强化处理改善再生骨料混凝土性能试验.pdf

1 4 低温建筑技术 2 0 1 1 年第 2 期( 总第 1 5 2期) 强化处理改善再 生骨料混凝土性 能试 验 陈建 良， 倪竹萍 ( 山西省运城市建筑工程有限公 司。 山西运城0 4 4 0 0 0) 【 摘要】 对采用机械搅拌及化学浸泡处理后再生骨料混凝土的性能进行了试验研究 ， 并与天然骨料和未 处理再生骨料所配制混凝土进行对比分析， 探讨了提高再生混凝土性能的途径。结果表明： 经强化处理后， 再生 粗骨料的性能明显改善； 采用机械研磨结合有机硅防水剂浸泡的方法处理后 ， 再生混凝土的抗压强度降低， 但其 它性能提高； 利用机械研磨结合聚乙烯醇浸泡的方法处理再生粗骨料 ， 混凝土的和易性、 抗压强度、 抗渗性和抗冻 性均有所提高。 【 关键词】 再生骨料； 强化处理； 机械研磨 ； 化学浸泡 【 中图分类号】 T U 5 2 8 0 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 1 ) 0 2 0 0 1 4 0 3 0前言 建筑垃圾的资源化处理是环境保护与可持续发 展的迫切要求。在各种建筑垃圾中， 以废弃混凝土的 数量最 为巨大 。通常将废 弃混凝 土经过 破碎 、 清 洗和 筛分分级且按一定 比例相互配合后得到的骨料称为 再生骨料， 再生骨料按破碎粒径的大小分为再生粗骨 料( 5 m m) 和再 生 细骨 料 ( 0 1 6 5 ra m) 。把 利用 再 生骨料作为 部分 或全 部骨 料配 制 的混凝 土 叫作再 生 骨料混凝 土， 简称再生混凝土 ” 。 。 1 原材料及提高再生混凝土性能的技术途径 1 1 原 材料 P O 4 2 5普通硅酸盐水泥； 天然粗骨料采用 4 7 5 2 5 m m 连续级 配碎 石 ； 再 生粗 骨料选 用废 弃混 凝土 ， 4 7 5 2 5 ra m连续级配 ， 技术性 能见表 1 ； 细骨料 为河砂 ， 区中砂， 细度模数 2 6 1 ， 级配合格。萘系高 效减水剂 ， 减水率 2 0 。 表 1 粗骨料技 术性能 可见， 与天然骨料相比， 再生骨料的堆积密度和表 观密度较低， 吸水率约为天然骨料的 l 7倍， 压碎指标 约为天然粗骨料的 3 倍， 坚固性远低于天然粗骨料。 土的粘结性能。 ( 3 ) 对应 一种锚 固长 度 ， 纤维 掺量 为 0 1 0 时 的粘结强度优势明显。 参考文献 谢尔盖， 李中郢 玄武岩纤维材料的应用前景 J 纤维复合 材料 ， 2 0 o 3 ( 3 ) ： 1 51 8 吴 刚， 吴智深 ， 等 玄武岩纤维在土木工程 中的应用研究 现状 及进展【 c 第五届全国F R P学术交流会论文集 ， 2 0 0 7： 4 2 24 2 7 Ok doR u a nR L Bo n d s t r e n g t h o ffi b e r re info e d p oly me r T e b a r s i n n o r m a l re n gt h c o n c re te J J o u rn al o f C o m p i t e s f o r C o n s t r u c t i o n ， 2 0 0 5 ， 9 ( 3 ) ： 2 0 3 2 1 3 S a n - J o s 6 ，T J ，Ma n s o J MF i b e r r e i n f o r c e d p o l y me r b a r s e mb ed d e d i n a r e s i n c o n c ret e ：S t u d y o f be t h ma t e r i a l s a n d t h e i r b o n d b e h a v i o r J P o l y m e r C o m p o s i t e s ， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 3 ) ： 3 1 5- 3 2 2 Ac h i l l i d e s ZPil a k o u t a s k B o n d be h a v i o r o ffi be r rei n f o r c ed p o l y m e r b a r s u n d e r d i r e c t p u l l o u t c o n d i t i o n s J J o u r n a l of C o m p o s it e s f o r C o n s t r u c t io n ， 2 0 0 4。 8 ( 2 ) ： 1 7 31 8 1 6 B e n m o k r a n e B， Z h a n g ， B R， C ben n o u f AT e n s i l e p r o p e r t i e s a n d p u l l o u t be h a v i o r o f AFRP a n d C FRP r o d s f o r g r o u t ed a n c h o r a p p l i c a t i o n s J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 0 ， 1 4 ( 3 ) ： 1 5 71 7 0 7 C S A $ 8 0 6 0 2 ， D e s i g n and C o n s t r u c t i o n o f B u i l d i n g C o m p o n e n t s w i t h F i b re R e i n f o r c e d P o l y me r s S C a n a d a ：C a n a d i a n S t a n d a r d s As s o c i a t i o n I n t e ma t i o n al，2 0 0 2 8 薛伟辰 不 同试验方法对 G F R P筋粘结强 度的影响研究 J 玻璃钢 复合材料 ， 2 0 0 3 ， ( 5 ) ： 1 01 3 9 朱浮声 ， 张海霞 F R P筋与 混凝土粘 结滑移力学性 能研究综 述 J 混凝土 ， 2 0 0 6 ， ( 2 )： 1 21 5 1 O 王勃， 欧进萍， 张新越， 等 F R P筋与混凝土粘结性能的试验 研究 J 低温建筑技术 。 2 O 0 6 ， ( 1 ) ： 3 9 4 1 收稿 日 期 2 0 1 0 1 O 一 1 8 作者简介 兰宪刚( 1 9 8 4一) ， 男， 辽宁本溪人 ， 硕士研究生， 研究方向 ： 纤维混凝土材料或结构方面研究 。 1 J 1J 1 J 1 J 1 J 陈建 良等： 强化处理改善再生骨料混凝土性能试验 1 5 1 2 再生骨料的制备过程 用废弃混凝土制备再生骨料， 通常是把不同的破 碎设备、 筛分设备、 传送设备及除去杂质的设备组合在 一 起进行生产。而废弃混凝 土块 中不 可避免地存在着 钢筋、 木块、 塑料碎片、 玻璃、 石膏等各种杂质， 为确保 再生混凝土的品质 ， 必须采 取一定 的措施将 这些 杂质 除去 。 废弃混凝土块经二级破碎或三级破碎， 进行筛分 并除去杂质后 ， 可以得 到粒径 为 5 2 5 ra m 的再 生粗骨 料和 0 1 6 5 m m 的再 生 细骨料 。再 生 粗骨料 颗 粒一 般为水泥砂浆块 、 表面包裹着部分水泥砂浆的石子、 少 部分与砂浆完全脱离的石子、 还有极少一部分水泥石 颗粒。 1 3 提高再生骨料性能的技术途径 ( 1 ) 化学 强化 方法 ： 用 化学 浆液 对再 生粗 骨料 进行浸渍 、 淋洗 、 干燥等 处理 ， 或 直接填 充再生粗 骨料 的空隙， 或与集料中的某些成分反应 ， 生成物能填充再 生粗骨料的孑 L 隙； 或浆液能将再生粗骨料本身微细裂 纹 粘合等 。 