再生保温混凝土抗压和抗折试验研究.pdf

2 0 1 3 年 第 1 2期 (总 第 2 9 0期 ) Nu mbe r 1 2 i n 2 01 3( To t a l No2 9 0) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THEORET I CAL RESEARC H 再生保温混凝土抗压和抗折试验研究 许家文 ，刘元珍 ，李珠 ，王文靖 ( 太原理工大学 建筑与土木工程学院，山西 太原 0 3 0 0 2 4 ) 摘要： 再生保温混凝土是采用再生粗骨料 、 保温轻骨料玻化微珠配制而成的新型混凝土材料 。 为了研究不同比例的再生粗骨 料对再生保温混凝土力学性能的影响 ， 设计了 5 种不同再生粗骨料的配合比进行试验 ， 对其结果进行对 比， 分析再生粗骨料取代 率对其抗压和抗折性能的定量规律影响。 试验结果表明： 再生粗骨料 的不同取代率对其抗压和抗折强度的影响很大， 当再生粗骨 料的取代率为 3 0 时， 再生保温混凝土和普通混凝土的抗压和抗折强度接近。 关键词： 再生粗骨料取代率 ；保温材料 ；混凝土；轴心抗压强度 ；导热系数 中图分类号： T U5 2 8 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 - 0 0 3 8 0 3 S t u d y O N t h e c o m p r e s s i v e a n d f l e x ur a l s t r e n g t h o f r e c y c l e d a g g r e g a t e t h e r ma l i n s ul a t i o n c on c r e t e XUJ i a w e n ， L I UY u a n z h e n ， L I Z h u ， W A N GWe m g ( C o l l e g e o f Ar c h i t e c t u r e a n dCi v i l E n g i n e e ri n g， Ta i y u a nUn i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y， T a i y u a n 0 3 0 0 2 4， C h i n a ) Abs t r a c t ： Re c y c l e d a g g r e g a t e t h e r ma l i ns u l a t i o n c o n c r e t e i s a n e w k i nd o fc o nc r e t e ma t e ria l wh i c h a d o p t s r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e a n d t he r ma l i n s ul a t i o n gl a z e d h o l l o w b e a d c o n c r e t e I n o r d e r t o s t ud y t he i n flu e n c e o f d i f f e r e n t p r o p o r t i o ns o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre ga t e s o n t h e me c h a n i c a l p r o p e rty o fr e c y c l e d a g g r e g a t e t h e r ma l i n s ul a t i o n c o nc r e t e， fi ve ki n d s of t e s t a r e d e s i g n e d de p e n d i ng o n t he d i ffe r e n t p r o p o r t i o n o f r e c yc l e d c o a r s e a g gre g a t e s By c o mp a r i n g wi t h t he t e s t r e s u l t ， t h e i nfl ue n c e d e g r e e o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e s o n c o