再生细骨料混凝土工作性能和力学性能试验研究.pdf

2 0 1 6年 第 1期 (总 第 3 1 5期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 6( T o t a l N o 3 1 5) 混 凝 土 Co nc r e t e 实用技术 P RACTI CAL T ECHNoLoGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 6 0 1 0 3 2 再生细骨料混凝 土工作 性能和力学性 能试 验研 究 李秋义，孔哲。郭远新 ， 岳公冰，莫建 ( 青岛理工大学 蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心，山东 青岛 2 6 6 0 3 3 ) 摘要： 分别采用不同品质的 I 类 、 类和 I I I 类再生细骨料按照不同的取代率制备再生细骨料混凝土 ， 通过试验重点研究再生 细骨料的品质和取代率对不同水泥用量体系下混凝土工作性能和力学性能的影响。 研究结果表明 ， 相 比于天然河砂混凝土， 再 生细骨料混凝土拌合物的用水量明显较大， 混凝土的抗压强度也较低 ， 但 随着再生细骨料品质的提升和取代率的降低 ， 再生细骨 料混凝土的工作性能和力学性能明显得到改善， 当水泥用量为 5 0 0 k g m 且 I 类再生细骨料取代率为 2 5 时， 其混凝土的用水量 仅增加 1 2 k g m ， 抗压强度仅降低 5 4 。 最后由试验结果可以得出： 在制备低强度等级的混凝土时再生细骨料的取代率宜取到 5 0 ； 制备高强度等级的混凝土则应选取 I 类 品质 的再生细骨料 ， 且其取代率不宜大于 2 5 。 关键词 ： 再生细骨料；品质； 取代率 ； 再生混凝土； 用水量 ； 抗压强度 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 6 ) 0 1 0 1 3 1 0 6 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h o n t h e wo r k p e r f o r m a n c e a n d me c h a n i c a l p r op e r t i e s o f r e c y c l e d f i n e a g gr e g a t e c o n c r e t e L I u y j ， KO NG Z h e， GUO Yu a n x i n， YU E Go n g b i n g， MO J i a n ( C o l l a b o r a ti v e I n n o v a ti o n C e n t e r o f E n g i n e e r i n g C o n s t r u c ti o n a n d S a f e t y i n S h and o n g B l u e E c o n o m i c Z o n e ， Qi n g d a o T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y， Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3， C h i n a ) Abs t r ac t ： I t r e s p e c tiv e l y a d o p t e d d i f f e r e n t q ua l i fi e s o f r e c y c l e d f me a g g r e g a t e b y c l a s s I c l a s s I I and c l a s s I I 1 wi t h dif f e r e n t s u bs ti t u tio n r a t e t o p r e p a r e r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e c o n c r e t e a n d f o c u s e d o n the i n f l u e n c e o f q u a l i ty and s u b s ti tuti o n r a t e o f r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e o n t h e wo r k i n g p e r f o r man c e an d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e u nd e r d i f f e r e n t d os a g e o f c e me nt s y s t e m Th e r es e a r c h r e s u l t s s h o w tha t c o mpare d wi th the na t u r a l riv e r s a n d c o n c r e t e， the wa t e r c o n s u m p ti o n o f r e c yc l e d fin e a g gr e ga t e c o n c r e t e i n c r e a s e s o bv i o u s l y an d i t s c o mp r e s s i v e s t r e n g th i s l o we r ， b u t wi th the i mp r o v e me n t o f the q u a l i ty and the r e d u c e o f