再生细骨料混凝土抗压强度试验.pdf

第 2 8卷 第 4期 2 0 1 1年 1 2月 建筑科 学与 J o u r n a l 0 f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d Ci v i l En g i n e e r i n g Vo 1 2 8 NO 4 De c 2 O1 1 文章 编号 ： 1 6 7 3 2 0 4 9 ( 2 0 1 1 ) 0 4 0 0 2 6 0 4 0 再 生细 骨料 混凝 土抗压 强度试 验 肖建庄 ， 范玉辉 ， 林壮斌 ( 1 同济大学 建筑工程 系 ， 上海 2 0 0 0 9 2 ；2 同济大学 先进土木工程 材料 教育部重点实验室 ， 上 海 2 0 0 0 9 2 ) 摘要 ： 通 过 立方体 抗压 强度 试验 ， 研 究 了再 生细 骨料 取 代 率对再 生 混凝 土抗压 强度 的影 响 。结 果表 明： 当再生细骨料取代率小于 3 O 时， 再 生细骨料对再生混凝土的抗压强度影响不大； 当再 生细骨 料取 代 率 大于 3 0 时 ， 再 生 混凝 土的抗 压 强度 明显 降低 ； 当再 生 细 骨料 取 代 率 为 1 0 0 时 ， 再 生混 凝土的抗压强度只达到普通混凝 土抗压强度 的 6 1 ； 掺入再生细骨料后 ， 再生混凝 土抗压强度的 离散性变化较大， 当再生细骨料取代率在 0 1 0 0 时， 再生混凝土的抗压强度标准差在 1 3 6 4 1 7 M Pa之 间 。 关键 词 ： 再生 细骨料 ； 再 生 混凝 土 ； 取代 率 ； 抗 压强度 ； 离散 性 中 图分 类 号 ： TU5 2 8 0 4 1 文献 标 志码 ： A Ex pe r i me n t o n Co mpr e s s i v e S t r e ng t h o f Re c y c l e d Fi ne Ag g r e g a t e Co nc r e t e XI AO J i a n z h u a n g ”，F AN Yu h u i ，LI N Z h u a n g b i n ( 1 De p a r t me n t o f Bu i l d i n g En g i n e e r i n g ，To n g j i Un i v e r s i t y ，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2，Ch i n a ； 2 Ke y La bo r a t o r y of Ad va n c e d Ci vi l En gi ne e r i ng M a t e r i a l s of M i ni s t r y o f Educ a t i o n， To n g j i Un i v e r s i t y，S h a n g h a i 2 0 0 0 9 2，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Au t h o r s s t u d i e d t h e e f f e c t s o f t h e r e c y c l e d f i n e a g g r e g a t e( RFA)r e p l a c e me n t r a t i o o n c o m p r e s s i v e s t r e n gt h of r e c yc l e d c o nc r e t e t hr o ug h c ub i c c o m p r e s s i v e s t r e ngt h e xp e r i me nt The r e s u l t s h o ws t h a t t h e r e i s l i t t l e e f f e c t o n t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f r e c y c l e d c o n c r e t e wh e n t h e RFA r e pl a c e me n t r a t i o i s l e s s t ha n 3 0 ；t he c o mpr e s s i v e s t r e ng t h O f r e c y c l e d c o n c r e t e