mp r e s s i v e p r o p e r - t y a nd fle xu r a l pr o pe r t y c a n b e an a l y z e d I t i n d i c a t e s t ha t t h e p r o p o rti o n o f r e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e s ha s gre a t e ffe c t o n c o mp r e s s i ve p r o p e r t y a n d fle x u r a l p r o p e r t y， wh i c h i s a p pr oa c h t o t h e e f f e c t o f n a t u r a l c o n c r e t e， whe n t h e r e p l a c e me n t o fr e c y c l e d c o a r s e a g gre g a t e i s 3 0 Key wor ds： r e p l a c e me n t r a t eo f r e c yc l e dc o a r s ea g gre ga t e s ； t h e rm a l i n s u l a t i o nma t e r i a l ； c o nc r e t e ； a x i a l c o mp r e s s i v e； t h e r ma l c o n d u c t i v i t y 0 引 言 再生混凝土 ( 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 AC) 是指 将废弃的混凝土块经过破碎 、 清洗 、 分级后 ， 按一定 比例与 级 配混合 ， 部分或者全部代替砂石等天然粗骨料 ， 再加入 水泥 、 水等配合而成的混凝土 。 美国 、 日本和欧洲等一些发 达国家 早在二 战之后就开始研究废弃混凝土 的再利用问 题 ， 主要进行 了再生骨料和再生混凝土的基本力学性能研 究 ， 并取得一定成果 。 近年来 ， 我国一些专家和学者也对 此方面进行 了研究 。 肖建庄等l 7 l对再生混凝 土的抗压性 能研究 ， 表明再生混凝土 的破坏模式和普通 混凝土一致 ， 均为再生粗骨料与水泥浆界 面的黏结破坏。 再生7 昆 凝 土与 普通混凝土和玻化微珠 保温混凝土l8 _ q 相 比， 其保温性能 差 、 强度低 ， 按 比例加入玻化微珠保温材料和 S i O 等纳米 材料可以弥补再生混凝土保温性能差和强度低的不足。 再生保温混凝土( R e c y c l e d Ag gre g a t e T h e r ma l I n s u l a t i o n C o n c r e t e ， R A I C ) 是将废弃混凝土经过破碎 、 筛分 、 清洗 、 按 比例配合后加入一定 比例 的玻化微珠保温材料而形成 的 一 种新型混凝土。 再生保温混凝土由于其 自重轻， 减少 了各 收 稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 6 - 0 4 基金项目：教育部高等院校博十点基金资助( 2 0 1 0 1 4 0 2 1 2 0 0 0 7 ) 3 8 种材料 的用量 ， 因此降低 了其造价 ； 加入玻化微珠无机保 温材料 ， 解决 了再生混凝土保温性能差的难题 ； 又由于其 绿色环保 ， 解决 了我 国废弃混凝土的堆放 问题 ， 符合我 所倡导的建筑节能和绿色建筑等要求 。 由于再生混凝土制 造成本较高 ， 因此在市场上不易推广。 研究表明 ， 再生混凝 土和玻化微珠保温材料结合 ，更能实现其功能多样化 ， 更 能实现其使用价值 ， 是再生混凝土发展 的一个方向。 1 试 验 设 计 1 1 试验 原材料 水泥为 P 04 2 5 级水泥 ； 砂为普通中砂 ； 所用水都为 F 1 来水 ； 外加剂为山两省某厂家生产的聚羧酸高效减水剂 ； 天 然粗骨料为连续级配的天然碎石， 粒径为 6 3 2 m m， 连续级 配； 再生粗骨料为太原市某拆迁居民楼废弃混凝土破碎 、 筛 分而成 ， 粒径为 8 3 0 mm， 连续级配 ， 其基本性能如表 1 ； 保温 材料为某公司生产的玻化微珠保温材料， 其基本lI生 能如表 2 。 