s u b s ti tuti o n r a t e o f r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e ， the wo r kin g pe rfo r ma n c e an d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d fi n e a ggre g a t e c o n c r e t e i mp r o v e d o bv i o u s l y W h e n the c e me n t d o s a g e o f 5 0 0 k g m and the r e p l a c e me n t r a t e o f I c l a s s i s 2 5 ， the wa mr c o ns u mp tio n o f c o n c r e t e i n c r e a s e s o n l y b y 1 2 kg m a n d the c o mp r e s s i v e s tre n g th d e c r e a s e s o n l y b y 5 4 F i na l l y f r o m the t e s t r e s u l t s we c a n o b t a i n tha t the r e p l a c e me n t r a t e o f r e c yc l e d fin e a g g r e g a t e s h o u l d b e 5 0 t o p r e p are the l o w s t r e n g th c o n c r e t e a nd the r e p l a c e me n t r a t e s ho u l d n o t b e gre a t e r tha n 2 5i n r e c y c l e d fin e a g g r e g a t e o f c l a s s I t o p r e p ar e hi g h s tre n g th c o n c r e t e K e y wo r d s： r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e； q u a l i ty ； r e p l a c e me n t r a ti o ； r e c y c l e d c o n c r e t e ； wa t e r c o n s u mp ti o n ； c o mp r e s s i v e s tr e n g th 0 引言 近年来 ， 建筑业作 为我 国国民经 济的支柱产 业之一 ， 逐渐呈现 出平稳上升态势 ， 对于推动 国民经 济增长 和社会 全面发展发挥了重要的作用 。 目前我国城市住宅除 了 面对新增城市人 口的需求之外 ， 还要 满足已经 到来 的居 民 住宅更新换代的巨大需求 ， 预计在未来对 于危 旧居 民区实 施的拆迁重建所 占的比重将会加大 。 因此， 建筑垃 圾 。 的排放量会在这样的趋势下逐年增长 ， 可再生组分 比例也会不断提高 。 然而 ， 大部分建筑垃圾未经任何处理 ， 就被运往郊外或城市周边进行简单填埋或露天堆存 ， 这样 不仅极大地浪 费了土地 和资 源 ， 还严 重地 污染 了 自然 环 境 。 所 以 ， 生产和利用建筑垃圾再生骨料对于节约资源 、 保 护环境和 实现 建筑 业 的可 持续 发 展具 有 重要 的现实 意 义 。 与天然细骨料相 比， 再 生细骨料不仅 粒形不好 、 颗粒 多棱角 ， 而且骨料表面还含有一定 数量的水泥石 ， 骨料 内 部存在着大量 的微细裂纹 ， 用手抓 、 捧 时会 有明显 的刺 痛 感 。 本试验参 照 G B f r 2 5 1 7 6 -2 0 1 0 ( 混凝土和砂浆用再 生细骨料 。 。 中的规定制备出不同品质 ( 按性能要求可分 为I 类、 I I 类和 类) 的再生细骨料， 按不同的取代率部 分或全部取代天然细骨料制 备再生细 骨料 混凝土 。 试 验按照 G B T 5 0 0 8 0 -2 0 0 2 普通 混凝土 拌合物性 能试验 方法标 准 和 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普 通混 凝土 力学性 能试验方法标准 中的试验方法 ， 测定再生 细骨料混凝 土拌合物的用水量 以及在标准养护后不 同龄期的抗压强 度 ， 研究再生细骨料的品质和取代率对混凝土工作性能和 力学性能的影响。 收稿 日期： 2 0 1 5 0 3 1 6 基 金项 目： 国家 自然科学基金资助 ( 5 1 3 7 8 2 7 0 ) ； 山东省高校优秀科研创新团队计划资助 1 31 表 3再生细骨料混凝土试验配合比 的用水量分别增加 1 1 5 、 9 8 、 9 1 ， 这是 因为大量 的水 泥浆体裹住再生细骨料， 使得再生细骨料粗糙的表面和内 部的微细裂纹得以覆盖， 大量浆体的存在提高了混凝土的 流动性 ， 从而降低 了混凝 土拌合物的用水量。 ( 2 ) 当再生细骨料 的品质一定 时， 随着水 泥用量 的降 低 和取代率的增加 ， 再生 细骨料混凝 土拌合 物的用水量也 随之增加 ， 总体呈现 出不 同程度 的上 升趋势。 当再 生细骨 料 的品质依次为 I 类 、 I I 类 、 类时 ， 其各 自再生细骨料混 凝 土 拌 合 物 的 最 大 用 水 量 分 别 达 到 1 5 6 2 、 1 6 0 3 、 1 6 7 8 m3 ，相 比较 天 然 河 砂 混 凝 土 分 别 增 加 3 8 、 6 5 、 1 1 5 ， 这是因为 品质较差的再生细骨料 内部含有大 量 的微细裂纹 、 粉体含量高 、 吸水 率大， 而品质较好的再生 细骨料粒形较好、 级配较为合理、 内部微细裂纹和粉体含 量都得以减少， 从而使得品质较好的再生细骨料在制备混 凝土时用水量较少 、 工作性较好。 ( 3 ) 当再生细骨料的取代率一定时， 随着水泥用量和 再生细骨料 品质 的降低 ， 再 生细 骨料 混 凝 土达 到 1 6 0 2 2 0 i 1 n 的坍落度时所需要 的用水量 也随之增 加 ， 总体呈 现 出不同程度 的上升趋势 ， 其 中在水 泥用量 3 0 0 m 且 再生细 骨料 品质 为类 时混凝土 用水 量达 到最 大 。 当再 1 33 表4再生细骨料混凝土的用水量和抗压强度 再生 细骨料取 代率， 0 图4水泥用量 3 0 0 k g m。 时对f - I- T _ 作性能的影响 1 3 4 再生细骨料取代率， 图5 水泥用量 4 0 0 k g m。 时对混凝土工作性能的影响 再生 细骨料 取代翠 图6水泥用量 5 0 0 k g m 。时对混凝土工作性能的影响 生细骨料的取代率依次为 2 5 、 5 0 、 7 5 、 1 0 0 时， 其各自 再生细骨料混凝 土拌合 物 的最大用水 量分别达到 1 5 8 2 、 1 6 0 3 、 1 6 4 5 、 1 6 7 8 m ， 相比较天然河砂混凝土拌合物 的用水量分别增 加 5 1 、 6 5 、 9 3 、 1 1 5 ， 即随着再 生 细骨料取代率 的增加 ， 再生细骨料混凝土拌合物 的用水量 增加 ， 这是因为再生 细骨料的品质相 比天然细骨料要 差 ， 即使再生细骨料的品质达到 I 类， 其各项性能指标也要低 于天然细骨料 ， 所以再生细骨料混凝土拌合物 的用水量要 增加 。 3 2 再生细骨料对混凝土力学性能的影响 试验测得的不同水泥用量体 系下混凝 土 2 8 d抗压 强 度 的变化情况如图 7 9 所示 。 6 0 时 室 5 0 越 馨 4 0 3 0 0 再生细骨料取代率， 图7水泥用量3 0 0 k g m。 时对混凝土力学性能的影响 图 8水泥用量 4 O O k g m 。 时对混凝土力学性能的影响 醴 出 普 再生细骨料取代率， 图 9 水泥用量5 0 0 k g m。 时对混凝土力学性能的影响 由表 4以及 图 7 9分析可知 ， 随着混凝土水泥用量 的 增加 、 再生细骨料品质 的提升 和取 代率的降低 ， 再生 细骨 料混凝土的2 8 d 抗压强度均有显著的提高， 并且早期强度 增长较快 ， 这说明细骨料的性能对混凝 土的抗压强度有着 较大的影响作用。 ( 1 ) 当水泥用 量为 3 0 0 k g m 时 ， 随着再 生细骨料取 代率的增加 ， 三种不 同品质 的再生细骨料混凝土抗压强度 均逐渐降低， 但强度降低的总体幅度较小。 当取代率为 1 0 0 时 ， I 类 、 I I 类和 I 类再生细骨料混凝土 的抗压强度 分别为3 7 8 、 3 4 5 、 3 0 6 MP a ， 三者之间强度的最大差值为 7 2 MP a ， 这说明再 生细骨料 的品质和取代率对 低强度等 级的混凝土影响效果较小 。 ( 2 ) 当水 泥用量为 4 0 0 k g m 时 ， I 类再生细骨料混凝 土的抗压强度 明显要 高于 类 和 I I I 类 再生细 骨料混凝 土， 其中在取代率为 5 0 时， 混凝土的强度最大差值达到 9 3 MP a ， I 类再生细骨料混凝土 的抗压 强度要 比 I 类再 生细骨料高 2 2 2 ， 表明高 品质 的再生细骨料各方 面性能 均接近于天然河砂， 由其制备的混凝土性能也与天然河砂 混凝 土相当。 ( 3 ) 当水泥用量 为 5 0 0 k g m 时 ， 三种不 同品质的再 生细骨料混凝土抗压强度波动 幅度较大 ， 且 随着取代率 的 增加， 抗压强度降低非常显著。 当取代率为 1 0 0 时， I 类、 I I 类 和 类再生 细骨料 混凝土 的抗压 强度分别 为 4 8 5 、 4 4 6 、 4 0 5 MP a ， 相 比较 天然河砂混 凝土分别 降低 了 2 0 1 、 2 6 5 、 3 3 3 ， 这说明再生细骨料的品质和取代率对 中高强度等级的混凝土影响作用较大， 究其原因是因为再生 细骨料 的性能要劣于天然河砂， 骨料内部存在着因损伤积累 而形成 的微细裂纹， 从而降低了混凝土的抗压强度。 4结论 ( 1 ) 相 比较天然河砂 ， 再生细骨料颗粒棱角多、 表面粗 糙且附着一定量 的水泥石 颗粒 ， 品质较差 ， 严重影 响了混 凝土 的工作性能 ， 由其制备 的混凝 土用水量较大 ， 但 在水 泥用量 5 0 0 k g m 且 I 类再生细骨料取代率为 2 5 时， 其 混凝土的用水量相 比较 天然河砂混凝土仅增加1 2 k g m ， 这表明随着再生细骨料品质 的提升 ， 再生细骨料混凝土的 工作性能将逐渐接近于天然河砂混凝土。 ( 2 ) 随着再生细骨料取代率 的增加 ， 不 同水 泥用 量的 再生混凝土的 2 8 d抗压强度均有明显的降低 ， 并且早期强 度增加较快 ， 这与再生细骨料混凝土 的有效水灰 比有关 ， 但后期强度 明显要低 于天然 河砂混 凝土 ， 其 中水 泥用 量 3 0 0 k g r n 且 I I I 类再生细骨料取代率为 1 0 0 时， 混凝土 的抗压强度相比较天然河砂混凝土降低 了 2 8 3 。 ( 3 ) 对于制备低强度等级的混凝土 ， 由于再生细骨料 的品质对混凝土的性能影响较小， 而当其取代率大于5 0 时， 混凝土的用水量和抗压强度波动幅度较大， 故其取代 率不宜大于 5 0 。 ( 4 ) 对于制备高强度等级的混凝土， 再生细骨料的品质 和取代率对混凝土的用水量和抗压强度影响非常显著， 故应 选取 I 类品质的再生细骨料 ， 且其取代率不宜大于2 5 。 1 35