再生骨料制备C20无砂混凝土的试验研究.pdf

2 0 1 4 年 第 7期 (总 第 2 9 7 期 ) Nu mb e r 7 in 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 7 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY 再生骨料制备 C 2 0无砂混凝土的试验研究 左文銮 ，魏勇，范建峰 ，陈雷 ( 南通众润混凝土有限公司 利废技术开发中心，江苏 南通 2 2 6 6 0 0 ) 摘要： 主要以废弃混凝土制得再生骨料 ， 通过试验研究不同水胶比， 不同颗粒级配的再生骨料制备的无砂 昆 凝土的力学性能， 透 水性能， 抗冻性能。 试验结果表明由再生骨料制备的 C 2 0 无砂混凝土的性能和水胶比及再生骨料的级配相关 ， 其强度满足一般道路 基层的需求， 透水性能和抗冻性能 良好。 关键词： 再生骨料 ；无砂混凝土 ；试验研究 中图分类号 ： T U 5 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 4 ) 0 7 0 1 5 2 0 4 E x p e r i me n t a l s t u d y o n C 2 0 n o - f i n e s p e r v i o u s c on c r e t e m a d e b y r e c y c l e d a g g r e g a t e ZUO W e n l u a n， WEIYo ng， F AN J i a n f e n g， CHEN Le i ( Re c y c l i n gT e c h n o l o g yDe v e l o p me n t C e n t e r ， Na n t o n gZ h o n g r u nC o n c r e t eC o ， L t d， Na n t o n g 2 2 6 6 0 0 ， Ch i n a ) Abs t r a c t ： Th e c o n c r e t e ma i n l y ma d e of r e c y c l e d a g g r e g a t e t h r o u g h t he e x pe r i me n t s t o r e s e a r c h t he me c h a ni c s pe r f o r ma n c e， the wa t e r - p r o of pe r f o r ma n c e a nd t h e an t i f r e e z e pe r f o rm a n c e o f t h e r e c y c l e d c o n c r e t e u n d e r the d i ffe r e n t wa t e r c e me n t r a t i o a n d the d i f f e r e nt p a r t i c l e s i z e d i s t r i b u t i o n o f the r e c yc l e d a g g r e g a t e Th e r e s u l t s h owe d tha t the pe r f o r ma n c e o f t h e r e c y c l e d c o nc r e t e wa s a bo ut t o the wa t e r c e me n t r a t i o a n dthe d i ff e r e n t p a r t i c l e s i z ed i s t r i b u t i o n o f the r e c y c l e da g gre g a t e ， a n di t me t t h en e e d s o f the g e n e r a l r o a db a s e o ni t s s t r e n g t h， i t a l s o h a s g o o d wa t e r p r o o f p e r f o rm a n c e an d a n t i fre e z e p e r f o rm a n c e Key wor ds ： r e c y c l e d a g gre g a t e； n o fin e s c o n c r e t e； e x p e rime n t a l s t ud y 0 引言 随着城市化进程 的加快 ， 城 中村改造 、 拆I 临 拆违 、 旧城 改造等工程实施步伐加快 1】 ， 产生大量的建筑垃圾。 