用回归分析法对被拆除混凝土.docx
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用回归分析法对被拆除混凝土
用回归分析法分析被拆除混凝土、再生骨料和再生骨料混凝土性能之间的关系
维维安W.Y.谭一∗，K.王bC.M.谭耀宗b
摘要
回收的拆除混凝土（DC）作为再生骨料（RA）和再生骨料混凝土（RAC）一般是适合大多数建筑施工应用。
低等级的应用，包括亚基和道路施工，已在许多国家实施；然而，高等级的建筑施工就很少考虑。
本文用回归分析法探讨了拆除混凝土的特点、再生骨料的性能以及再生骨料混凝土的强度之间的关系。
检测了拆除现场收集来的十个样品。
结果表明，在拆除混凝土样品、再生骨料以及再生骨料混凝土的性能之间具有很强的相关性。
应该强调的是劣质拆除混凝土会降低再生骨料和再生骨料混凝土的质量。
再生骨料混凝土强度的预测也从拆除混凝土的特点和再生骨料的性能制定。
由此可知，从拆除混凝土和再生骨料可以估计再生骨料混凝土的性能。
此外，再生骨料混凝土的设计要求，也可以在混凝土拆除初期发展。
同样提出建议来改善未来的混凝土施工实践。
关键词：
拆除混凝土；再生骨料；再生骨料混凝土；回归分析；相关性
1.简介
建设和拆除造成的建筑垃圾的工作构成了大量固体废物如表1所示。
表1
建筑固体废物的比例比较[8,56–58]
Country
Proportionofconstruction
C&Dwaste
wastetototalwaste（%）
recycled（%）
Australia
44
51
Brazil
15
8
Denmark
25–50
80
Finland
14
40
France
25
20–30
Germany
19
40to60
HongKong
38
Noinformation
Japan
36
65
Italy
30
10
Netherlands
26
75
Norway
30
7
Spain
70
17
UnitedKingdom
Over50
40
UnitedStatesofAmerica
29
25
在英国，超过50%的建筑废物存放在英国一个典型的垃圾填埋场[1]，而每年大约7000万吨的废物来自建设和拆除活动[2]。
在澳大利亚，每年大约有1400万吨的垃圾被投入垃圾填埋场，在这44%的浪费是由于建筑业[3,4]。
在美国美国，大约29%的垃圾来自建设[5]，而在香港，这是约38%[6]。
在不同类型的建筑材料，混凝土被发现是最重要的元素，约70%，75%，40%和70%收集于建筑地工地，拆除场地，普通民事工作和改造工作，分别为（见表2）。
表2
新界东南区（送）垃圾填埋场的建筑垃圾成份[59]
Wastetype
Percentage
Constructionsite
Demolitionsite
Generalcivilwork
Renovationwork
Metal
4
5
10
5
Wood
5
7
0
5
Plastic
2
3
0
5
Paper
2
2
0
1
Concrete
75
70
40
70
Rock/Rubble
2
1
5
0
Sand/Soil
5
0
40
0
Glass/Tile
3
2
0
10
Others
2
10
5
4
Total
100
100
100
100
由于建设和拆除废物快速生成，香港政府很难促进回收建设和拆除使用的材料。
环境、交通和香港特别行政区（SAR）工程局发布了一个技术通告（编号：
15/2003）“建筑场地的废物管理”。
各类材料从建设场地上送出去之前需进行整理，包括所有挖掘材料，金属，纸板和纸包装，塑料，化学废物及其他。
香港特别行政区房管局在学校项目牛头角下1期地产实施选择性拆卸法。
不同类型的材料要进行分类，包括木材、钢材、荧光管、电力配件，马桶套，砖，瓦，翅间、排水管、电缆，以提高回收率。
为了鼓励再生骨料的采用，香港特别行政区的建筑部门在2003年二月[6]为授权人员和注册结构工程师颁发的意题为“再生骨料在混凝土中的应用”以鼓励在建筑施工中采用再生骨料。
再生骨料在混凝土中的应用仅仅在其初始阶段的实施。
土木工程系香港特区，在屯门38区以一批公共工程专项用于这样的目的供应再生骨料调试试验回收厂。
所有的再生骨料生产需要满足香港特区建筑部的要求。
尽管香港政府已经为建设建立了一些标准和规范，香港回收实践仍然落后于其他国家，因为各种可回收材料仍被倾倒废物。
有许多机会，为行业提高废物管理和回收利用[7]延长了垃圾填埋场的生活，以减少运输需求，并减少主要资源的要求（矿物和能源）。
2.研究目标
本文重点研究：
●试验在拆迁现场收集样本的拆除混凝土的特征、再生骨料的性能和再生骨料混凝土的强度；
●通过回归分析分析拆除混凝土特征、再生骨料和再生骨料混凝土性能之间的相关性；
●制定拆除混凝土、再生骨料、再生骨料混凝土性能之间的关系；
●为今后提高混凝土浇筑活动质量的措施提出方法
3.拆除混凝土废料应用中的困难