i s r e d uc e d whe n t he RFA r e p l a c e me nt r a t i o i s mor e t ha n 3 O W he n t he RFA r e pl a c e me nt r a t i o i s 1 0 0 ， t h e c o m p r e s s i v e s t r e ngt h of r e c y c l e d c on c r e t e i s 6 1 t ha n t ha t of o r d i n a r y c o nc r e t e Th e r e i s a s i g ni f i c a n t c ha n ge i n t h e di s c r e t e ne s s of t he c o m p r e s s i v e s t r e ng t h o f r e c y c l e d c on c r e t e a f t e r t h e RFA i s m i x e d The s t a nda r d d e v i a t i on of t he c o mpr e s s i ve s t r e ng t h o f r e c yc l e d c on c r e t e i s be t we e n 1 36 M Pa a n d 4 1 7 M Pa whe n t he RFA r e pl a c e m e nt r a t i o va r i e s f r o m 0 t o 1 0 0 Ke y wo r ds ：r e c y c l e d f i n e a gg r e ga t e；r e c y c l e d c o nc r e t e；r e p l a c e m e nt r a t i o；c o mpr e s s i v e s t r e ng t h； d i s c r e t e n e s s 引 目前 ， 各国学者对再生粗骨料混凝土进行 了全 面的研究 ， 再生粗骨料混凝土已经开始用于实际工 程 。相 比较 而 言 ， 再 生 细 骨料 混 凝 土 的研 究 还 比 较少 ， 仍缺乏相关数据 的积累 。郝彤等 研究 了再 生细 骨料对 再 生混 凝 土 强 度 和 干燥 收缩 的影 响 ， 发 现当采用基于 自由水灰 比的配合 比设计方法和二次 搅拌工艺时， 再生混凝土 的强度基本 与普通混凝土 相 同 ； 但 由于再 生细 骨料 中老砂 浆 的存 在 ， 再 生混 凝 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 9 2 1 基金项 目： 国家 自然科 学基金项 目( 5 1 1 0 7 8 4 3 0 ) ； 上海市科委创新计划项 目( 1 0 2 3 1 2 0 2 0 0 0 ) 作者 简介 ： 肖建庄 ( 1 9 6 8 一 ) ， 男 ， 山东沂南人 ， 教授 ， 博士研究生导师 ， 工学博士 ， E ma i l ： j z x t o n g j i e d u c n 。 言 日 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 肖建 庄 ， 等 ： 再 生 细骨料 混凝 土抗 压强度 试验 2 7 土 的收缩 大 于普通 混 凝 土 ， 且 随再 生 细 骨料 取 代 率 的增加而增加 。刘星伟等 研究了再生混凝土的抗 碳 化 性 ， 发 现再 生 混凝 土 的抗 碳 化 性 随再 生 细 骨 料 取代率 的增加而降低 ， 增加水泥用量 可以提高再生 混 凝土 的抗 碳化 性 。李艳 美等 对再 生 混凝 土抗 渗 透 性 的试验 结果 表 明 ， 掺 入 再 生 细骨 料 后 再 生 混 凝 土的抗渗性 能优于普 通混凝 土。E v a n g e l i s t a等嘲 发 现 ， 掺 入再 生 细骨 料 后 ， 再 生 混 凝 土 的抗 压 强 度 、 劈拉强度 、 弹性模量、 抗磨性 、 抗碳化性和抗氯离子 渗透性均 比同水灰 比的普通混凝土有所降低 。但 以 上 的工作尚没有对再生细骨料取代率的影响进行系 统 的研究。本文 中笔者分别取再生细骨料取代率为 0 ， 1 0 ， 2 0 ， 3 0 ， 4 0 ， 5 0 ， 6 O ， 7 O ， 8 0 ， 9 O ， 1 0 0 ， 重点研究其对再生混凝土抗压强度的 影响规律 ， 为再生细骨料混凝土 的推广应用提供试 验 数据 。 