新型轻质含塑料骨料混凝土
关键词：塑料废料、再生塑料骨料、轻骨料、轻质混凝土、机械性能、扫描电镜、相关性
摘要：塑料废弃物及其回用率低，对环境污染作出了重要贡献。因此，塑料废料在不同的应用领域，例如在混凝土中的集料中使用是至关重要的。本文研究了一种生产的塑料骨料代替火山轻质骨料和Lytag骨料在混凝土中的应用。研究了置换量对混凝土新鲜度、硬化度和显微组织性能的影响。随着替代水平的提高，材料的坍落度、抗压强度、抗弯强度、劈裂抗拉强度和弹性模量降低。更新密度和硬化密度均不受替代水平的影响。Lytag和常规轻质混凝土混合料出现脆性破坏;而掺入所制塑料骨料的混凝土混合料具有延性后峰行为。结果表明，含25%塑料骨料的混凝土配合比可用于结构和非结构应用中，具有中等强度和延性。提出了预测模型，并证明了预测模型与所合成的塑料骨料混凝土混合料的力学性能实验结果吻合较好。
一、介绍
由于塑料的多功能性，塑料的使用一直在增加。2014年全球塑料总产量估计为3.13亿公吨（公吨）[ 1 ]；2015年增长到322公吨，两年增长约3% [ 2 ]。根据塑料协会，2014年欧洲塑料消费量为59公吨，其中近一半(即25.8公吨)被作为废物处置[ 2 ]。不幸的是，回收率并不令人鼓舞，因为只有29.7%的塑料废料在2014年在欧洲回收，而且只有2012年在美国占8.8% [2,3]。
废塑料的散装量通常被输送到垃圾填埋场或倾倒到海洋中，而海洋是塑料生命周期的终点，在很长一段时间内会造成污染效应。例如，据报告，2012年美国处置了约28.95公吨塑料废料[2,3]。此外，Jambeck等人。[4]报告说，每年在海洋中处置480万至1270万公吨塑料废物。或者，焚烧塑料废料；然而，这会产生大量的碳和其他有毒排放，以及产生的残留物也会引起毒性问题[5]。
因此，探讨了在建筑业等不同行业使用塑料废料的可能性。其中一个潜在的应用是实施塑料作为混凝土中骨料的替代品，因为2015年骨料的消费量达到483亿公吨[6]。研究了用塑料代替混凝土中的粗集料 (CA) 和/或细集料 (FA) 的效果。然而，很少有研究报道了生产的塑料骨料作为骨料的替代品，对混凝土性能的影响[27-34]。
利用塑料制造塑料集料，有可能减轻上述问题，减少天然集料等不可再生材料的迅速消费。此外，它可以克服现有轻质混凝土由天然或制造的轻质骨料制成的缺点。例如，含有天然轻集料（即浮石或焦油）的混凝土具有开采和运输成本高、干燥收缩过大和吸水率高的特点。在同样的情况下，在混凝土中掺入制造的骨料，如Lytag，会对其高渗透性的耐久性性能产生不利影响；与消耗高水平的能源、补充材料和化学添加剂一起生产[27-28]。
对含碎粒或塑性集料颗粒混凝土的研究主要结果[8, 10, 21-22, 24]表明，混凝土的工作性、密度和力学性能;如抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度和弹性模量；随着塑料含量的增加，其含量显著下降。例如，由于塑料颗粒的比例从20%增加到100%，混凝土和水泥砂浆的密度降低了7%至50% [7, 9, 16, 18, 20, 22]。其他研究人员[11, 19]观察到，在高水平（75～100%）的CA或FA与塑料的替代水平，密度略有下降，从6%到10%不等。此外，研究[8, 9, 11, 18, 20, 22, 25]报告，在28天混凝土抗压强度中，当用塑料直接代替常规FA的20%至100%时，混凝土抗压强度显著降低，从34%至70%。同样，用塑料直接取代传统CA的30%至80%，使28天混凝土抗压强度大幅度降低（65%至78%）。
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