再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干燥收缩的影响.pdf

全国中文核心期刊 新勉 盔巍 嘲 再生骨料级配对再生混凝土 多孔砖干燥收缩的影响 胡利， 梁建国， 杨伟军， 李鹏飞 ( 长沙理工大学 土木与建筑 学院， 湖南 长沙4 1 0 1 1 4 ) 摘要 ： 对不同碎砖和细骨料含量的再生混凝土多孔砖进行干燥收缩率试验研究。 结果表明， 再生混凝土多孔砖干燥收缩率随碎 砖骨料掺量的增加而增大， 随着细骨料掺量的增加而减小。 关键词： 再生混凝土； 多孔砖； 配合比； 骨料级配； 干燥收缩 中图分类号： T U 5 2 2 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 2 4 0 4 Eff e c t o f a g g r e g a t e g r a d a ti o n o n d r y i n g s h r i n k a g e o f r e c y c l e d c o n c r e t e p e r f o r a t e d b r i c k HU L i ， L I AN G J i a n g u o ， Y A N G We u n ， L I P e n e i ( S c h o o l o f C i v i l En g i n e e rin g Ar c h i t e c t u r e ， C h a n g s h a Un i v e r s i t y o f S c i e n c e Te c h n o l o g y ， C h a n g s h a 41 01 1 4， Hu n a n， Ch i n a ) Abs t r a c t ： Th e d r y i n g s h rin k a g e o f r e c y c l e d c o n c r e t e p e r f o r a t e d b ric k wi t h d if f e r e n t c o n t e n t o f b r o k e n b ric k s a n d r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e wa s t e s t e dTh e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t t h e d ryi n g s h r i n k a g e o f r e c y c l e d c o n c r e t e p e r f o r a t e d b r i c k i n c r e a s e s wi t h t h e r a i s i n g o f b r o k e n b ri c k s c o n t e n t ，a n d d e c r e a s e s wi t h t h e r a i s i n g o f r e c y c l e d fin e a g g r e g a t e c o n t e n t Ke y wo r d s ： r e c y c l e d c o n c r e t e ： p e r f o r a t e d b r i c k ； m i x t u r e r a t i o ： a g g r e g a t e g r a d a t i o n ： d r y i n g s h ri n k a g e 0 引言 随着城镇化建设步伐的加快，我国每年因城市改造拆除 的 废旧建筑将产生大量的建筑垃圾，依照传统的方式占地堆 积处理， 不仅浪费耕地， 而且污染环境。据报道， 长沙市2 0 0 3 年房屋拆迁面积4 2 9 万m ，按每平方米产生 1 0 1 5 t 建筑 垃圾计算，加上新建房屋产生的建筑垃圾，总量超过 1 0 0 万 t ， 处理的费用更是高达 1 2 4 3 5 元h 。