1 试验设计 1 1 材 料 水泥为 P O 4 2 5 R水泥。粗骨料为粒径 5 2 5 m i l l 的连续 级配 天然 碎 石 。 天然 细 骨 料 为满 足 普 通 混 凝 土用 砂 、 石 质 量及检 验方 法标 准 ( J G J 5 2 2 O 0 6 ) 要求的河砂， 细度模数 为 2 8 ， 属于 中砂 ， 吸水率为 5 7 。再生细骨料是将废弃混凝土破碎 、 筛分后得 到 的粒径 为 0 0 7 5 4 7 5 mm 的骨料 。再 生 细骨 料 的取样及 试验 方法 均按 建筑 用砂 ( G B T 1 4 6 8 4 2 0 0 1 ) 进行 ， 再 生 细 骨 料 为 中砂 ， 细 度 模 数 为 3 0 5 ， 吸水率为 2 3 7 ， 表观密度为 2 3 9 0 k g m- 。 ， 堆积 密度为 l 3 5 2 k g r n ， 空隙率为 4 3 ， 压碎指标为 2 4 3 。减水剂为 L N8 0 0 R型减水 剂 ， 水为 自来水 。 1 2配合 比 试验 中 C 3 5普通混凝土的配合 比根据 普通混 凝土配合 比设计规程 ( J G J 5 5 -2 0 0 0 ) 经计算确定 。 再生细骨料取代率为 1 0 ， 2 0 ， 3 0 ， 4 0 ， 5 o ， 6 0 ， 7 O ， 8 0 ， 9 O ， 1 0 0 这 1 O种 ， 再 生 混凝 土 的配合比采用基于 自由水灰 比的配合 比设计方法 ， 并通过调整用水量和减水剂使再生混凝土的坍落度 保持在 1 6 O 2 0 0 mm。再生 细骨料混凝土 的配合 比见 表 1 。 表 1 中 ， R F C 0 ， R F C 3 0 ， R F C 5 0 ， R F C T 0 ， R F C1 0 0 表 1 再生细骨料混凝土配合 比 Ta b 1 M i xt u r e Rat i o s o f RFA Co nc r e t e 试块 再生 细骨料 各材料用量 ( k g m ) 坍落度 mm 编号 取代率 水泥 水 天然粗骨料 再生 细骨料 天然细骨料 减水剂 附加水 RFCO O 4 7 8 1 7 6 1 1 2 7 0 5 8 0 4 7 8 O 1 8 O RFC1 0 1 O 4 7 8 1 6 6 1 l 2 7 5 8 5 2 2 4 7 8 1 0 1 9 0 RFC2 O 2 O 4 7 8 1 7 0 1 1 2 7 1 1 6 4 6 4 4 7 8 2 O 1 6 O RFC3 0 3 O 4 7 8 l 6 3 1 1 2 7 1 7 4 4 0 6 4 7 8 3 O 1 9 O RFC4 0 4 O 4 7 8 1 8 O 1 1 2 7 2 3 2 3 4 8 4 7 8 3 9 1 6 O RFC5 0 5 0 4 7 8 1 8 7 1 1 2 7 2 9 O 2 9 0 4 7 8 4 9 1 6 0 RFC6 0 6 O 4 7 8 1 8 3 1 1 2 7 3 4 8 2 3 2 4 7 8 5 9 1 6 O RFC7 0 7 O 4 7 8 l 8 7 1 1 2 7 4 0 6 1 7 4 4 7 8 6 9 1 6 O RFC8 0 8 O 4 7 8 1 8 3 1 1 2 7 4 6 4 1 1 6 4 7 8 7 9 1 6 0 RFC9 O 9 O 4 7 8 1 8 1 1 1 2 7 5 2 2 5 8 4 7 8 8 9 1 6 0 RFC1 0 0 1 O O 4 7 8 1 8 1 1 1 2 7 5 8 0 0 4 7 8 9 9 1 6 0 分别 有 4组 1 0 0 mm1 0 0 mm1 0 0 mm 试块 ， 每 组 3个试 块 ， 其 中 1组 用 于再 生 混凝 土 的 7 ， 1 4 d抗 压 强 度试 验 ， 2组 用 于再 生混 凝 土 的 2 8 d抗压 强 度 试 验 ； R F C 1 0 ， R F C 2 0 ， R F C 4 0 ， R F C 6 0 ， R F C 8 0 ， R F C 9 0 各有 2组 1 0 0 mm1 0 0 mm l 0 0 mm 试 块 ， 用 于 2 8 d抗 压强 度试 验 。 由表 1可以看出： 当保持再生混凝土的坍落度在 1 6 0 2 0 0 mm 时 ， 再生混 凝土 的用水 量随再 生细 骨料 取代 率的增加 而 增加 ； 在考 虑 附加 水 的情 况 下 ， 再 生 混凝 土的用水量 仍高 于普通混凝土 ， 但 变化不大 。 