拆除混凝土浪费的缺点是它的低密度，因此其孔隙率高。
因此，需要更多的水，以确保在混凝土搅拌过程中的再生骨料混凝土的充分饱和度，它也可能需要更密集的压实。
虽然再生骨料混凝土应用仅用于低等施工，但是一定量的自然材料可以保存。
大部分回收利用废物被认为是粗碎料被当作低级应用处理。
然而，拆除技术生成再生材料可以控制产生的最终产品适用于高档应用。
目前，只有约4%的这种垃圾分拣、粉碎和分级可为公路建设的一种骨料。
4.材料与方法
在拆除场地收集的十个样品（样品1–10）来研究它们的特点和性能。
样品1位于维多利亚港旁边，样品2，6和8是部分位于空地旁边的，其他样品位于旁边的住宅，商业，工业建筑或学校领区域。
样品的采集地点示意图如图1所示。
检测了废弃混凝土的四个特性：
（1）密度；
（2）吸收率；（3）孔隙率；及（4）碳化深度。
用颚式破碎机来粉碎废弃混凝土样本为20毫米和10毫米的骨料来生产已研究其性能的再生骨料和再生骨料混凝土。
六组的再生骨料的属性：
（Ⅰ）粒度分布；
（2）粒子密度；（3）孔隙度和吸水性；（4）颗粒形状；（5）强度和韧性；（6）氯化物和硫酸盐含量，以及再生骨料混凝土抗压强度的影响。
所有的实验工作是根据在表3中英国标准总结进行的。
本文报道了三个关于拆除混凝土、再生骨料、再生骨料混凝土性能测试的平均结果。
表3
用于实验工作的标准
Demolishedconcrete
Standard
Density
Density
BS1881:
Part114[60]
Absorptivity
Waterabsorption
BS812:
Part2[24]
Porosity
Mercuryintrusionporosimetry（MIP）
Manualofmicromeriticsporesizer9320
Carbonationdepth
Fouriertransformofinfraredspectroscopy（FT-IR）
ManualofFT-IRspectrometerspectrum1000（Perkin-Elmer）
Recycledaggregate
Particlesizedistribution
Sieveanalysis
BS882[22]
Particledensity
Particledensityonoven-driedbasis
BS812:
Part2[24]
Porosityandabsorption
Waterabsorption
BS812:
Part2[24]
Particleshape
Flakinessindex
BS812:
Part105.1[28]
Strengthandtoughness
Tenpercentfinevalue（TFV）
BS812:
Part111[31]
Aggregateimpactvalue（AIV）
BS812:
Part112[32]
Chemicalcomposition
Chloridecontent
BS812:
Part117[61]
Sulphatecontent
Manualofionchromatography
Recycledaggregateconcrete
Compressivestrength
BS1881:
Part116[34]
5.结果与讨论
对拆除混凝土的样本特征的总结，其再生骨料的特性和再生混凝土抗压强度分别列于表4，表5和表6。
图1。
（一）样本1的位置：
10。
（乙）取样地点1，10。
表4
关于拆除混凝土样品的结果总结
Sample
Density（inMg/m3）
Absorptivity（in%）
Porosity（in%）
Carbonationdepth
CDIofCO2
CDIofCO
CDIa
1
2.341
3.87
14.40
0.73
0.51
0.62
2
2.425
4.41
13.94
0.86
1.20
1.03
3
2.362
4.14
15.54
1.54
1.50
1.52
4
2.331
6.64
16.00
1.14
1.70
1.42
5
2.321
5.23
16.37
0.86
1.16
1.01
6
2.432
1.98
14.30
0.29
0.53
0.41
7
2.271
8.93
20.41
3.22
3.54
3.38
8
2.269
7.01
17.96
1.86
2.60
2.23
9
2.410
4.93
15.40
0.54
0.36
0.45
10
2.430
3.33
16.25
0.62
0.94
0.78
aNote:
Carbonationdepthindex（CDI）=n=1QCn−QC54/QC5,whereQCnisthequantityofCOorCO2ofthen-layerofcementpaste,QC5isthequantityofCOorCO2ofthefifthlayerofcementpasteandQCnshouldbelargerthanQC5.
