再生粗骨料配制自密实混凝土的性能研究.pdf

理 论研 究 水利技术监督 2 0 1 5年第 2期 DOI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 5 0 2 0 2 1 再 生粗骨料 配制 自密 实混凝土 的性 能研 究 袁 晓峰 ，余建 杰 ( 1 江西省河道湖泊管理 局 ，江西 南 昌 3 3 0 0 0 9 ；2 南 昌航空大学 土建学院 ，江西 南 昌 3 3 0 0 6 3 ) 摘要 ：通过试 验研 究 ，论证 了合理处理 配比再 生粗 骨料可 以制备 自密实混凝 土。虽相 对于天然粗骨料配制 自密 实 混凝 土力学性 能有略微差异 ，但能够 满足要 求 ，符合生产使 用，可替代天 然粗 骨料 制备 自密实混凝土。在 解决垃 圾处理和新 混凝土的原材料购置方 面拥有较 大的 经济效 益 ，满足现 代施 工要求及 社会 对建 筑施 工的绿 色环保 需 求 ， 可推 广应 用 。 关键词 ： 自密实混凝土 ；再生骨料 ；抗压 强度 ；拉伸 强度 中图分类号 ：T V 4 2 文献标识 码 ：A 文章编号 ：1 0 0 8 1 3 0 5 ( 2 0 1 5 ) 0 2 0 0 5 5 0 3 l 概 述 随着 经 济科 技 发 展 ， 自密实 混 凝 土 ( S e l f C o m p a t t i n g C o n c r e t e ，简 称 S C C，也 称免 振捣 混凝 土 ) 以 其 良好的工作性能被广泛的应用于各项工程 中 。 再 生 骨 料 混 凝 土 ( R e c y c l e d A g g r e g a t e C o n c r e t e ， R A C ) ，是指将废弃混凝土块经过破碎 、清洗与分 级后 ，按一定的比例与级配混合形成再生混凝土骨 料 ( R e c y c l e d C o n c r e t e A g g r e g a t e ，R C A) ，部 分 或 全 部代 替砂 石 等 天然 骨 料 ( 主 要 是 粗 骨 料 ) 配 制 而成 新的混凝土 。再生骨料配制 自密实混凝土的应用 可 实现对 废 弃混 凝土 的再 加工 ，使 其 恢 复 原有 的性 能 ，形成 新 的建 材产 品 ，从而 既 能使 有 限 的资 源得 以再利用 。这是发展绿色混凝土 ，促进建筑 固体废 料 的重 复循环 利用 的有效 途径 ，可解 决 大量 建 筑垃 圾的处理问题 ，减少对 自然资源的开采 ，实现建筑 资源 环境 可 持续 发展 ，为加速 城 市 和谐 、科 学 、生 态建 设发 展创 造 可能 。 因此对 再生 骨 料 配制 自密实 混凝 土进 行研 究 和推 广应 用 ，能发 掘 巨 大 的实 际经 济价 值 和广 阔 的应用 前景 。 目前 ，再 生 骨料 配制 混凝 土新 技 术 是世 界 各 国 共 同关心 的课 题 ，已成为 国 内外工 程 界 和学 术 界关 注 的热点 和前 沿 问题 之一 。 国外对 再 生 骨料 和再 生 混凝 土性 能 的研究 较 早 ，且 已成功 应 用 于实 际 建筑 施工 中 。 我 国 对 再 生 骨 料 混 凝 土 的 研 究 起 步 较 晚 ，近年来 国内 已在这方 面进行 了一些基 础性研 究 ，得到 了一 些科 研 学术 的成果 。 。但 是 我 国在 再生粗骨料配制 自密实混凝土方面还未形成统一 、 权 威认 可 的研究 结论 。再 生 自密 实混 凝 土 和天 然 骨 料 自密实混 凝 土相 比其 主要 区别 是再 生 混凝 土 骨料 和天然 骨料 不 同 ，再 生 骨料表 面 附着 有较 多 的水 泥 砂浆，孔隙率大、吸水速度快、吸水率高 、表观密 度 和 堆积密 度 小 、压 碎 指标 大 、耐磨 耗 性 能差 。