、 ( 2 ) 物理强化方法 ： 实质是在外荷载作用下， 再 生粗骨料与外界或 自身之间相互摩擦， 将其表面的水 泥砂浆磨掉 ， 从 而达到强化的 目的。 目前 ， 物理强 化方 法主要有机 械研磨法 、 选择性加热和研磨法 、 空气加热 研磨法。 ( 3 ) 湿法处理： 用水对再生粗骨料进行冲洗， 分 离其中的杂质。 本文拟采用物理、 化学相结合的方法对再生粗骨 料进行强化处理， 具体措施如下： ( 1 ) 机械 研磨 ： 将再 生骨 料放 人强制 式混 凝 土 搅拌机中搅拌 5 8 m i n ， 通过摩擦去除再生粗骨料表 面包裹的旧水泥砂浆和小石屑， 搅拌结束后过筛。在 组合各种级配的再生粗骨料时， 结合 J G J 5 2 2 0 0 6规 定的各粒径范围骨料的相对含量 ， 通过试验找出达到 最紧密堆积时各级 骨料的质 量百分数 ， 依此均匀混合 。 ( 2 ) 化学强化 ： 再生粗骨 料经机 械强化后 ， 再 分 别用 0 5 、 1 的聚乙烯 醇 ， 以及 用水 稀 释 5倍 的有 机硅防水剂浸泡 4 8 h ， 浸泡过程 中用捣棒加以搅拌或 用力来回颠簸 ， 以赶走骨料表面的气泡， 浸泡结束后将 再生粗骨料用清水冲洗， 6 0 下烘干至恒重后冷却至 室温 。 经不同强化处理后， 再生骨料的性能指标见表 2 。 可见 ， 经物理强化处理后 ， 再生骨 料 的密度 略有增 大 ， 吸水率和压碎指标均有不同程度的减小 ； 而利用聚乙 烯醇和有机硅防水 剂浸泡后 ， 再生骨 料性能 变化较 明 显， 较未处理再生粗骨料表观密度增大 4 0 5 0 k g m ， 吸水率降低2 5 4倍左右， 压碎指标降低1 倍。 表 2 强化处理后再生 骨料性 能指标 1 4 混凝土配合比及搅拌工艺 用经过不同处理的再生骨料等体积取代天然骨 料 。配合 比见表 3 。 表 3 混凝土配合 比 编 粗骨料种类 水泥 水 砂 粗骨料 减水剂 号 ( 再生骨科) k g m_ k g m一 k g m k g n l 一 先将全部再生骨料加入水泥和少量水搅拌 ， 让再 生骨料表面包裹一层水泥浆， 最后再加入其它材料和 剩余的水进行搅拌。成型 1 0 0 m m1 0 0 ra m 1 0 0 m m 立方体试件 ， 成型后 2 4 h拆模， 放人标准养护室中养护 至规定龄期 。 2试验结果与分析 2 1 再生骨料强化处理对新拌混凝土工作性 的影响 强化处理前后再生混凝土工作性试验结果见图 1 。 l o o 8 O 吕 鑫6 0 蓥4 o 2 0 0 _ I 嬲 I 粗骨料种类 图1再生混凝土的工作性 采用天然骨料的新拌混凝土坍落度为 9 0 ra m， 粘 聚性较差， 并有少量的泌水现象； 未处理再生骨料的坍 落度仅为 6 5 m m， 粘聚性好， 无泌水现象。采用化学处 理的再生骨料 所配 制 混凝 土较 未处 理 再生 骨料 混凝 1 6 低温建筑技术 2 0 1 1年第 2期 ( 总第 1 5 2期) 土的粘聚性和保水性差， 但坍落度可增加 2 0 3 0 ra m 与天然骨料混凝土相近。 由此可知 ， 再生骨料经 聚乙烯 醇溶液或 有机硅 防 水剂处理后 ， 由于其表面的孔隙部分被封堵 ， 使再生骨 料的吸水率下降， 从而提高了新拌再生混凝土的工作 性能 。 2 2 再生骨料强化 处理对硬化混凝土性能的影响 强化处 理前后再 生混凝 土的力学性 能 、 抗氯 离子 渗透性、 抗冻性试验结果见图2 、 表 4和表5 。 龄期 d 图2强化处理对再生骨料混凝土抗压强度的影响 在 7 d龄期时 ， 除采用有机硅 防水剂处理 的再生骨 料 外， 其它各组再生骨料混凝土的抗压强度均高于天然 骨料混凝土 ， 而 9 0 d龄期 时 ， 再 生骨料混凝土的强度 均 低于天然骨料混凝土。