固体废弃物制备高性能水工混凝土关键技术与工程应用

该项目属于水利工程领域，具体涉及到固体废弃物资源综合利用。项目在河南省创新人才计划项目的资助下，针对固体废弃物制备水工混凝土存在的关键技术问题，分别开展了以下研究，并在水利工程和道路工程中推广应用：

1. 表面改性橡胶颗粒，制备纤维橡胶再生混凝土。针对橡胶再生混凝土中橡胶颗粒与水泥石相容性差的问题，对橡胶颗粒进行表面改性，调整拌合物流变参数，制备性能有效提升的纤维橡胶再生混凝土。通过扫描电镜及螺旋CT扫描技术分析纤维橡胶再生混凝土冻融破坏机制；基于细观统计损伤理论分析单轴压缩过程的细观损伤机制，建立纤维橡胶再生混凝土的本构关系模型。

2. 增加弹性模量为设计目标，制备橡胶再生透水混凝土。掺入低弹性模量的橡胶颗粒，制备橡胶再生透水混凝土，分析再生骨料、橡胶颗粒掺量与橡胶再生透水混凝土性能关系，揭示了再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土性能影响规律的作用机理。

3. 以耐久性为主要设计目标，制备高性能地聚合物混凝土。针对硅酸盐水泥存在的硫酸盐腐蚀、碱-骨料反应等耐久性问题，设计具有特定三维网络状结构的地聚合物，制备地聚合物混凝土，明确了地聚合物混凝土抗硫酸盐腐蚀、抑制碱-骨料反应的机理。采用重金属浸出毒性鉴别试验分析了地聚合物对重金属固化效果，阐明了固化机理。

4. 机械活化铅锌尾矿，制备铅锌尾矿混凝土。对铅锌尾矿进行机械磨细，激发其活性，研究其水化产物和水化硬化机理；得到了铅锌尾矿粉替代水泥、粉煤灰和矿粉对混凝土性能的影响规律。

5. 抑制碱-骨料反应，研发专用外加剂。为减少碱-骨料反应对混凝土坝的损伤程度，研发了一种具有抑制碱-骨料反应功能的缓凝高效减水剂组合物。

技术经济指标：

1. 在再生骨料掺量≤70%、橡胶颗粒掺量≤10%条件下，抗冻性能提高20%，抗渗性提高1.1倍。

2. 掺加3%-9%的橡胶颗粒，橡胶透水再生混凝土弹性模量降低10%-15%，路面行走舒适度提高。

3. 相对于硅酸盐水泥，地聚合物可降低碱-骨料反应产生的膨胀93%以上；在3%硫酸盐溶液中，地聚合物不发生任何体积膨胀；地聚合物对重金属的固化效率≥99.8%。

4. 铅锌尾矿粉掺量≤20%时，对混凝土强度等性能没有不利影响。

5. 研发的缓凝高效减水剂，可有效降低碱-骨料反应产生的膨胀，膨胀率降低率达到83%以上。

知识产权：

• 获得国家发明专利2项
• 出版学术专著2部
• 发表中文核心期刊论文17篇，其中EI收录论文5篇

推广应用：

• 该项目技术已在河口村水库等多项水利工程和道路工程中推广应用
• 实现了固体废弃物高效利用
• 节约大量自然资源
• 有效保护生态环境

该项目属于水利工程领域，具体涉及到固体废弃物资源综合利用。项目在河南省创新人才计划项目的资助下，针对固体废弃物制备水工混凝土存在的关键技术问题，分别开展了“橡胶再生混凝土技术”、“地聚合物混凝土技术”和“铅锌尾矿混凝土技术”等研究，并在水利工程和道路工程中推广应用。主要技术内容：1.表面改性橡胶颗粒，制备纤维橡胶再生混凝土。针对橡胶再生混凝土中橡胶颗粒与水泥石相容性差的问题，对橡胶颗粒进行表面改性，调整拌合物流变参数，制备性能有效提升的纤维橡胶再生混凝土，通过扫描电镜及螺旋CT扫描技术分析纤维橡胶再生混凝土冻融破坏机制；基于细观统计损伤理论分析单轴压缩过程的细观损伤机制，建立纤维橡胶再生混凝土的本构关系模型。2.增加弹性模量为设计目标，制备橡胶再生透水混凝土。掺入低弹性模量的橡胶颗粒，制备橡胶再生透水混凝土，分析再生骨料、橡胶颗粒掺量与橡胶再生透水混凝土性能关系，揭示了再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土性能影响规律的作用机理。3.以耐久性为主要设计目标，制备高性能地聚合物混凝土。针对硅酸盐水泥存在的硫酸盐腐蚀、碱-骨料反应等耐久性问题，设计具有特定三维网络状结构的地聚合物，制备地聚合物混凝土，明确了地聚合物混凝土抗硫酸盐腐蚀、抑制碱-骨料反应的机理。采用重金属浸出毒性鉴别试验分析了地聚合物对重金属固化效果，阐明了固化机理。4.机械活化铅锌尾矿，制备铅锌尾矿混凝土。对铅锌尾矿进行机械磨细，激发其活性，研究其水化产物和水化硬化机理；得到了铅锌尾矿粉替代水泥、粉煤灰和矿粉对混凝土性能的影响规律。5.抑制碱-骨料反应，研发专用外加剂。为减少碱-骨料反应对混凝土坝的损伤程度，研发了一种具有抑制碱-骨料反应功能的缓凝高效减水剂组合物。技术经济指标：1.在再生骨料掺量≤70%、橡胶颗粒掺量≤10%条件下，抗冻性能提高20%，抗渗性提高1.1倍。2.掺加3%-9%的橡胶颗粒，橡胶透水再生混凝土弹性模量降低10%-15%，路面行走舒适度提高。3.相对于硅酸盐水泥，地聚合物可降低碱-骨料反应产生的膨胀93%以上；在3%硫酸盐溶液中，地聚合物不发生任何体积膨胀；地聚合物对重金属的固化效率≥99.8%。4.铅锌尾矿粉掺量≤20%时，对混凝土强度等性能没有不利影响。5.研发的缓凝高效减水剂，可有效降低碱-骨料反应产生的膨胀，膨胀率降低率达到83%以上。知识产权：获得国家发明专利2项，出版学术专著2部，发表中文核心期刊论文17篇，其中EI收录论文5篇。推广应用：该项目技术已在河口村水库等多项水利工程和道路工程中推广应用，实现了固体废弃物高效利用，节约大量自然资源，有效保护生态环境。