因 此 本文 通过 骨料 替代 法 配制再 生 粗骨 料 自密 实 混凝 土 ，控制再生粗骨料替换天然骨料比例配制新 自密 实混凝土 ，对再生 自密实混凝土拌合物工作性能进 行详细对比研究 ，调整用量和配 比研究其性能变化 并 确定 最优 配 比 ，为规模 化 生产 实践 提供 科 学 依据 和措 施 。 2试验研 究 由于再 生粗 骨料 的特 性 与天 然骨 料 不 同 ，骨料 体积约 占混凝土体积 7 0 8 0 ，而粗骨料又约 占全部 骨 料 体 积 的 6 0 7 0 ，粗 骨 料 性 质 是 影 响 自密 实混凝 土 工作性 能 的 主要 因素 ，试 验 对再 生粗 骨 料配 比的掺量 进行 定量 控 制 ，分别 以再 生粗 骨料取代聚集 的比例为 0 ，5 0 和 1 0 0 制作 了 三 种类 型 的混凝 土混 合物 ，开 展 三种 类 型 的对 比试 验 ，以此科 学准 确 的研 究 再生 粗 骨料 配制 自密 实混 凝 土 的性 能 变化 ，试 验类 型见 表 1 。 表 1 试 验 类 型 试验 再生粗骨料取代 再生粗骨料取代 再生粗骨料取代 类型 聚集的 比例为 O 聚集的 比例为 5 0 聚集 的比例 为 1 0 0 编号 R A S C C 1 R A S C C 2 R A ， S C C 3 作者简介 ：袁晓峰( 1 9 7 8年一 ) ，男 ，硕士。 5 5 2 0 1 5年第 2期 水利技术监督 理论 研 究 2 1 试 验 材料 ( 1 ) 水 泥 ：海 螺牌 P 0 4 2 5，密度 3 0 g e ra 。 ( 2) 矿 物 掺 合 料 ： I 级 粉 煤 灰 ， 密 度 2 2 0 0g e ra 。 ( 3 ) 细骨 料 ：中砂 ，级 配 良好 。 ( 4 ) 外加剂 ：聚羧酸减水剂 ，葡萄糖酸钠缓凝剂 。 ( 5 ) 水 ：普通 自来 水 。 ( 6 ) 天 然粗 骨 料 ( N G) ：石 子 ，52 0 ra m 连续 级配 的碎 石 ，级 配 良好 ，石 子 表 观 密 度 ：2 4 5 2 5 5 g c m ，花 岗岩 。 ( 7 ) 再生粗骨料 ( R A) ：再生骨料主要是废 旧混凝 土破碎 、筛分而得，粒径为 5 2 0 ra m的连续级配。 2 2再 生粗 骨料 设计 目前再 生粗 骨料 的加工 方法 基本 相 同 ，本 试验 采用废 旧混凝 土 制备 再 生 粗 骨 料 ，主要 通 过 破 碎 、 碾磨 、筛 分和 除去杂 质等 工 序 ( 图 1 ) ，使再 生 粗 骨 料各项 质量 性能 指标 合格 。 破碎处理 绥 再生粗骨料 筛分处理 图 1再 生 粗 骨 料 设计 图 巍 碗 净 浩 ( 1 ) 破 碎 处理 ：使 用 颚 式破 碎 机 将 废 旧混 凝 土 破 碎成直 径 2 0 ra m 左右 的颗 粒 ，并将 废 旧混 凝 土 中 其他 杂质 除 去 。 ( 2 ) 碾 磨处 理 ：将 破碎 的混 凝 土 块倒 在偏 心 转 筒 内旋转 ，使 其相 互碰撞 、摩 擦 、碾 磨 ，再清 除破 碎混 凝土 颗粒 表面 附着 的水 泥浆 和砂浆 。 ( 3 ) 筛 分 处 理 ：将 碾 磨 处 理 后 的 材 料 经 过 过 筛 ，除去 水泥 和砂 浆等 细小 颗粒 ，最 后 得到 试验 配 制 自密实 混凝 土 的再生粗 骨料 。 