如何解决建筑垃圾的回 收和利用， 对我国城镇化建设有着重要的意义。 将建筑垃圾经过专业生产工艺处理后得到的再生骨料具 有强度低、 吸水率大、 材料性能变异大等特点， 再生混凝土强 度低、 离散性大、 和易性差、 干燥收缩大等特点。 目 前国内对再 生混凝土多孔砖的干缩性能研究的较少， 郑州大学刘立新等l 】 对再生碎混凝土集料多孔砖和碎砖集料多孔砖进行了 干缩性 能研究， 测得的收缩值分别为0 1 7 m m m 、 0 1 0 m m m 。 但该试 验研究中5 H i m以下的采用天然砂，废弃的细小颗粒易造成 环境的二次污染。 本研究通过改进多孔砖的生产工艺， 增大砖 的成型压力， 提高砖的密实度， 从而提高砖的强度和耐久性， 收稿 日期： 2 0 1 0 1 2 1 5 作者简介： 胡利， 男， 1 9 8 6 年生， 湖南岳阳人 ， 硕士研究生。地址： 长沙理 工大学云塘校区土木与建筑学院 8 8 7 信箱， E - ma i l ： 5 1 4 7 0 3 8 0 1 q q c o rn。 2 4 新型建筑材料 2 0 1 1 4 使得5 m m以下的再生骨料得以全部利用。 本研究将对7 种不同配合比的再生混凝土多孔砖进行干 燥收缩试验，重点研究再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干 燥收缩性能的影响。 1 再生混凝土多孔砖用骨料性能及 配合比设计 再生骨料采用长沙市区废旧建筑拆下来的混凝土块和砖 块，经砖厂细碎机破碎和人工筛分工艺后得到粒径0 5 m m 的细骨料和粒径5 1 0 m m的粗骨料。按照标准试验方法2 - 3 1 ， 得到再生骨料的基本物理性能指标见表 I 。 表 1 再生骨料的基本物理性能 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 胡利， 等： 再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干燥收缩的影响 再生骨料中细骨料、 碎砖的比例对骨料的性能有较大的 影响。为研究这些因素对再生混凝土多孔砖干燥收缩性能的 影响， 按下列规则设计多孔砖用骨料级配： ( 1 ) 细骨料含量 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 建筑用砂 规定： 级配中 4 7 5 m m方 孔筛的累计筛余应在0 1 0 ； 美国A S T M C 3 3 1 I4 规定： 9 5 m m 方孔筛的分计筛余为0 2 、 4 7 5 m m方孔筛的分计筛余为 0 1 0 。据此， 针对再生骨料的细骨料含量， 在试件设计中取 3 个水平， 即 8 5 、 9 0 、 9 5 。 本研究的骨料生产工艺( 简易破碎法) 中， 用细碎机生产 的再生骨料中细骨料含量约为 9 0 ， 细骨料含量的3 个水平 选取同时满足再生骨料生产工艺要求。 ( 2 ) 碎砖含量 实践表明， 根据被拆建筑结构形式不同， 建筑垃圾中废弃 混凝土和砖砌体的含量不同， 即用其生产的再生骨料的碎砖 含量也不同， 一般在2 5 7 5 ， 因此针对碎砖含量这个影响 因素，本研究选取碎砖含量2 5 、 5 0 、 7 5 三个水平作为本 试验多孔砖用骨料。 本试验再生混凝土多孔砖配合比如表2 所示。每立方米 再生混凝土水泥用量 5 0 0 k g ，水灰比0 7 ，粉煤灰替代率 2 0 ， 以上均根据砖厂实际生产经验确定。 其中用水量是骨料 在绝干状态下的用量， 实际生产中加水量应减去骨料中的含 水量。 配合比中每立方米再生混凝土掺入4 0 0 k g 的煤渣也是 根据砖厂实际生产经验确定的， 煤渣作为再生骨料的替代品。 