我国每 年产生废弃混凝土约 5 4 x l O s t ， 但是我国对建筑垃圾 的再 生利用却不到 5 阁 无砂混凝土 ， 又称透水混凝土或多孔混凝土 ， 它不 含 或少含细集 料 ， 由水 泥 ， 粗骨料和水拌和制成 3 1 ， 是一种 由 水泥浆体包裹粗骨料形成的一种蜂窝状结构 。 无砂混凝土 是一种让雨水导人地下 ， 补充地下水 的生态混凝 土 ， 是典 型的功能型绿色混凝土 。 本研究是将废弃混凝土制成再生骨料， 利用再生骨料 制备无砂混凝土 ， 通过不同水胶 比， 不同颗粒级配研究再 生无砂混凝土的力学性能 ， 透水性能 ， 抗冻性能。 即可解决 废弃垃圾的环境问题， 又为无砂混凝土的制备提供了一条 新的思路， 有很好的借鉴和参考意义。 1 原材料及方法 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥 ： 采用磊达水泥厂生产的 P 04 2 5 级水泥 ， 其 部分性能如表 1 所示 。 ( 2 ) 粉煤灰 ： 采用南通华锦粉煤灰开发有 限公 司生产 的 I I 级粉煤灰 ， 其品质如表 2 所示。 ( 3 ) 再生骨料 表 1 磊达水泥厂水泥部分性能指标 表 2 粉煤灰品质 本试验 中的再生骨料源于当地拆 迁房屋 的废弃混凝 收稿 日期 ：2 叭4 _ J 0 1 _ o 4 1 5 2 土。 为了使制得的再生骨料更干净， 利用率更高， 试验先将 大块的废弃混凝土进行人工粗破碎后除去钢筋 ， 木块等明 显杂质 ， 进行磁选后 ， 放人 电阻炉 ， 在温度为 5 0 0左 右煅 烧 3 0 r a i n ， 而后用颚式破碎机破碎 ， 破碎后进行磁选后筛 分， 首先过 3 1 5 mm筛 ， 过筛后的级配记为 5 3 1 5 mm， 在 筛下取一部分过 2 0 mm筛， 过筛后的级配记为 5 2 0 m i l l ， 再取部分筛下过 1 0 r l l l n筛 ， 过筛后的级配记为 5 1 0 m n l 。 试验 中骨料的三种级配见图 1 ， 2 ， 3 。 士 臁 1 0 0 8 0 6 0 撰 硼 ； 4 0 2O 0 撰 士 筛孔尺寸 ram 图 1 5 3 1 5 mm再生骨料级配 2 6 5 l 9 0 1 6 0 9 5 4 7 5 2- 3 6 筛 孔尺 寸 mm 图 2 5 2 0 mm再生骨料级配 筛 孔尺 寸 mm 图 3 5 2 0 mm再生骨料级配 再生骨料 的性能检测主要参照 J T G E 4 2 -2 0 0 5 t ， 此处 的骨料制备好后未进行最终筛分的骨料， 测得的具体数据 见表 3 。 表 3 再生骨料的物理力学性能指标 1 2主要 试 验 方 法 1 2 1 无砂混凝 土的制备 混凝土的拌和制作参照规范 D L T 5 4 3 3 -2 0 0 9 ( 水工 碾压混凝土试验规程 I q 。 1 2 2 抗折和抗压强度 抗折强度试样的尺寸为 1 5 0 mm 1 5 0 mmx 4 0 0 mm， 抗 压强度试样尺寸为 1 5 0 mmx l 5 0 m mx l 5 0 mm， 抗折和抗 压 强度 的检测参照规范 J T G E 3 0 2 0 0 5 公路工程水泥和混 凝土试验规程 。 1 2 - 3 连通孔隙率的测定 检测试件成 型尺寸为 1 0 0 mmx l O 0 m mx l 0 0 ra i n 。 将成 型好 的试块放入养护室 中进行养护 ， 保证有一定的强度 ， 然后测定连通孔隙率 。 测试前 ， 试块先在水 中浸泡 2 h ， 试 块用细线绑好 ， 放入水 中， 称水中质量 8 ， 取 出试块 ， 表面擦 干， 称在空气中的质量， 按式( 1 ) 计算连通孔隙率。 p - ( 1 - ： ) 1 0 0 ( 1 ) 式 中： p 试件的连通孔隙率 ， ； m 。 