2 3配 比设计 根据 试 验 材 料 的 原 有 特 性 ，参 考 已有 自密 实 混 凝 土 的配 合 比设 计 文 献 、 、计 算 、试 配 、调 整 优化 后 ，试 验 R A S C C 1配 合 比拌合 物 的工 作 性 能 及 成型 后 试块 ( 设 计 强 度 4 5 MP a ) 的力 学 性 能 均 能满足设计要求 。再通过控 制再 生粗骨料取 代天 然 粗骨 料 聚 集 的 比例 设 计 配 合 比 ，实 验 R A S C C 2 中用再 生 粗 骨料 取 代 天然 粗 骨料 用 量 的 5 0 ，其 余材料使用量相同；实验 R A S C C 3中采用再生粗 骨 料取 代 天 然 粗 骨 料 用 量 的 1 0 0 ，根 据 再 生 粗 骨 料 的性 质 全 部 采 用 再 生 粗 骨 料 时 需 要 调 整 部 分 材 料 用 量 ，设 计 出 的 不 同 试 验 类 型 配 合 比 如 表 2。 为 了避 免 再 生 粗 骨 料 吸 水 率 大 对 水 胶 比的 影 响 ，本文 中所 涉及 的再 生粗 骨料用 于 配 制混 凝 土前 均 泡水 2 4 h并 晾 至饱 和面干 状态 。 表 2不 同 试验 类型 配 合 比 混凝 土材料用量 ( k g m ) 编号 聚羧酸( ) 缓凝剂 ( ) 水胶 比 W B 水泥 粉煤灰 水 砂 天然粗骨料 再生粗骨料 RA SC C1 3 8 5 O 1 6 5 0 l 71 0 7 6 3 0 8 9 5 O 0 O O 5 1 0 0 3 l RA S C C2 3 8 5 0 l 6 5 O 1 71 0 7 6 3 0 4 4 8 0 4 4 8 0 O 0 5 1 O O 3 1 RA SC C3 3 5 0 0 2 0 0 0 1 7 6 O 8 2 9 0 O 8 2 9 O O O 5 1 O O 3 2 2 4试 验 方法 试验 全过 程操 作 均 按 照 技 术 规程 实 行 ，按 混 凝 土结构工程施工质量验收规范 ( G B 5 0 2 0 4 ) 及 普 通混凝土拌合物性能试验方法标准( G B T 5 0 0 8 0 ) 进行试件分组和取样。按照试验要求拌制新混凝土 后 ，主要采用坍落流动度法 ( 图 2 ) 来检测再生粗骨 料配制 自密 实 混 凝 土 的 工 作 性 能 ：( 坍 落 度 筒 ) 评 价 混凝 土 的坍 落流 动度 、扩 展度 、流 下 时 问 、中边 差 ( 坍 落度 试验 中点 与边 缘之 差 ) 。 由于 自密 实 混 凝 土 没 有 相 应 的 试 验 方 法 和 标 5 6 准 ，根据 自密实 混凝 土应用 技术 规程 ( J G J T 2 8 3 2 0 1 2 ) ，所 有试 验均 参 照普通 混凝 土试 验方 法 进行 。 即在标准养护条件下 ，参照 普通混凝土力学性 能 试验方法标准 ( G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 ) 分别对 3组试样 进行 自密实混凝土 2 8 d立方体抗压强度试验和抗拉 强 度试 验 。 3 试验 结果及分 析 3 1 混凝 土拌合 物工 作性 能 按 照试 验设 计方 案对新 制 拌合 物进 行 检验 ，在 理论 研 究 水利技术监督 2 0 1 5 年第2期 图 3分别 给 出了 凌河 流域 4个典 型站 的 1 9 6 1 2 0 1 0年 ，连 续 5 0年 的年 内集 中度 变 化 特 征 ，4站 的线性趋势均显示 出年 内降雨集 中度呈下 降趋势 ， 降雨趋向在全年 内均匀分布。另外从 5年滑动平均 趋 势分 析 ，大凌 河流 域 的复兴 堡 站 、大 城 子站 和 朝 阳站变 化趋 势 基 本 一 致 ，从 1 9 6 01 9 8 5年 ，集 中 度 变化 不 大 ，但 有 缓 慢 下 降 趋 势 ，1 9 8 51 9 9 8年 集 中度 比较 高 ，之后 又进 人平 稳期 。