CN109678375B - 一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法 - Google Patents

一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，影响因素之一设定再生骨料粒径，按照国标将粒径分为6个级别，在6个级别中从第一级别开始连续选取4个以上级别，并将其他影响因素均匀划分为与级别数相同的组，将原料混合后加入水，成型、抹平、养护得到再生骨料制品；检测再生骨料制品的抗压强度，将抗压强度与影响因素进行线性回归拟合，得到的方程，将该方程导入MATLAB软件，求出当抗压强度最大时各个影响因素对应的值，确定最佳方案；本发明实现了快速确定再生骨料制品配方，省去了筛分配制标准级配的过程，可以兼顾再生骨料模糊性、随机性、大规模、多尺度利用再生骨料制备复合材料，废弃物利用，保护环境，降低成本，并生产优异性能的再生骨料制品。

Description

一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法
技术领域
本发明涉及环保节能技术及绿色建材技术领域，具体涉及一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法。
背景技术
再生骨料制品技术是发展绿色混凝土，实现建筑、资源、环境可持续发展的主要措施之一，正日益引起混凝土研究者们的关注，并越来越受到工程界的重视。
近年来，我国建筑垃圾产生量巨大，约35亿吨/年，其中拆建垃圾15亿吨，工程弃土20亿吨，但资源化率不足5%，远低于发达国家和地区的70%-98%。随着城镇化进程的高速发展，建筑垃圾产生量显著增加，露天堆放、简易填埋等处理方式造成了环境的污染和资源的巨大浪费。另一方面，工程用混凝土粗骨料的开采量也非常巨大，造成了自然资源的过度消耗和环境破坏。
再生骨料制品在制备过程中，如再生骨料粒径，天然骨料替代率，再生混凝土骨料占比，振动频率，振动时间都是影响再生骨料制品性能的因素。现有技术主要是通过经验或者繁杂的实验来确定再生骨料制品的配方，然而由于各地建筑垃圾性能不同，单一因素实验繁复，造成研究再生骨料制品经济和时间成本较高。因此，急需一种快速确定各因素对再生骨料制品性能影响比重的实验方法，在省时省力解决建筑垃圾资源化的同时，并且用一次性破碎得到的再生骨料，以其天然级配作为堆砌体系，减少破筛次数，对其进行大规模应用，物尽其用。制备的再生骨料制品具有较低的成本，较高的物理力学性能。
发明内容
本发明提供一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，实现了快速确定利用建筑垃圾并优异性能的再生骨料制品配方，废物利用，减少环境的污染，降低成本，同时兼顾体积稳定性的要求，减少试验次数，得到制品抗压强度。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，具体步骤如下：
（1）确定影响因素x1、x2、x3..... xn，n≥4，其中影响因素x1设定再生骨料粒径；
（2）将步骤（1）的影响因素x1再生骨料粒径按照国标将粒径分为6个级别，分别为4.75-9.5mm、4.75-16mm、4.75-19mm、4.75-26.5mm、4.75-31.5mm、4.75-37.5mm，在6个级别中从第一级别开始连续选取4个以上级别，并将其他影响因素均匀划分为与级别数相同的组；
（3）按照步骤（2）实验方案的配比将原料混合后加入混合原料质量8-10%的水，将加水后的混合物按照步骤（2）实验方案进行实验，成型、抹平、养护得到再生骨料制品；
（4）检测步骤（3）得到的再生骨料制品的抗压强度，将抗压强度设为Y，将抗压强度Y与影响因素进行线性回归拟合，得到Y- x1、x2、x3...... xn的方程，将该方程导入MATLAB软件，求出当Y最大时x1、x2、x3..... xn对应的值，确定制备再生骨料制品最佳方案。
优选的，步骤（2）再生骨料为再生混凝土骨料和/或再生砖骨料。
优选的，步骤（2）其他影响因素为天然骨料被再生骨料替代的比率、再生混凝土骨料占再生骨料的比率、混合后物料的振动频率、混合后物料的振动时间、养护温度、养护时间中的任意三种以上。
优选的，天然骨料被再生骨料替代的比率为0-100%，再生混凝土骨料占再生骨料的比率为0-100%，混合后物料的振动频率为1-60Hz，振动时间为1-100s，养护温度为18-22℃，养护时间为3-10天，天然骨料为天然石头碎成的小块。
优选的，步骤（2）其他影响因素为天然骨料被再生骨料替代的比率、再生混凝土骨料占再生骨料的比率、混合后物料的振动频率、混合后物料的振动时间。
优选的，养护温度为20℃，养护时间为10天。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
（1）本发明与多次单因素实验相比，多次单因素实验法有局限性，当因素的数目和水平数为5和6时，实验量需要720次，实验量大大增加，而且常常会得到错误的结论，不能达到预期的目的。
（2）本发明与正交实验相比，正交实验法的局限性，在一项实验中有s个因素，每个因素各有q水平，用正交实验法安排实验，则至少要做q2 实验，当q为6时，将需要36次实验量，实验量急剧增加。
（3）本发明实现了快速确定利用建筑垃圾并优异性能的再生骨料制品配方，可以兼顾再生骨料模糊性、随机性、大规模、多尺度利用再生骨料制备复合材料，废弃物利用，保护环境，降低成本，并生产优异性能的再生骨料制品。相比于多次单因素实验法和正交实验法极大的提高了实验速率。
具体实施方式
下面结合具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将通过实例进行详细描述。
实施例1
一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，具体步骤如下：
（1）确定影响因素x1、x2、x3..... xn，n≥4，其中影响因素x1设定为再生骨料粒径；
（2）步骤（1）的影响因素x1再生骨料为再生混凝土骨料或再生砖骨料或再生混凝土骨料和再生砖骨料任意比混合的混合物，将其按照国标将粒径分为6个级别，分别为4.75-9.5mm、4.75-16mm、4.75-19mm、4.75-26.5mm、4.75-31.5mm、4.75-37.5mm，在6个级别中从第一级别开始连续选取4个以上级别，并将其他影响因素xi均匀划分为与级别数相同的组，1＜i≤n；其他影响因素为天然骨料被再生骨料替代的比率、再生混凝土骨料占再生骨料的比率、混合后物料的振动频率、混合后物料的振动时间、养护温度、养护时间中的任意三种以上；天然骨料被再生骨料替代的比率为0-100%，再生混凝土骨料占再生骨料的比率为0-100%，混合后物料的振动频率为1-60Hz，振动时间为1-100s，养护温度为18-22℃，养护时间为3-10天，天然骨料为天然石头碎成的小块；
（3）按照步骤（2）实验方案的配比将原料混合后加入混合原料质量8-10%的水，将加水后的混合物按照步骤（2）实验方案进行实验，振动后成型、抹平、养护得到再生骨料制品；
（4）检测步骤（3）得到的再生骨料制品的抗压强度，将抗压强度设为Y，将抗压强度Y与影响因素进行线性回归拟合，得到Y- x1、x2、x3...... xn的方程，将该方程导入MATLAB软件，求出当Y最大时x1、x2、x3..... xn对应的值，确定制备再生骨料制品最佳方案。
实施例2
一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，具体步骤如下：
（1）确定影响因素分别为再生骨料粒径（x1）、天然骨料被再生骨替代的比率（x2）、再生混凝土骨料占再生骨料的比率（x3）、混合后物料的振动频率（x4）、混合后物料的振动时间（x5），再生骨料为再生混凝土和再生砖的混合物，天然骨料为天然石头碎成的小块；
（2）按照国标将再生骨料粒径（x1）分为6个级别，分别为4.75-9.5mm、4.75-16mm、4.75-19mm、4.75-26.5mm、4.75-31.5mm、4.75-37.5mm，并将其他影响因素再生骨料粒径（x1）、天然骨料被再生骨替代的比率（x2）、再生混凝土骨料占再生骨料的比率（x3）、混合后物料的振动频率（x4）、混合后物料的振动时间（x5）均匀划分为6组，从高到低与再生骨料粒径（x1）的级别对应；
（3）按照步骤（2）实验方案的配比将原料混合后加入混合原料质量9%的水，将加水后的混合物按照步骤（2）实验方案进行实验，振动后成型、抹平、20℃下养护7天，得到再生骨料制品，具体实验方案见表1；
（4）检测步骤（3）得到的再生骨料制品的第7天抗压强度如表2所示，将抗压强度设为Y，将抗压强度Y与影响因素进行线性回归拟合，得到Y-x1、x2、x3、x4、x5.的方程，将该方程导入MATLAB软件，求出当Y最大时x1、x2、x3、x4、x5对应的值，即确定最佳方案下各个影响因素的取值，表1和表2用电子表格Excel进行均匀设计数据处理得到回归方程：
Figure 904263DEST_PATH_IMAGE002
，将该方程导入MATLAB软件，在再生骨料粒径4.75-37.5mm，天然骨料被再生骨料替代的比率为100%，再生混凝土骨料占再生骨料的比率为0%，混合后物料的振动频率为60Hz，混合后物料的振动时间为100s时，第7天抗压强度最大33.5MPa，确定最佳方案。
对实施例2进行实验验证，按照实施例2的方案设置各个影响因子的具体值进行实验，得到第7天抗压强度最大33.2MPa，与实施例2的推算结果基本相符。
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE006
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本发明所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附表中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。