2 试 验结果 与分析 2 1 再 生 混凝 土的抗 压强 度 再生 混凝 土立 方 体抗 压 强 度 试 验依 照 普 通混 凝 土力学 性能试 验 方法标 准 ( GB T 5 0 0 8 1 - 2 0 0 2 ) 进行 。 RFC0 ， RF C3 0， RF C5 0， RF C7 0， RF C1 0 0试 块 养护达到 7 ， 1 4 ， 2 8 d后分别测试其抗压强度； R F C 1 0 ， R F C 2 0 ， R F C 4 0 ， R F C 6 0 ， R F C 8 0 ， R F C 9 0试 块 养 护 达 到 2 8 d后测 试其抗 压 强度 。试验 结果见 表 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 建 筑科 学与 工程 学报 2 0 1 1生 表 2 再生混凝土抗压强度试验结果 Ta b 2 Ex pe r i me nt Re s u l t s f o r Co mpr e s s i v e St r e n g t h o f Re c y c l e d Co n c r e t e 试块 不 同龄期 ( d ) 下的再生混凝土抗压强度 MP a 编号 7 1 4 2 8 RF CO 3 4 2 3 8 5 42 7 RF C1 0 46 3 RF C2 0 41 9 RF C3 0 3 3 6 4 0 6 4 3 6 RF C4 0 3 9 4 RFC5 O 2 7 4 3 1 2 3 5 2 RFC6 0 3 4 6 RFC7 O 1 9 0 2 3 3 2 7 3 RFC8 0 3 2 1 RFC9 0 3 O 5 RFC1 O 0 1 9 4 2 2 6 2 6 0 2 2 再 生 细骨 料取代 率 对抗压 强 度 的影响 图 1为再 生 混凝土 的 7 ， 1 4 ， 2 8 d抗压 强度 随再 生细骨料取代率的变化 曲线。 再 生 细骨 料 取 代率 图 1 再生细骨料取代率对再生混凝 土抗压 强度的影响 Fi g 1 Ef f e c t s o f RFA Re pl a c e m e nt Ra t i o s o n Co m pr e s s i v e St r e ng t h o f Re c y c l e d Co nc r e t e 由图 1可 以 看 出 ， 再 生 细 骨 料 取 代 率 不 超 过 3 0 时 ， 再 生细 骨 料 对再 生 混 凝 土 的 7 ， 1 4 ， 2 8 d抗 压强度影响不大 ， 再生混凝土的抗压强度甚至略高 于 普通 混凝 土 。这一 方 面是 由于再 生 细骨 料 中含 有 大量 未 水化 水泥 颗 粒 ， 未 水 化 的水 泥颗 粒 在 养 护 过 程中的继续水化相当于增加了再生混凝土的水泥用 量 ， 这对 再生 混凝 土 的抗 压强度 起 到有利 作 用 ； 另 一 方面 ， 由于再生细骨料的表面粗糙 、 吸水率高 ， 在水 泥水 化 阶段表 面粗 糙相 当于增加 了水 泥浆 和再 生细 骨 料 的界 面面 积 ， 吸水 率 高使 在 水 泥 水 化 过程 中界 面区 的水灰 比减 小 ， 这 可 以增 强 再 生 细 骨料 和水 泥 浆 的结 合 能力 ， 提高 再 生混凝 土 的抗压 强度 。 当再生细骨料的取代率大于 3 O 时， 再生混凝 土的 7 ， 1 4 ， 2 8 d抗压 强度明显 下降， 这是 由于再生 细 骨料 主要 由砂 浆 颗粒 组成 ， 它 的强 度 低 于 天 然 细 骨料 ， 对再 生 混凝 土 的抗 压 强 度 起 不 利作 用 。当 再 生细骨料的取代率大于 3 0 时， 影响再生混凝土抗 压 强度 的不 利 因素 开 始 大 于有 利 因素 ， 再 生 混 凝 土 的抗压 强度 迅 速下 降 。 再生混 凝 土 的 2 8 d抗压 强 度 -厂 c 和再 生 细骨 料 取代率 r之间的关系， 可按式( 1 ) 计算 ， c 一一0 1 9 4 r +4 6 0 3 ( 1 ) 2 3 再生细骨料取代率对抗压强度离散性 的影响 2 3 1 抗压 强度 标 准差 混凝土强度的离散性一般以其抗压强度标准差 来表示 ， 其计算公式为 一 骞 f ou,i- n m fc (2 ) 式中： ， 为第 i个试块的抗压强度 ； m，为 ”个试 块的立方体强度平均值 。 