而 小凌 河 流域 的缸窑 口站 1 9 6 0年 是 降低 趋 势 ，1 9 7 01 9 7 5年 呈 现上升 趋 势 ，之 后 数 年 间 变 化 都 较 小 ，尤 其 是 1 9 9 8年 之 后 ，趋 势 更 加 平 缓 。集 中 度 减 低 说 明 流 域 内降雨的分布趋 向均匀 ，汛 期降雨所 在 比例下 降，因非汛期降雨变化不大 ，所 以汛期降雨相对减 少 ，导 致伏 旱 的发 生 ，在大 凌河 流域 集 中度减 少 对 农 业不 是很 有利 的。 4 结 论 ( 1 ) 从 多年 平 均 降雨 量 来 看 ，凌 河 流 域 属 于 我 国半湿 润地 区 ，年 际 间降雨差 别 较 大 ，年 降雨 量 最 大 与 最 小 相 差 2 5 7 倍 ， 年 降 雨 量 由 南 向 北 从 6 0 0 ra m 逐 渐 减 少 到 4 0 0 ram，流 域 内 变 化 也 较 大 ， 相 差 1 5倍 。 ( 2 ) 流 域年 际 降雨 分 析 看 出小 凌 河 流 域 的变 差 系数 年 际 和汛期 均 大于 大凌 河流 域 ，小凌 河流 域因地域 ，气候和地形等原因，年际问的变化也 比 大 凌河 明显 ；偏 差 系数 的 变化 在 年 降雨 与汛 期 降雨 没 有 同步 ，北部 和南 部汛 期 降雨 比多年 平 均 的 汛期 降雨偏 差显 著 。 ( 3 ) 汛期 是 流域 降 雨 最 大 的 时 间 ，降 雨 约 占全 年 的 6 5 9 0 ，流 域 北 部 集 中度 高 于 南 部 ，小 凌河流域年 内降雨 的均匀程度要好于大凌河流域 ， 降 雨集 中度显 示 降雨 集 中在 7月 中旬 ，而这 种集 中 程 度在 过去 的 5 0年 中 出现 下 降趋 势 ，导 致 集 中度 降低的原因是汛期降雨的减少，而非年 内匀化 ，降 雨 量 的减少 ，对 该流 域 内 的农 业 有极 大 的影 响 ，当 地 应 制定 可靠 的抗旱 准 备 。 参考 文献 1 王绍春昆明城 市抗旱 应急供 水方 案探析 J 水利 规划 与设 计 ， 2 0 1 3 ( 0 6 ) ： 2 6 3 0 2 顾万龙 ，王纪军 ， 朱业 玉， 等淮河流域降雨量年 内分 配变化规 律分析 J 长江流域 资源与环境 ， 2 0 1 0 ，1 9 ( 0 4 ) ： 4 2 6 4 3 1 3郑红星 ，刘昌明黄河 源区径 流年 内分配变化规律研究 J 地 理科学进展 ， 2 0 0 3 ， 2 2 ( 0 6 ) ： 5 8 5 5 9 0 4张钰 ，唐颖 丰 ， 韩 克明， 等洮河流域径流年内分配变化规律 分 析 J 干旱区资源与环境 ， 2 0 1 1 ( 0 9) ： 7 1 7 4 5张录军 ，钱永甫长江流域汛期 降雨集 中程 度和洪 涝关系研 究 J 地球物理学报，2 0 0 4， 4 7 ( 0 4 ) ： 6 2 2 6 3 0 6唐亚平 ，张凯 ，张伟 ， 等 东北雨季降雨集中度和集 中期 的变化 特征 J 安徽农业科学 ， 2 0 1 0， 3 8 ( 0 2 ) ：8 0 6 8 1 1 参 苫 等黾各 甾 暑 苕 等 暑 暑 茗 苫 葛 葛 各 乏 ( 上 接 第 5 7页 ) 4 结 论 根 据试 验论 证 ， 合 理 处 理 配 比用 再 生 粗 骨 料 制 备 自密实 混凝 土 ， 由 于骨 料 的 密 度 较 小 有 利 于 提 高 流 动性 ， 其 工作 性 能 良好能够 达 到设计 目标 。 