再生混凝土保温砌块细骨料最优掺量试验研究.pdf

第 卷第 期 年 月 四川建筑科学研究 收稿日期： 作者简介： 谢静静（ ） ， 女， 讲师， 工学硕士， 主要从事混凝土结 构耐久性与再生混凝土性能研究。 基金项目： 国家自然科学基金项目（ ） ； 江苏省六大人才高 峰项目 ： 再生混凝土保温砌块细骨料最优掺量试验研究 谢静静， 朱平华 （ 常州大学土木工程系， 江苏 常州 ） 摘要： 在配制掺加玻化微珠的再生混凝土保温砌块的正交试验基础上进一步变动再生细骨料取代率， 考虑其对 再生混凝土砌块相关性能的影响。结果表明： 再生细骨料取代率只对再生混凝土保温砌块抗折强度影响较显著， 并表明当再生细骨料取代率 之间抗折强度下降较快。 关键词： 再生混凝土保温砌块； 再生细骨料最优掺量； 玻化微珠； 导热系数 中图分类号： 文献标志码： 文章编号： （ ） ， （ ， ， ， ） ： ， ， ， ： ； ； ； 前言 将废弃混凝土经破碎、 筛分等处理后作为粗细 骨料， 部分或全部取代天然骨料， 掺入保温材料玻化 微珠制备而成的一种新型绿色产品 再生混凝土 保温砌块。目前， 对再生骨料利用的研究， 大多是考 虑不同再生粗骨料取代率下的相关性能分析， 但废 弃混凝土的破碎处理过程产生细颗粒的比例较大， 同时学术界大多认为： 掺入再生细骨料后， 再生混凝 土的强度和耐久性都会有很大程度降低。所以， 再 生细骨料最优掺量的研究不仅可以减少建筑业对天 然骨料的消耗， 还可以减轻建筑垃圾造成的生态环 境的恶化， 具有很好的意义。 通过正交试验选取四因素三水平， 研究玻化微 珠掺量、 水胶比、 再生粗骨料取代率和再生细骨料取 代率对再生混凝土保温砌块力学及相关耐久性能的 影响规律，并对每个因素的三个水平配合比优化设 计进行分析， 为再生混凝土砌块生产提出合理建议。 同时， 发现再生细骨料取代率对抗折强度是较重要 的影响因素， 又对取代率做了进一步试验研究分析。 提出一个再生细骨料最优取代率的合理范围。 试验材料 水泥： 海螺水泥厂生产的海螺牌 复合 硅酸盐水泥。 天然细骨料： 普通河砂， 中砂， 细度模数 。 天然粗骨料： 天然碎石， 粒径范围 。 再生粗、 细骨料： 由废旧混凝土经粉碎、 筛分生 产而成， 用于生产再生骨料的废旧混凝土来自实验 室教学实验所做的废弃混凝土试块， 经颚式破碎机 粉碎后进行筛分， 分别得到粒径范围 、 、 三种粒径的再生骨料。本试验用的 再生细骨料为粒径范围 再生骨料， 再生粗骨 料选用 的再生骨料（ 表 ） 。 玻化微珠： 产自河南， 等级为级， 玻化微珠是 一种经过特种高温工艺生产而成的球状玻璃质矿物 表 再生骨料的基本性能 再生骨料 粒径范围 表观密度 （ ） 堆积密度 （ ） 吸水率 再生细骨料 再生粗骨料 质， 是一种耐高温轻质绝热的无机材料， 它容重轻、 导热系数小， 同时该种材料具有防火、 保温、 隔热等 优良性能。本试验研究掺入玻化微珠后砌块的力学 性能及保温性能。 粉煤灰： 常州火力发电厂的干排粉煤灰， 等级为 级。 试验设计 概述 再生混凝土各种已有研究普遍认为再生粗骨料 取代率和水胶比是影响其强度的重要因素， 再生细 骨料和掺加玻化微珠对再生混凝土保温砌块的保温 性能有促进作用。综合考虑各个因素的影响， 通过 正交设计优化， 对配制保温承重墙体材料找出合理 的配比。在此基础上， 进一步提高再生细骨料取代 率， 研究其对再生混凝土相关性能影响。提出了合 理的配比建议。 正交试验设计 本文主要的研究方法是正交试验。设计了试验 方案 （ ） 正交表（ 表 ） 。 选取以下 个影响因素： 再生粗骨料的取代率： 、 、 ； 再生细骨料取代率： 、 、 ； 玻化微珠掺量： 、 、 ； 水胶比的三 个水平分别为： 、 、 。 表 正交试验水平 水平 因素 再生粗骨料 取代率（ ） 再生细骨料 取代率（ ） 水胶比 （ ） 玻化微珠掺量 （ ） 试件设计 本试验预期成品为标准混凝土砌块， 规格 ， 单排孔， 孔洞率 。抗压 强度达到承重砌块 的要求， 同时具有较好的 保温性能。 力学性能试验结果与分析 试验结果见表 。 表 各性能指标测试结果 序号 抗压强度 抗折强度 导热系数 总功效 系数 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 抗压强度 抗压强度级差与方差分析分别见表 与表 。 