表 3）。混凝土试件与市场骨料的劈裂抗拉强度一般高于实验室测试混凝土废料，。此外，建筑拆除混凝土垃圾骨料的分裂拉伸强度一般也略高于控制样品。表 3：平均抗拉强度（MPa）对每个料源稳定 c496/c496m-11 三例混凝土废料固化时间（天）例 1 例 2实验室测试混凝土废料控制样品7 2.071 1.996 2.469 2.34314 2.207 2.019 2.757 2.80728 2.503 2.227 2.916 3.1854.3 抗折强度（ASTMC78/c78m10）采用抗弯强度试验比较混凝土与骨料的强度分别

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