试件饱和面干状态下的质量 ， k g ； m 厂试件在水中的质量 ， k g ； 试件 的外观体积 ， m， 。 1 2 4 透水系数的测定 成型尺寸为 1 0 0 mm x l O 0 m mx l 0 0 m m。 将成型养护后 的试件浸泡 2 4 h 后 ， 用凡士林 和薄膜封住侧面 ， 保证水 的 径 向流通 1 ， 通过单位时 间内透过试块 的水量计算透水系 数 ， 按式( 2 ) 计算。 = ( 2 ) 式 中： 幻透水系数 ， m m s ； p 测试时间内流过试块的水量 ， m m， ； A 试样的面积 ， mm ； 卜一 测试时间 ， s 。 1 2 5 抗冻性能 试样的制备尺寸是 1 0 0 m mx l 0 0 mmx l O 0 mm。 试验采 用慢冻法 ， 更符合实际冻融状态。 测试抗冻性能前在养护 室里养护至有一定强度， 再生骨料无砂混凝土的抗冻等级以 同时满足再生骨料透水混凝土 的强度损失率不超过 2 5 和 质量损失率不超过 5 的最大冻融循环次数来表示。 2 试验结果及分析 试验选取 三种水 胶 比( 0 2 5 ， 0 3 ， 0 3 5 ) ， 三种再生骨料 级配( 5 1 0 mm， 5 2 0 m m， 5 3 1 5 m m) ， 三种 集胶 比( 1 ： 4 0 ， 1 ： 4 4 ， 1 ： 4 8 ) ， 为增加拌合物 的流动性 同时节约成 本 ， 试验 中固定粉煤灰掺量为胶凝材料的 2 5 ， 通过正交表设计试 验， 具体配合比见表 4 。 表 4 试验各组组分配比 1 5 3 2 1 力学性能及影响因素 不同水胶 比下各级配 的抗折及抗压强度见表 5 ， 6 。 表 5 不同水胶比下各级配的 2 8 d抗折强度 表 6 不同水胶 比下各级配的 2 8 d抗压强度 由以上分析可知 ， 再生无砂 昆 凝土的抗折强度和抗压 强度 随着水胶 比的增大而增大 ， 这与普通混凝土强度随着 水胶 比的增大而减小 似乎相违背 ， 其实并不矛盾 ， 这 主要 是因为无砂混凝土 中不用砂子 ， 混凝土强度的高低取决于 水泥浆体包裹骨料 的程度 ， 当水胶 比较小时 ， 无砂 混凝 土 比较干硬 ， 水泥浆体太少 ， 根本无法包裹骨料 ， 所 以强度较 低 。 随着水胶 比的增大 ， 水 泥浆体越来越 多 ， 逐渐包裹 骨 料 ， 从而提高混凝土强度 。 有表 中数据可以推测 ， 如果水胶 比继续增大， 强度增长将停止进而可能降低， 这就又与普 通混凝土一致 了。 对于颗粒级配而言 ， 有表 中数据可知 ， 无砂混凝土 的 强度与再生骨料的粒径有关 ， 粒径太小， 强度偏低， 因为此 时骨料 中小石子较多 ， 骨料之间的接触点较 少 ， 形 成骨架 的能力较差 ， 从而影响混凝土 的强度 。 当级配为 5 2 0 m n 3 和 5 3 1 5 mm时 ， 骨料 中大小颗粒互相填充形成骨架支撑 日 山 宝 骥 辖 O 2 5 0 3 O 0 3 5 水胶 比 图 4 不 同水胶E 下各级配的无砂混凝土的 2 8 d抗折强度 3 O 2 5 2 0 誉 警 1 5 1 0 5 0 0 3 0 0 3 5 水胶 比 图 5 不同水胶比下各级配的无砂混凝土的 2 8 d 抗压强度 能力强 ， 所 以混凝土的强度高。 但从表中也可看 出， 骨料 的 粒径也不宜太大 ， 表中 5 3 1 5 mm级配的混凝土的强度 比 5 2 0 mm的略微提高 ， 骨料粒径太大 ， 空隙较多 ， 相应强度 也会降低。 2 2 透水性能及其影响因素 本试验 中再生无砂混凝土 的透水性能 主要通 过连通 孔隙率和透水系数来表征。 不 同水胶 比下各级配的透水性 能数据见表 7 。 表 7 不 同水胶比下各级配的连通子 L 隙率和透水系数 水 胶 比 图 6 不同水胶 比下不同颗粒级配无砂混凝土的连通孔隙率 l 5 4 苗 E 吕 籁 蝴 水胶 比 图 7 不同水胶比下不同颗粒级配无砂混凝土的透水系数 0 5 0 5 0 5 0 5 0 3 3 2 2 1 1 0 由表 7 、 图 6 、 7 可 以看出 ， 随着水胶 比的增大 ， 连通孔 隙率和透水系数逐渐减小 ， 当水胶 比超过 0 3 后 ， 较小幅度 较小 ， 两者较为接近。 其原 因是 当水胶 比较小时 ， 骨料并没 有被水 泥浆充分包裹 ， 孔隙较多。 随着水胶 比的增大 ， 水泥 浆体更充分地包裹骨料， 使得结构密实， 从而孔隙率减小。 