图 2为 随再生细骨料取代率变化的曲线 。由 图 2可知 ： 当再生细骨料的取代率大于 2 O 时， 开 始增大 ； 当再生细骨料取代率为 4 0 时， 达到最大 值 ， 等于 4 1 7 MP a ； 当再生细骨料取代率大于 4 O 时 ， 开始下降； 当再 生细骨料取代率大于 7 0 时， 再生混凝土的 变化不大 。当再生细骨料取代率在 3 O 6 0 0A时 ， 再 生混 凝土 的 超 出 了 普通 混 凝土 配合 比设计规程 ( J GJ 5 5 2 O O O ) 中的要求。再生 混凝土的标准差 需要进一步的修订 。 冉 生 缃 骨 料 取 代 翠 图 2 再 生细骨料取代率对再生混凝土抗压强度 标准差的影响 Fi g 2 Ef f e c t s o f RFA Re pl a c e me nt Ra t i o s o n St a n da r d De v i a t i o n s o f Co mpr e s s i v e S t r e ng t h of Re c y c l e d Co nc r e t e 2 3 2 抗 压 强度标 准差 随龄期 变化规律 图 3为 不 同再生 细骨 料取代 率 下再生 混凝 土 的 值随龄期 变化 的曲线。由图 3可 以看出 ， 再生混 凝 土 的 值 随龄期 的增 加 而增 加 ， 7 d时 ， 再 生 混 凝 土的 值远小与普通混凝土 ， 但龄期达到 2 8 d后 ， 再生混凝土的 值 已经接近甚至高于普通混凝土。 2 3 3 抗压 强度 正 态分布 概率 密度 再生混凝土抗压强度 的正态分布概率密度曲线 的方程 可用 式 ( 3 ) 表示 5 4 3 2 l 苫、 隈 出 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 肖建庄， 等 ： 再生细骨料混凝土抗压强度试验 2 9 图 3 龄期对再 生混 凝土抗压 强度标准差的影响 Fi g 3 Ef f e c t s o f Age s o n S t a nda r d De v i a t i o ns o f Co mp r e s s i ve St r e n g t h o f Re c yc l e d Con c r e t e ， ( ) 一 士 x p 一 二 ( 3 )Z 2 7 c o - 式 中 ： 为随 机变 量 ； 为试 验 所得 再 生混 凝 土试 块 的 2 8 d抗压 强度 平均 值 。 由再生混凝土试块抗压强度平均值和抗压强度 标准差 可得再生混凝土抗压强度的正态分布概率 密度 曲线 ， 见图 4 。 翻 料 窭 再 生 混 凝 土 抗 压 强 厦 M P a 图 4 再生 混凝土抗 压强度正态分布概率密度 曲线 Fi g 4 No r ma l Di s t r i b ut i o n Pr o b ab i l i t y De ns i t y Cu r v e s o f Co mpr e s s i v e S t r e ng t h o f Re c y c l e d Co nc r e t e 由图 4可 以看 出： 再生细 骨料取 代率 为 5 0 时 ， 再生混凝土的离散性最大 ， 其离散性高于普通混 凝 土； 再生细骨料取代率为 3 0 ， 7 O 1 0 0 时， 再 生混凝土抗压强度的离散性和普通混凝土相差不大。 3 结语 ( 1 ) 当保 持坍 落度 不变 时 ， 再生 混凝 土 的总用水 量随再生细骨料取代 率增加而增加 ， 应 当采取合理 的搅 拌工 艺 或 添 加 减 水 剂 以减 少 再 生 混 凝 土 的用 水量 。 ( 2 ) 当再 生 细 骨 料 取 代 率 大 于 3 O 时 ， 再 生混 凝土的抗压 强度随再生细骨料取代率 的增 加而降 低 ； 当再生 细骨 料取 代率 为 1 0 0 时 ， 再 生 混 凝 土 的 抗 压强 度 只 达 到普 通 混 凝 土抗 压 强 度 的 6 1 。 因 此 ， 再生细骨料的取代率不宜大于 3 O 。 ( 3 ) 再 生混凝 土 的 2 8 d抗 压 强 度 -厂 和 再 生 细 骨料取代率 r 之间关系可按式( 1 ) 计算。 ( 4 ) 再生 混凝 土 的离散性 大 于普通 混凝 土 ， 当再 生 细骨料 取代 率达 到 4 0 时 ， 再 生 混 凝 土 的抗 压 强 度标 准差 达 到最 大值 ， 等 于 4 1 7 MP a 。 