表 2 再生混凝土多子 L 砖的配合 比 组砖骨细骨 水泥 水 水灰粉煤 煤渣 细砂 别料 料 ( k g m ) ( k g m ) 比 灰 ( k g m ) ( k g m ) l 2 5 9 0 5 0 0 3 5 0 O 7 2 0 4 0 0 0 2 5 O 9 0 5 O 0 3 5 0 0 7 2 0 4 0 0 0 3 7 5 9 0 5 O 0 3 5 0 0 7 2 0 4 0 0 O 4 5 O 8 5 5 0 0 3 5 0 0 7 2 0 4 0 0 O 5 5 0 9 5 5 0 0 3 5 0 0 7 2 0 4 0 0 0 6 0 4 5 5 0 0 2 5 0 O 5 2 O 0 8 5 0 7 2 5 9 O 5 O 0 3 5 0 O 7 2 O 0 O 1 5 组中只有碎砖比例和细骨料比例2 个因素水平有变 化， 其它因素水平固定， 用以考察再生骨料取代率与再生混凝 土多孔砖干缩性能的关系。其中第 1 、 2 、 3 组碎砖含量是唯一 变化因素， 其水平为 2 5 、 5 0 、 7 5 ； 第 2 、 4 、 5组细骨料含量 是唯一变化因素， 其水平为 9 0 、 8 5 、 9 5 。 第 6 组是根据杨薇薇圈 研究的 1 组配合比确定， 细骨料 全部采用天然细砂， 粗骨料全部采用碎混凝土再生骨料， 且细 砂的比例为4 5 ， 水灰比为0 5 ， 粉煤灰掺量2 0 ， 细砂含量 8 5 0 k g m 均根据刘立新等的研究确定。 本试验中粗细骨料均 为再生骨料， 该组配合比用于对比两者的研究。 第7 组用于对比砖厂实际生产中掺入煤渣对再生混凝土 多孔砖干缩性能的影响，第 1 组和第7 组有无掺入煤渣是唯 一 的不同因素。 2 再生骨料级配对再生混凝土多孔砖 干燥收缩的影响 2 1试验 方法 本试验采用长沙猛然建材有限公司生产的同一批再生混 凝土多孔砖， 尺寸为2 4 0 m m x 2 4 0 m m x 1 1 5 m m ， 自 然条件下标 准养护 2 8 d 。 按照 G B T 2 5 4 2 -2 0 0 3 砌墙砖试验方法 ， 试验过程为： ( 1 ) 取7 组配合比用砖， 每组5 块， 将测长头埋置在试件 的端面中心， 试件放置 1 d 后， 浸没在水中4 d ， 水温保持在 ( 2 0 1 ) q C ， 水面高出试件 2 0 m m以上。 ( 2 ) 将试件从水中取出， 放在铁丝网架上滴水 1 ra i n ， 用湿 布抹去表面水分， 并将测长头擦拭干净。 ( 3 ) 用电子秤称量初始质量， 再用标准杆调整收缩仪的百 分表原点( 取6 0 0 m m， 可根据实际情况取) ， 然后按标明的测 试方向立即测试试件初始长度， 记下初始百分表读数， 要求每 组试件在 1 0 ra i n内测完。 ( 4 ) 测试完成后立即将试件置于鼓风烘干箱内， 控制箱内 温度为( 5 0 1 ) ， 相对湿度用氯化钙饱和溶液控制， 放置2 4 h ， 每天从箱内取出试件测长 1 次， 直至所测数据前后2 次相 差不大于0 0 1 m m为止，以最后 2 次的平均值作为干燥后读 数， 并测其烘干质量。 2 2 试验结果及数据分析 按快速法测得试验数据见图1 。每组的试验值为5 块砖 的平均值。 0 35 ， 0 30 宣0 2 5 o 2 0 1 5 01 0 O O 5 N E W BUl L DI NG MAT ER I AL S 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 胡利， 等： 再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干燥收缩的影响 率比其它6 组的值低很多， 其原因是细骨料全部采用天然细 砂。 2 3 碎砖骨料含量对多孔砖干燥收缩率的影响 第 1 , 2 、 3 组试件的碎砖含量分别为2 5 、 5 0 、 7 5 ， 细 骨料含量均为9 0 ， 其它条件均相同， 试验结果见图2 。