1 2再 生保 温混 凝 土 的 配合 比 定义再生粗骨料 的取代率 r 为再生保 温混凝 土 中再 生粗骨料 与全部粗骨料的质量之比。 本试验考虑了五种再 表 2核心 混凝 土 的抗 压强 度相 对值 的拟 合 结果 塑 鱼些 垡 堡 ： 二次 一 = _ 6 1 1 0 - 5N 2 + 2 6 1 0 - 3 N + 0 9 6 5 0 8 8 1 6 P 1 ， c tc 三次 L = 一 1 2 1 0 N 3 + 1 5 x I O - W2 6 1 0 - 3 N + 1 0 1 0 9 4 2 6 J c 二 ： 次 = 3 9 1 0 5 N 2 8 7 1 0 - 3 N + 0 9 3 7 0 6 8 1 5 P 2 ，c 三次 = 一 1 4 1 0 - 6 N 2 9 1 0 - 4 N z 一 2 1 0 - 2 N + 0 9 9 3 0 9 0 3 6 二次 = 7 6 1 0 N 2 - 5 7 1 0 3 N + 0 9 7 6 0 7 7 6 6 H 1 _， c c 三次 = 一 6 2 x 1 0 - 7 N 3 + 1 2 x 1 0 4 W - l x l 0 - 2 N + I 0 0 9 0 9 4 J c c 二次 )_ = 2 4 i 0 - s 一 7 5 1 0 - 3 N + 0 9 0 6 0 7 2 2 9 H2 ，。 三 ： 次 詈 一 = 一 1 9 1 0 4 N 3 + 3 5 1 0 4 N 2 - 2 1 1 0 - 2 N + 0 9 7 9 0 9 4 1 7 关系可采用三次多项式来描述 。 对混凝 土强度损伤的三次多项式模型进行分析 ， 在冻 融初期 ， 相对强度下降速度较快 ； 在冻融循环 2 0 - 4 0 次时 ， 相对 强度 下降开始减缓 ， 甚至不再下降 ， 呈现出“ 平 台” 现 象 ； 随着冻融循环次 数的进一步增加 ， 到 1 0 0次以后 ， 相对 强度 的下降速度又开始重新增大 ， 混凝土强度下降到初始 强度的 4 0 以下 ， 强度损失严重 ， 混凝土试件严重破坏 。 3结 论 通过对不 同配合 比的约束混凝土柱进行冻 融循环试 验 ， 根据约束混凝 土冻融后单轴加载试验结果 ， 分析荷载一 位移 曲线和应力应变 曲线可 以得出如下结论 ： ( 1 ) 随着 冻融 次数的增加 ， 约束混凝土 的极 限荷载峰 值逐渐向下 向右推移 ， 极 限荷载降低 ， 延性提高 ， 极 限承载 力经历冻融初期 陡降 ， 冻融 中期平 缓 ， 冻融后期再次陡降 三个 阶段 ， 呈现 出明显的平 台阶段 。 冻融循环 1 2 0 次时 ， 极 限承载力降低约 5 0 ， 但延性相对提高 2 3 倍 。 ( 2 ) 水灰 比相 同条件下 ， 掺量为 1 5 粉煤灰的约束混凝 土柱承载力小于不掺粉煤灰 的混凝土柱 ， 平均降低约 3 0 4 0 ， 可见掺量 1 5 的粉煤灰并不能改善其抗冻性性能。 ( 3 ) 粉煤灰掺量相同时， 水灰比越高， 极限承载力越大。 掺 1 5 粉煤灰时宜采用高水灰 比。 不掺粉煤灰时 ， 随着循环 次数增加 ， 极 限承载力 随水 灰 比变化规律 不明显 ， 总体上 宜采用低水灰 比。 ( 4 ) 约束核心混 凝土 的相对 强度 回归分析表 明 ， 在 冻 上接 第 4 0页 6 】王军强 ， 陈年和 ， 蒲琪 再生混凝土强度和耐久性能试验 J 】 混凝 土 ， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 5 3 5 6 7 肖建庄 ， 范玉辉 ， 林壮斌 再生细骨料混凝土抗压强度试验 建 筑科学与工程学报 ， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 2 6 2 9 8 8 张泽平， 董彦莉， 李珠玻化微珠保温混凝土试验研究 J 】 _ 新型建 筑材料， 2 0 0 7 ( 1 1 ) ： 7 3 7 5 【 9 】 张泽平 ， 董彦莉， 李珠， 等玻化微珠保温混凝土正交试验研究l J 1 混凝土， 2 0 0 7 ( 1 2 ) ： 4 2 5 7 融腐蚀条件下 ， 混凝土强度冻融损伤模型用三次多项式来 描述 比较符合试验结果 ， 能够体现出下降过程 中的“ 平 台” 现象 ， 可对冻融腐蚀环境下约束 混凝土抗冻性能进行定量 预测 。 