参 考文 献 ： Re f e r e n c e s ： 1 2 E 3 3 E 4 3 E s 刘庆涛 ， 岑 国平 ， 王 硕太 机场道 面再生 混凝 土研究 应 用现状与发展 J 路基工程 ， 2 0 l 1 ( 2 ) ： 3 8 4 0 LI U Qi n g t a o， CEN Gu o p i n g， W ANG S h u o t a i Re s e a r c h a nd App l i c a t i on St a t u s a nd De ve l op me nt of Re c y c l e d C o n c r e t e o n Ai r p o r t P a v e me n t J S u b g r a d e E n g i n e e r i n g， 2 0 1 1 ( 2 )： 3 8 4 0 郝彤 ， 赵文 兰 不 同再生细骨料取代率混凝土 的抗 压 及干燥收缩试验研究 J 新 型建筑 材料 ， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 2 9 31， 45 H AO To n g，ZH AO W e n l a n Bot h Compr e s s i v e Te s t a nd Dr y i ng Shr i n ka ge Te s t o n Re c y c l e d Aggr e g at e Conc r e t e wi t h Di f f e r e nt Fi n e Re c y c l e d Ag gr e ga t e Re p l a c e me n t R a t i o J Ne w B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 2 9 - 31。 45 刘星伟 ， 李秋义 ， 李艳美 ， 等 再生细骨料混凝土碳化 性 能 的试验 研究 J 青 岛 理工 大 学学 报 ， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 4 ) ： 1 59 1 61， 17 O I I U Xi n g we i ， I I Qi u y i ， LI Ya wme i ， e t a 1 Th e Ex p e r i me n t a l St u dy on t h e Ca r bo na t i on of t he Re c y c l e d Fi ne Ag g r e g a t e C o n c r e t e J J o u r n a l o f 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 ， 2 0 0 9， 3 0 ( 4 )： 1 5 9 1 6 1 ， 1 7 0 李艳美 ， 毛高峰 ， 张健 ， 等 再生细骨料混凝土 的抗 渗 透性 J 低 温建筑技术 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 4 1 6 LI Ya n me i ， MAO Ga o f e n g， ZHANG J i a n， e t a 1 Th e Re s i s t a nc e o f Chl o r i di o n Pe ne t r a t i o n of Re c y c l e d Fi n e Ag g r e g a t e C o n c r e t e J L o w Te mp e r a t u r e Ar c h i t e c t ar e Te c hn ol og y， 2 00 8( 3)： 1 4 1 6 EVANGEI I S TA I ， DE B RI T0 J Du r a b i l i t y P e r f o r m a nc e of Co nc r e t e M a d e wi t h Fi ne Re c yc l e d Co nc r e t e Ag g r e g a t e s J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 O10， 32( 1)： 9 一 l 4 日 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m