对 3 组试件的干燥收缩率进行线性回归统计得到砖的干燥收缩率 与碎砖含量的线性表达式为： y = O O 0 0 4 p + O 2 7 6 7 ( 1 ) 式中： 广再生混凝土多孔砖的干燥收缩率， m m m ； p 一再生骨料的碎砖含量。 图 2 碎砖骨料含量与再生混凝土多孔砖 千燥收缩率的关系 从图2 及式( 1 ) 可知， 再生混凝土多孔砖的干燥收缩率随 着碎砖骨料含量的增加而增大。式( 1 ) 中， 直线的斜率仅有 0 0 0 0 4 ， 直线接近水平线。 说明碎砖含量对再生混凝土多孔砖 干燥收缩的影响非常有限。 原因在于： 一方面随着碎砖骨料含量的增多， 再生骨料吸 水率增大， 再生混凝土多孔砖的吸水率随之增大， 多孔砖失水 后的干燥收缩率也相应增大； 另一方面， 由于配合比 设计中每 组配合比的用水量和水泥用量固定， 则碎砖含量越高， 再生骨 料吸水率越大， 实际水灰比就越小， 水泥浆体硬化后的强度越 高。 水泥浆体强度的提高增大了骨料间的粘结力， 提高了多孔 砖抵抗干燥收缩的能力， 从而减小了干缩收缩率。 试验结果表明，碎砖含量增加对干缩的增大作用是主要 因素， 但减小和增大作用基本抵消， 总体来看碎砖含量的增加 对干燥收缩的影响不大。 2 4 细骨料含量对多孔砖干燥收缩率的影响 第2 , 4 、 5 组试件细骨料含量分别为9 0 、 8 5 、 9 5 ， 碎 砖骨料含量均为5 0 ， 其它条件均相同， 试验结果见图3 。对 3 组试件的干燥收缩率进行线性回归统计得到砖的干燥收缩 率与细骨料含量的线性表达式： 一0 0 0 3 6 + 0 5 6 3 3 ( 2 ) 式中： 一再生混凝土多孔砖干燥收缩率， m m m ； 艿 一再生细骨料含量， 。 2 6 新型建筑材料 2 0 1 1 4 细 骨 料 含量 图 3 细骨料含量与多孔砖干燥收缩率的关系 式( 2 ) 和图3 表明， 再生混凝土多孔砖的干燥收缩率随着 细骨料的增加而减小，细骨料的增加可以改善再生混凝土多 孔砖的干燥收缩性能。 原因在于： 再生混凝土多孔砖的肋多且薄， 增加细骨料含 量可以有效地提高再生混凝土多孔砖的密实度，从而减小再 生混凝土的空隙， 降低再生混凝土多孔砖的吸水率， 改善多孔 砖的干燥收缩性能。 2 5 再生碎砖骨料吸水率和压碎指标对多孔砖 干燥收缩率的影响 将碎砖含量用吸水率和压碎指标替代后得到的吸水率与 干燥收缩、 压碎指标与干燥收缩的关系分别见图4 和图5 。 量 槲 嫖 H _ 吸水率 图 4 再生骨料吸水率与多孔砖干燥收缩率的关系 唇 糌 嫖 H _ 雎 砰 指 标 7 图 5 再生骨料压碎指标与多孔砖干燥 收缩率的关系 由图4 、 图5 可知， 再生混凝土多孔砖干燥收缩率随着再 生碎砖骨料的吸水率和压缩指标比例增大而增大，与再生碎 砖骨料含量对再生混凝土多孔砖干燥收缩率的影响( 见图1 ) 相似。 从图4 和图5 所形成的拟合曲线可知， 再生骨料的压缩 指标比其吸水率对干燥收缩率的影响要明显，其原因是压碎 指标更能反应采用再生骨料的混凝土多孔砖自 身内部孔隙的 大小和密实的程度。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 胡利， 等： 再生骨料级配对再生混凝土多孔砖干燥收缩的影响 2 6 细骨料种类对多孔砖干燥收缩率的影响 第6 组配合比按照杨薇薇I 研究的配合比进行， 细骨料全 部采用天然砂， 粗骨料全部采用碎混凝土再生骨料， 水灰比为 0 5 ， 粉煤灰替代率为2 0 。第6 组多孔砖的干缩率与前5 组 多孔砖的干缩率对比见图6 。 9 O 8 5 褂8 O 姆 7 5 7 O 6 5 1 2 3 4 5 组 别 图 6第 6组 与 1 5组 多 孔 砖 干 燥 收 缩 军 比 由图 6 可知： ( 1 ) 细骨料使用天然砂可以减小再生混凝土多孔砖的干 燥收缩率。 这主要是因为天然砂的吸水率远小于再生骨料， 使 该组多孑 L 砖的吸水率远小于其它各组配合比多孔砖，从而使 其干燥收缩率减小。试验结果显示，该组多孔砖的吸水率为 6 8 ， 是 7 组配合比中最小的， 证明了上面的观点。 ( 2 ) 与 1 5组中干缩最小的第5组对比， 第6 组配合比 多孔砖的干缩率仅减少了1 5 。说明细骨料全部采用再生细 骨料虽对再生混凝土多孔砖的干燥收缩造成不利影响，但影 响幅度有限。 如果能够采用合理的配合比， 如本文第5组全部 采用再生骨料的多孔砖干缩率可以接近细骨料全部采用天然 砂多孔砖的干缩率。 2 7 煤渣对多子 L 砖干燥收缩率的影响 在实际生产中， 砖厂在配合比中掺入了一定量的煤渣， 为 研究煤渣对再生混凝土多孔砖干缩性能的影响，设计了1 组 对比试验， 第 1 组掺入煤渣， 第 7 组不掺煤渣， 其它因素均相 同。 煤渣的堆积密度9 2 1 k g m ， 表观密度2 0 3 8 k g m ， 吸水率 2 0 7 ， 压碎指标 5 2 O 。 试验结果为： 第 1 组多孔砖干燥收缩率为0 2 8 m m m ， 第 7 组多孔砖干燥收缩率为0 2 9 m m m。 2 组配合比的干缩率基 本相等。 考虑到干燥收缩试验较高的离散性， 说明煤渣的掺入 对干燥收缩几乎没有影响。原因在于一方面煤渣虽然吸水率 较大， 对干燥收缩产生不利影响， 但另一方面因为煤渣较高的 吸水率降低了多孔砖的实际水灰比，提高了多孔砖中水泥浆 体的强度， 使得骨料间的粘结力增大。 2 个作用相互抵消使得 煤渣的掺入对再生混凝土多孔砖的干燥收缩影响较小。 另外， 煤渣掺量较少也是其影响较小的一个原因。 2 8 吸水率对多孔砖干燥收缩率的影响 为了研究吸水率对再生混凝土多孔砖干燥收缩率的影 响，在试验过程中分别测得再生混凝土多孔砖在水中经4 d 浸泡饱和质量 ( ， 和直到干燥收缩达到平衡时的烘干后质量 ( m 。) 。 最终按式( 3 ) 计算再生混凝土多孔砖干燥收缩过程中的 吸水率 ， 试验结果见图7 。 =( m 0 一 m1 ) m1 ( 3 ) 1 4 1 2 量 1 0 糌8 o 4 2 O l 2 3 4 5 6 7 组别 35 3O 2 5 量 20 1 5 篓 1 0 警 图 7 7组配合 比多孔砖砖 的吸水率 与干燥收缩率 从图7 可知： ( 1 ) 再生混凝土多孔砖的干燥收缩率与吸水率的变化规 律基本相同。说明再生混凝土多孔砖的吸水率是影响干燥收 缩率的一个重要因素。 ( 2 ) 再生混凝土多孔砖的干燥收缩率较普通混凝土多孔 砖大，也可归结为再生混凝土多孔砖由于其再生骨料吸水率 较大， 导致其再生混凝土多孔砖的吸水率较大。 3 结论 ( 1 ) 再生混凝土多孔砖干燥收缩率随碎砖骨料掺量的增 加而增大， 随细骨料掺量的增加而减小。 ( 2 ) 细骨料使用天然砂可以减小再生混凝土多孔砖的干 燥收缩率，细骨料全部采用再生细骨料对再生混凝土多孔砖 的干燥收缩影响幅度有限。 ( 3 ) 少量煤渣的掺入对再生混凝土多孔砖的干燥收缩几 乎没有影响。 参考文献 ： 1 】 刘立 新， 谢丽丽 ， 郝彤 再 生混凝土 多孔砖配合 比和基本性 能的 试验研究I J 】 建筑砌块与砌块建筑， 2 0 0 6( 2 ) ： 5 0 5 2 2 G B T 1 4 6 8 4 2 0 0 1 ， 建筑用砂 S 】 【 3 】 G B T 1 4 6 8 5 -2 0 0 1 ， 建筑用卵石 、 碎石 s 1 4 】 A S T M C 3 3 1 ， S t a n d a r d S p e c i fi c a t i o n f o r L i g h t w e i g h t A g g r e g a t e s f o r C o n c r e t e Ma s o n r y U n i t s S 1 5 杨薇薇再生混凝土 多孔砖 的配 合比及其物理力学性能 的研 究 D J 郑州 ： 郑州大学， 2 0 0 7 A N E W BUl L DI NG MAT ER I AL S 2 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m