再 生粗 骨 料配 制 自密实混 凝 土 相对 于 天然 粗 骨 料 配 制 自密实 混 凝 土 力 学 性 能有 略微 差 异 ， 能 够 满 足要求符合生产使用 ， 可替代天然粗骨料制备 自密 实混凝土。使用合理的处理方法制备再生粗骨料 ， 能 够 缩小再 生 粗骨 料 与天然 骨 料 的性 能 的差 异 。 再生粗 骨料取 材 于建 筑 工 程 垃 圾 ， 在 解 决 垃 圾 处 理 和新混 凝 土 的原材 料 购置方 面 拥有 较 大 的经 济 效 益 ， 同时满 足 现代 施 工 要 求 及 社 会 对 建 筑 施 工 的 绿 色 环保 需求 ， 应该 加 大研究 推 广 。 参 考文 献 1 P R a ma n a t h a n ，1 B a s k a r ，P Mu t h u p r i y a e t a 1 P e r f o r ma n c e o f S e l f Co mp a c t i n g Co n c r e t e Co n t a i n i n g Di f f e r e n t Mi n e r a l Ad mi x t u r e s J K S C Ej o u r n a l o f c i v i l e n g i n e e r i n g ，2 0 1 3 ，1 7 ( 0 2 ) ： 4 6 5 - 4 7 2 2 J G J T 2 4 0 2 0 1 1再生骨料应用技术 规程 S 北京 ： 中 国建 筑工 业 出版 社 ， 2 0 l 1 3 肖建庄 ，李佳彬 ，兰 阳再生 混凝土技 术研究最 新进展与 评述 J 混凝 土， 2 0 0 3 ( 1 0 ) ：1 7 - 2 0 4C E C S 2 0 7 ： 2 0 0 6高性能 混凝土应用 技术规 程 S 北 京 ： 中 国计 划 出版社 ， 2 0 0 6 5郑建岚 ，郑 惠珍 白密实 再生 混凝 土 基本 力学 性能 试 验研 究 C 第八届全 国高 强与 高性 能混 凝 土学 术交 流会 论 文集 2 0 1 2：1 5 6 - 1 6 5 6贾艳东 ， 王云洋， 孙志屏 ， 等自密实再生混凝土配合 比设计及力学 性能试验研究 J 四川建筑科学研究， 2 0 1 4 ， 4 0 ( 0 1 ) ： 2 4 1 - 2 4 4 7池漪 再生骨料混凝 土高 强高性 能化 途径及 其性能研 究 D 中南大学 ， 2 0 0 7 8 Z n r a n J u r e Gr d i c ，G o r d a n a A T o p l i e i e - C u r c i c ，I v a MD e s p o t o v i c e t a l P r o p e r t i e s o f s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e p r e p a r e d wi t h c o a r s e r e c y c l e d c o n c r e t e a g g r e g a t e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g MA T E RI AI S，2 0 1 0，2 4( 0 7)：1 1 2 9 1 1 3 3 9 张亚梅 ，秦鸿根 ， 孙伟 ，郝东明 ，宁钟 再生混凝土配合比设计 初探 J 混凝 土与水泥制 品， 2 0 0 2 ( 0 1 ) ： 7 - 9 1 O 秦 中伏 ，孙楠楠 ， 温 海珍 ， 等再 生骨料混凝 土的应 用现状 与 研究进展 J 材料导报 ， 2 0 1 3， 2 7 ( 2 3 ) ：1 4 2 1 4 6 6l