表5
再生骨料的研究综述
Sample
Particlesize
Density
Porosityand
Particleshape
Strengthand
Chlorideandsulphatecontents
distribution
absorption
toughness
Sieveanalysis
Particledensity
Water
Flakiness
TFV（kN）
AIV（%）
Chloride
Sulphate
（Mg/m3）
absorption（%）
index（%）
content（%）
content（%）
10mm
20mm
10mm
20mm
10mm
20mm
10mm
20mm
10mm
20mm
1
Pass
Pass
2.16
2.20
5.83
6.89
11.13
9.68
93.89
33
0.0078
0.0089
0.031
2
Pass
Pass
2.22
2.14
6.36
6.40
10.44
10.08
61.36
36
0.0108
0.0091
0.017
3
Pass
Pass
2.20
2.18
7.50
7.35
15.17
8.61
107.42
31
0.0013
0.0019
0.005
4
Pass
Pass
2.20
2.20
6.93
7.25
15.42
7.91
112.82
23
0.0019
0.0019
0.005
5
Pass
Pass
2.15
2.19
7.31
6.82
17.82
12.96
92.09
32
0.0054
0.0061
0.006
6
Pass
Pass
2.25
2.27
5.20
5.77
11.96
9.93
155.53
25
0.0008
0.0025
0.006
7
Pass
Pass
2.11
2.13
8.74
7.30
12.86
5.70
110.18
30
0.0976
0.0902
0.013
8
Pass
Pass
2.10
2.12
8.58
7.99
15.12
9.78
83.48
34
0.0013
0.0014
0.005
9
Pass
Pass
2.21
2.24
6.94
6.11
13.78
12.17
92.87
36
0.0459
0.0352
0.024
10
Pass
Pass
2.20
2.23
6.85
5.95
16.47
9.92
89.91
28
0.0494
0.0430
0.018
为了从样品中探讨在拆除混凝土、再生骨料以及再生骨料混凝土性能之间的关系，制备了关系表如表7所显示证明了拆除混凝土、再生骨料以及再生骨料混凝土之间具有很强的相关性。
测量的相关系数，一些达到了0.995。
表6
再生骨料混凝土的研究成果综述
表7
拆除混凝土、再生骨料和再生骨料混凝土的相关系数
5.1.拆除混凝土
5.1.1.密度
水泥砂浆的密度约为1–1.6毫克/立方米低于天然骨料颗粒在2.6毫克/立方米[9,10]，拆除混凝土样品的密度越低，水泥砂浆的含量越高。
从表4的结果，发现密度范围在2269公斤/立方米（样品8）和2432公斤/立方米（样品6）之间变化。
在表7中的结果所示，发现密度和拆除混凝土性能之间的相关性证明了回归方程的R²值。
一个回归方程描述的线或在一个两维或两变量空间的方程y=a+b*X定义曲线；R²为回归系数描述相关原始数据的直线或曲线的定义由回归方程反映的预测模型的精度水平。
公式
（1）–（3）分别显示密度和吸收率、孔隙率、碳化深度之间的关系。
Adc=−0.0265Ddc+67.459（R²≈0.6854）