Claims (5)

1.一种制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）确定影响因素x1、x2、x3..... xn，n≥4，其中影响因素x1设定再生骨料粒径；
（2）将步骤（1）的影响因素x1再生骨料粒径按照国标将粒径分为6个级别，分别为4.75-9.5mm、4.75-16mm、4.75-19mm、4.75-26.5mm、4.75-31.5mm、4.75-37.5mm，在6个级别中从第一级别开始连续选取4个以上级别，并将其他影响因素均匀划分为与级别数相同的组；其他影响因素为天然骨料被再生骨料替代的比率、再生混凝土骨料占再生骨料的比率、混合后物料的振动频率、混合后物料的振动时间、养护温度、养护时间中的任意三种以上；
（3）按照步骤（2）实验方案的配比将原料混合后加入混合原料质量8-10%的水，将加水后的混合物按照步骤（2）实验方案进行实验，成型、抹平、养护得到再生骨料制品；
（4）检测步骤（3）得到的再生骨料制品的抗压强度，将抗压强度设为Y，将抗压强度Y与影响因素进行线性回归拟合，得到Y- x1、x2、x3...... xn的方程，将该方程导入MATLAB软件，求出当Y最大时x1、x2、x3..... xn对应的值，确定制备再生骨料制品最佳方案。
2.根据权利要求1所述制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，其特征在于，步骤（2）再生骨料为再生混凝土骨料和/或再生砖骨料。
3.根据权利要求1所述制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，其特征在于，天然骨料被再生骨料替代的比率为0-100%，再生混凝土骨料占再生骨料的比率为0-100%，混合后物料的振动频率为1-60Hz，振动时间为1-100s，养护温度为18-22℃，养护时间为3-10天。
4.根据权利要求1所述制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，其特征在于，步骤（2）其他影响因素为天然骨料被再生骨料替代的比率、再生混凝土骨料占再生骨料的比率、混合后物料的振动频率、混合后物料的振动时间。
5.根据权利要求1所述制备再生骨料制品最佳方案的确定方法，其特征在于，养护温度为20℃，养护时间为10天。
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