参考文献 ： 【 1 】 张土萍， 邓敏 ， 唐明述 混凝土冻融循环破坏研究进展 材料科 学与工程学报 ， 2 0 0 8 ， 2 6 ( 6 ) ： 9 9 0 9 9 4 2 方琮 昆 凝土在试验室条件下冻融破坏的特点 J 混凝土与水泥 制品 ， 2 0 0 3 ( 4 ) ： 1 8 2 0 3 商ll不lJ 巾 ， 宋玉普 ， 覃丽坤普通混凝土冻融循环后 混凝土与水泥制品 ， 2 0 0 5 ： 9 - 1 1 【4 覃丽坤 ， 宋玉普 ， 陈浩然 ， 等 冻融循环对混凝土力学性能的影 响 岩石力学与工程学 ， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 1 ) ： 5 0 4 8 5 0 5 3 【 5 邹超英 ， 赵娟 ， 梁锋 ， 等 冻融作用后混凝土力学性能的衰减规 律l J 1 建筑结构学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 1 ) ： 1 1 7 1 3 8 【 6 】李家正 ， 周世华 ， 石妍 冻触循环过程中混凝- 1 1 的劣化研究 长江科学院院报， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 1 0 ) ： 1 7 1 1 7 4 7 】 何世钦 ， 贡金鑫 ， 等锈蚀与冻融循环下钢筋与混凝土黏结退化 性能【 J J 水力发电学报 ， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 2 ) ： 6 1 6 5 8 P O WE R S T C T h e m e c h a n i s ms o f f r o s t a c t i o n i n c o n c r e t e ( D u r a b i l i l y o f C o n c r e t e ， S P 一 8 ) R J D e t r o i t ： A C I ， 1 9 6 5 ： 4 2 4 7 9 张海燕 昆凝土的抗冻融破坏试验研究l J 1 西北水资源与水工 程 ， 2 0 0 1 ， 1 2 ( 1 ) ： 4 9 5 2 【 1 0 】 幕儒 冻融循环与外部弯曲应力 、 盐溶液复合作用下混凝土的 耐久性与寿命预测 D 南京： 东南大学， 2 0 0 0 1 1 范沈抚 掺引气剂混凝土性能的研究 J ； 昆凝土与水泥制品， 1 9 9 1 ( 1 ) ： 1 1 - 1 3 【 1 2 王立成 ， 刘汉勇 ， H I WA D A K i y o s h 硅灰对轻骨料混凝土抗海水 冻融性能的影响 J _ 建筑材料学报 ， 2 0 0 5 ， 8 ( 4 ) ： 3 5 0 3 5 5 【 1 3 游有鲲 ， 缪昌文 ， 慕儒 ， 等 粉煤灰高性能混凝土的研究 J 1 混凝 土与水泥制品 ， 2 0 0 0 ， 1 0 ( 5 ) ： 1 4 1 5 【 l 4 施士升 冻融循环对混凝土力学性能的影响【 J J _土木工程学报， 1 9 9 7 ， 3 0 ( 4 ) ： 3 5 4 2 1 5 】 李平先， 赵国藩， 张雷顺 受冻融损伤混凝土与新混凝土的黏结 剪切性能试验研究 J 】 建筑结构学报 ， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 5 ) ： 1 1 1 - 1 1 7 1 6 G B T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 ， 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 标准【 s E 京， 中国建筑工业出版社 ， 2 0 0 9 作者简介 ： 方从启 ， 男 ， 副教授， 研究方向： 主要从事混凝土结构 耐久性研究 ， 桥梁工程。 联系地址： 上海市闵行区东川路 8 0 0号 上海交通大学船建木兰 楼 A 5 1 7 ( 2 0 0 2 4 0 ) 联系电话 ： 1 3 9 1 6 6 7 5 1 1 5 1 0 杨卓强 ， 刘元珍 ， 郑晓红 ， 等 玻化微珠保温混凝土泵送技术研 究与应用【J J _2 0 1 3 ( 3 ) ： 2 3 3 0 作者简介 联 系地址 联 系 电话 许家文( 1 9 9 0 一 ) ， 男， 硕士 ， 从事混凝土结构方向。 太原市迎泽西大街 7 9 号 太原理工大学迎西校区建 筑与土木工程学院( 0 3 0 0 2 4 ) 1 8 3 3 47 0 6 5 3 7 45