（1）
Pdc=−0.0231Ddc+70.472（R²≈0.5637）
（2）
CDIdc=−0.0115Ddc+28.303（R²≈0.6121）（3）
Ddc表示拆除混凝土样品的密度（公斤/立方米）；
Adc表示拆除混凝土样品吸收率（%）；
Pdc表示拆除混凝土样品的孔隙率（%）；
CDIdc表示拆除混凝土样品碳化深度指数。
5.1.2.吸收率
水泥浆跟骨料相比具有较高吸收率。
拆除混凝土的吸收率越高，水泥浆越贴在样品上。
表4显示了10个拆除混凝土样品的吸收率。
发现，样品7最高的吸收率约8.93%，样本6最低约1.98%。
从表7中所示的结果，吸收率和孔隙度之间以及碳化深度存在相关性，如公式（4）及（5）。
Pdc=0.8088Adc+11.975（R²≈0.7077）（4）
CDIdc=0.3984Adc−0.7257（R²≈0.7563）（5）
5.1.3.孔隙度
拆除混凝土孔隙度与样品中水泥砂浆的含量密切相关如5.1.1和5.1.2中解释。
样品中的水泥砂浆含量越多，他们的密度越低，其吸收率和孔隙率会越高。
对压汞实验结果（MIP）摘要列于表4，其目的是进行调查的拆除混凝土孔隙的实例。
样品7具有最高的孔隙率约20.41%，而样品2的最低约13.94%。
从表7中所示的相关表，拆除混凝土样品孔隙度和碳化深度之间关系如式（6）。
CDIdc=0.425Pdc−5.5397（R²≈0.7957）（6）
5.1.4.碳化深度
为了比较样品的碳化深度，这里采用了傅里叶红外光谱（FT-IR）变换。
研究的骨料周绕五层水泥浆（见图2）。
数量每一层的一氧化碳和二氧化碳进行检查。
使用式（7）来分析估计碳化深度指数（CDI）。
图2.傅里叶变换红外光谱检测近聚集区域的五层水泥试样
图3.样品3的傅里叶变换红外光谱吸收光谱比较。
（1）第一层水泥浆；
（2）二层水泥浆；（3）第三层水泥浆；
（4）水泥净浆四层；（5）水泥粘贴第五层
在架构是对水泥浆体的n层CO或CO₂的量，Qc5对水泥净浆和QCn第五层CO或CO₂的量应大于Qc5。
大气中的二氧化碳会与水合的水泥矿物的水分存在反应，二氧化碳的反应发生在小浓度的地方，比如说，二氧化碳含量约为0.03%。
在一个不通风的实验室，含量可能会上升到0.1%以上。
在大城市，大约0.3%，在一些特殊的情况下，它可以增加到1%[10]。
碳化率随浓度CO2浓度增加，尤其是在高水灰比。
当遇到氢氧化钙或甲烷也会发烧碳化（18）。
反应也会导致形成和积累碳酸钙如公式（8）–（11），碳酸钙发生碳化产生的CO2（见式（12））和生成CO2过程后产生的CO为公式（13）
Ca（OH）2+CO2→CaCO3+H2O（8）
Calciumsilicatehydrate+CO2→variousintermediates→CaCO3+SiO2nH2O+H2O（9）
Aluminatehydrates+CO2→CaCO3+hydratedalumina（10）
Ferritehydrates+CO2→CaCO3+hydratedaluminaandironoxides（11）
CaCO3→CaO+CO2（12）
2CO2→2CO+O2（13）
碳化对硬化的水泥浆体有有害影响，因为它似乎降低强度和增加孔隙率[18，20]。
影响碳化浓度的主要控制因素是水灰比、集料的孔隙率、固化和暴露的结构环境[18]。
碳化深度与时间的平方根成正比，1年和4年之间翻了一番，然后在4年和10年再增加一倍，有可能在50年进一步增加了一倍[10]。
布朗[21]在广泛调查后发现，碳化深度与混凝土质量相关，但与报道曝光条件没有显著关系。