当包裹的水泥浆到一定程度后， 密实结构逐渐稳定 ， 其孔 隙率变化幅度小。 从颗粒级配的角度来看 ， 当骨料中细颗 粒较 多时 ， 结构疏散 ， 从而孔隙率较大 ， 透水性能好 。 当级 配中有大有小互相搭配时 ， 结构 比较致密 ， 孑 L 隙率较小 ， 透 水性能差。 当大颗粒较多时 ， 除去被小石子填充 的间隙 ， 大 石子过剩， 孔隙率又逐渐增大， 透水系数又变大。 从前述强度 方面也 可以得到验证 ， 强度越高 ， 孔 隙率 越小 ， 结构越致密 ， 透水性能就越差。 2 3 抗冻性能及其影响因素 不同水胶比和不同级配的质量损失率和强度损失率 见表 8 、 9 。 表 8不同水胶比下的质量损失率和强度损失率 由表 8很容 易看 出 ， 随着 水胶 比的增 大 ， 再生 无 砂 混凝 土 的耐 冻融次 数得到 提高 。 水胶 比为 0 2 5 时 ， 冻融 5 次后 的强度 损失就超过一半 ， 而水胶 比为 0 3 5 时 ， 冻融 2 5 次 后质量损 失为 1 4 ， 强度损 失为 2 1 2 4 。 说 明 ， 水 胶 比越大 ， 再生 无砂 混凝土 的抵 抗冰 胀能 力越 强 ， 抗冻 性 能越好 。 从表 9中分析可知 ， 再生无砂混凝土的抗 冻性能与骨 料 的致密程度直接相关 。 试 验中 5 3 1 5 mm级配的石子大 小相互搭配， 比较致密， 其抗冻性能相对较好， 而 5 1 0 n l l r l 的石子级配 的小颗粒 多 ， 点接触 面小 ， 空 隙较多 ， 比较 疏 散 ， 其抗冻性能较差 。 3结论 ( 1 ) 再生 骨料制备的无砂混凝土的抗折和抗压强度 随 着水胶 比的增大而增大 ， 骨料被水泥浆包裹得越充分 ， 强度 越高。 骨料级配间相互搭配越致密， 强度越高。 实验中水胶 比为 0 3 5 强度较高 ， 5 2 0 m m 和 5 3 1 5 mm的再生无砂混 凝土的强度 明显高于 5 1 0 i n n l 级配的混凝土。 试验中再生 无砂混凝土 的抗折强度最高达 3 7 MP a ， 抗压强度最高为 2 3 6 MP a ， 利用再生 骨料制备无砂混凝 土完全可行 ， 可 以 在道路基层中使用。 ( 2 ) 试验中再生无砂混凝土的连通孔隙率在 1 6 2 5 范围内， 通水系数都超过 1 0 mm s ， 完全满足透水性要求。 水胶比越大， 连通孔隙率越小， 透水性能越差。 骨料级配越 致密 ， 透水性能越差 。 无砂混凝土的强度和孔隙率成反 比， 透水系数和孔隙率成正比。 ( 3 ) 随着水胶 比的增大 ， 再生无砂混 凝土的耐冻融 次 数得到提高 。 骨料级配越致密 ， 抗冻性能越好 。 参考文献 【 1 聂品 再生骨料 透水混凝土的路用性能研究【 D1 华北水利水电 学院 。 2 0 1 2 【 2 建筑垃圾资源化大有可为 J J 中国资源综合利用， 2 0 0 9 ( 9 ) ： 1 0 1 1 3 徐芬莲， 赵晚群， 等C 2 0 露骨透水混凝土的研制及工程应用【 J 1 混凝土， 2 0 1 3 ( 9 ) ： 1 4 0 1 4 3 4 石云兴 奥运公园露骨料透水路面的混凝土施工技术 混凝 土 ， 2 0 0 8 ( 7 ) ： 1 0 3 1 0 5 【 5 】J T G E 4 2 2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规程 s 1 北京 ： 人民交通出版 社 ， 2 0 0 5 【 6 】D L T 5 4 3 3 2 0 0 9 ， 水工碾压混凝土试验规程 s 】 E 京： 中国电力 出版社 ， 2 0 0 9 【 7 】 J T G E 3 0 2 0 0 5 ， 公路工程水泥和混凝土试验规程 s 】 京： 人民 交通出版社 ， 2 0 0 5 【 8 】朱炯 ， 孙琦 ， 等 多孔混凝土的制备 工艺研究 混凝土 ， 2 0 1 3 ( 9 ) ： 1 3 7 1 3 9 作者简介： 联系地址 ： 联系电话 左文銮( 1 9 8 7 一 ) ， 女 ， 硕士， 专业： 无机非金属材料。 江苏省南通市海安经济开发区花园大道 8 8 号 南通 众润混凝土有限公司( 2 2 6 6 0 0 ) 1 5 9 62 7 4 2 5 60 1 55