采用聚乙烯醇处理后 ， 较未处 理再生骨料混凝土强度 略有增加 ， 而采用有 机硅 防水 剂处理后再生骨料混凝土的强度反 而大幅度 降低。这 是 因为 ， 用聚乙烯醇处理再 生骨料 时 ， 较低浓度的聚合 物仅分布在再生骨料表面及开口孑 L 隙中， 混凝土拌合 成型后， 这一薄层的聚合物在强碱性溶液中持续一段 时间后便会溶解 ， 对混凝 土强度影 响较小 。而有机 硅 防水剂在再生骨料的表面生成了一层不溶解的薄膜， 这层薄膜妨碍 了新 拌水 泥浆 体 与再生 骨料 表 面的粘 结 ， 使界面过渡区结构更 加劣化 ， 从而导致再生骨料混 凝土抗压强度下降。 表 4 再生骨料混凝土抗氯离子渗透性的影响 未处理再 生骨 料所 配制 混凝 土 的氯离 子扩 散 系 数明显高于天然骨料混凝 土 ， 主要是 由于其孔 隙率较 高 、 且存在微裂纹 ， 水 泥水化产物并不能充分填充再生 骨料的缺陷， 导致混凝土微观结构疏松， 孑 L 隙率较高； 而经过机械处理的再生骨 料 ， 去除 了表 面覆 盖的 旧砂 浆 ， 孔隙率和微裂 纹大大减 少 ， 混凝土 的氯离子扩散系 数大为降低， 仅较普通混凝土高出 1 7 左右； 而再经 过化学处理后 ， 再 生粗骨料 的孑 L 隙在一 定程度 上得 以 填充 ， 用其配制混凝 土的抗氯 离子渗透性 与天然骨 料 混凝 土相近 ， 甚至略有提高。 表 5 强化处理对再生骨料混凝土抗 冻性的影 响 编号 A B C D E F 质量损失率 1 0 9 8 3 7 2 6 7 6 9 6 4 破坏次数 次 5 5 7 0 7 5 8 O 7 5 8 O 再生混凝 土 的抗 冻 融循 环 次数较 同条 件下 的天 然骨料混凝土要低， 质量损失率也更大。与天然骨料 相 比， 再生骨 料内部 存在 的大量微细 裂纹 以及 较高的 孔隙率 ， 大大削弱了其抗冻 融破坏 能力 。经表 面处理 后 ， 其 抗冻性 大幅度 提高 ， 与抗渗性规律相似。 3结语 ( 1 ) 利用机械搅拌去除再 生粗骨料表 面包裹的 部分 旧水 泥砂浆 ， 再 生粗骨料 的性能 明显改善 ， 利用机 械强化结合聚乙烯醇浸泡的方法处理再生粗骨料， 混 凝土的各项性能均有所提高， 但采用有机硅防水剂处 理后 ， 对再生混凝土 的抗压强度产生负面影响。 ( 2 ) 综合上述几种提高再生混凝土性能的技术 途径 ， 对再生粗骨料进行 机械搅拌 与 聚乙烯 醇浸泡 相 结合 的强化处理方法 ， 可达到提 高再 生混凝 土性能 的 目的。 参考文献 1 肖建庄 ，李佳彬 ， 兰 阳 再生混 凝土技术研究 最新进展与评 述 J 混凝土 ， 2 0 0 3，( 1 0 ) ： 1 7 2 1 2 孙清如 ，尹健 复合超细粉煤灰对 再生混凝土性能影响 的研 究 J 中南公路工程 ， 2 0 0 6 ，3 l ( 2 ) ：1 5 01 5 4 3 杜婷 ，李惠强 强化再生集料混 凝土的力学性能研究 J 混 凝土 与水泥制品 ， 2 0 0 3 ，( 2 ) ：l 92 O 4 池漪 ，尹健 ，李 益进 再生 骨料 混凝 土 的国 内外研究 概况 J 中国建材科技 ， 2 0 0 5 ，( 6 ) ：3 4 3 9 5 李 叶 再生骨料混 凝土性 能的试 验研究 D 重 庆： 重庆大 学 。 2 0 0 9：l l一1 2 6 范小平 ， 徐银 芳 再生集料 的强化试验 J 上海建材 ， 2 0 0 5 ， ( 4 ) ： 2 2 2 3 7 肖建庄 再生混凝土 M 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 8：2 72 8 收稿 日期 2 0 1 00 82 1 作者简介 陈建良( 1 9 7 3 一) ， 男， 山西运城人， 工程师， 从事 建筑工程技术工作 。