在一般情况下，任何能增加混凝土的渗透性，也可以增加碳化率，提供必要的内部水分条件是存在的。
碳化反应速率取决于混凝土含水量以及环境介质相对湿度[18,10]。
此外，碳化深度随水对水泥比的增加而增加，例如，在水对水泥的比例约为0.4，深度只有一半，约0.6，在水对水泥的比例约为0.8，深度为50%，大于约0.6。
正常曝光10年后，在水对水泥的比例约为0.5的情况下典型的深度是5在毫米至10毫米之间[10]。
从红外光谱分析结果可以看出，有一个逐渐增加的总吸收的CO和CO2的样品。
在梯度变化的一个例子如图3。
理论上，水泥净浆体远离内部骨料应暴露于较高程度的碳化。
因此，首先应对CO和CO2总吸收从第五层到第一逐渐减小水泥浆层。
然而，从样品的结果表明总吸收CO和CO2总量近层更高，如第一或第二水泥浆层。
从表4的结果表明，样品7的碳化深度指数最高约3.38，样品6的最低约为0.41。
不同样本之间的碳化深度指数差异是相当大的。
在这一部分中，拆除混凝土样本表现的所有特征彼此之间存在相关性。
因此，“密度”、“吸收”、“松”或“碳化深度”是足够的描述拆除混凝土样品特性。
5.2.再生骨料
5.2.1.粒度分布
粒度分布是影响混凝土工作性的重要因素。
采集的样品都达到10毫米和20毫米的骨料为BS882[22]如表5所示的粒度分布。
表5中的“通行证”指的是在英国标准中规定的混凝土和易性的上限和下限要求的骨料的分级。
5.2.2.颗粒密度.
骨料颗粒密度是混凝土配合比设计的一个重要特性，也用于计算某一质量材料的混凝土体积[23]，这是一个给定的质量比体积的体积相同的水量[24]。
粒子密度的测量和提出如表5。
如5.1.1所讨论，密度越低，附加到再生骨料的水泥砂浆含量将越高。
样品7和8具有最低的颗粒密度值，与其他样品相比，样品7和8中所附的水泥砂浆的量最高，样品6具有最高的颗粒密度。
此外，颗粒密度为20毫米大于10毫米的骨料，推断出较高量的水泥砂浆连接到10毫米骨料。
这意味着，聚集体的大小的越大，附着在其表面的水泥砂浆百分比越小，其总质量也会更好。
方程（14）表明与密度为10毫米和20毫米骨料的关系。
Dra10表示10毫米的骨料颗粒密度（%干物质）；Dra20表示颗粒密度为20毫米的骨料（%干物质）。
表7所示为再生骨料样品吸水率的粒子密度的相关性。
方程（15）和（16）显示为10毫米和20米米骨料粒子密度和吸水率之间的关系。
在WAra10表示10毫米骨料的吸水率（%干物质）；WAra20表示20毫米的骨料吸水率（%干物质）。
基于方程（15）和（16）,可以用来测量粒子密度的参数表现出很强的相关性的再生骨料吸收值;例如,当获得颗粒密度，水的吸收可以被确定为约60%的精度.进行所有的测试，能够实现节省时间和资源，在采用新的施工作业中提高施工效率的有效性。
通过减少测试再生骨料的数量，能够实现缩短评估时间。
此外，在再生骨料中的粒子密度也显示与拆除混凝土样品密度、吸收率、孔隙率、碳化深度具有联系如方程（17）–（23）。
5.2.3.孔隙度和吸收率
总的总孔隙度或吸收率可能取决于颗粒孔隙度的一致程度或不同的高和低吸收材料的混合物的平均值[23]。
在这个研究，吸水率是用来评估样品的孔隙率和吸收水平。
拆除混凝土样品1–10的吸水率不同见表5。
样品7具有最高的吸水率约8.74%，样品6具有最低的吸水率为5.20%的10毫米骨料。
再生骨料的高
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