表 抗压强度级差分析 表 抗压强度方差分析 方差 平方和 自由度均方值临界值 （ ） （ ） （ ， ） （ ） 合计 注： “ ” 影响非常显著； “ ” 影响显著： “ ” 有一定影响。 由表 可见， 以抗压强度为考核指标时， 各因素 影响程度排序为： （ 水胶比） （ 再生粗骨料取代 率） （ 玻化微珠掺量） （ 再生细骨料取代率） 。 说明水胶比是影响抗压强度的主要因素， 水胶比越 大， 抗压强度越小。由表 可知， 水胶比对抗压强度 的影响非常显著， 这是因为水胶比越大， 再生混凝土 密实性会降低， 孔隙率大， 抗压强度也越低。 抗折强度 抗折强度级差与方差分析分别见表 与表 。 表 抗折强度级差分析 表 抗折强度方差分析 方差 平方和 自由度均方值临界值 （ ） （ ） （ ） （ ， ） 合计 四川建筑科学研究第 卷 表 表明， 以抗折强度为考核指标时， 各因素影 响程度排序为： （ 再生粗骨料取代率） （ 再生细 骨料取代率） （ 水胶比） （ 玻化微珠掺量） 。 再生粗骨料取代率越大， 抗折强度越小。其主要原 因在于再生粗骨料表面粘附了硬化后的水泥砂浆， 且粒径在 之间的再生粗骨料本身为石子 的成分较少， 导致再生混凝土强度降低， 脆性增大。 由表 可知， 再生粗骨料取代率对抗折强度的影响 非常显著。同时， 再生细骨料也是影响抗折强度的 较重要因素。 导热系数 导热系数级差与方差分析分别见表 与表 。 表 导热系数级差分析 表 导热系数方差分析 方差平方和自由度均方值临界值 （ ） （ ） （ ， ） （ ） 合计 由表 可见， 以导热系数为考核指标时， 各因素 影响程度排序为： （ 玻化微珠掺量） （ 再生粗骨 料取代率） （ 水胶比） （ 再生细骨料取代率） 。 玻化微珠掺量对导热系数的影响最大， 玻化微珠掺 量越高， 导热系数越小， 保温效果越好。由表 可 知， 玻化微珠掺量对导热系数的影响非常显著。 再生细骨料取代率进一步变动的试验结果 由以上数据分析可看出， 再生细骨料取代率对 再生混凝土保温砌块抗折强度是一个较重要的影响 因素， 对其他性能的影响相对较弱。同时根据表 可知， 最优配合比为第 组， 其总功效系数最低。 为了进一步考察再生细骨料取代率对抗折强度 的影响， 找出最优范围， 在正交试验的 ， ， ， 最优配合比基础上设计了 组再生细骨料不同 取代率的最优组合试验， 其他因素不变， 取代率分别 为 、 、 来配制再生混凝土， 测其抗折 强度。 根据试验结果， 当再生细骨料取代率为 时， 抗折强度为 ； 取代率为 时， 抗折强 度为 ； 取代率为 时， 抗折强度为 ， 由试验结果可以看出， 细骨料取代率在 以 上时， 抗折强度都是呈下降趋势， 且 之 间砌块的抗折强度下降趋势较快， 在 之间砌块的抗折强度继续下降， 但下降速度趋缓。 说明细骨料取代率应当控制在 以内， 才能有效 的保证再生混凝土的抗折强度。超过 对抗折 强度会产生不利影响。 通过正交试验及进一步考虑再生细骨料取代率 的优化组合试验， 用水量 、 水胶比 、 再 生粗取代率 、 再生细骨料 、 砂率 为再 生混凝土砌块的最优配合比。并采用最优配合比进 行了验证试验， 测得抗压强度、 抗折强度、 导热系数 均满足 承重保温砌块的要求。 结论 再生细骨料取代率控制在 以内， 对其他因 素进行优化组合是可以配制出满足中国标准 烧结 保温砖和保温砌块 的 （ ） 优等产品。正交试验 结果表明， 水胶比是影响抗压强度的主要因素， 水胶 比越大， 再生混凝土密实性越差， 抗压强度也越低。 本试验用的再生粗骨料为 的粒径范围骨 料， 在此粒径范围内的骨料颗粒多为水泥砂浆块， 而 碎石成分较少， 故其压碎指标较大， 骨料强度较低， 这些原因使再生骨料掺量增加， 再生混凝土砌块抗 折强度降低。而废旧混凝土破碎筛分出 的 再生细骨料中， 石粉和泥（ ） 含量很大， 增 加了砂子的比表面积， 在水泥用量相同的情况下， 强 度会显著下降。同时试验表明， 再生细骨料取代率 控制在 以内， 再生混凝土保温砌块能取得较理 想的强度， 超过 ， 强度会有明显下降。保温材 料玻化微珠的掺入则是产品有较好节能保温效果的 保证。 参 考 文 献： ， ， （ ） ： 白国良， 张锋剑， 安昱峄， 等 再生混凝土砌块抗压强度和配合 比试验研究 建筑结构， ， （ ） ： 朱平华， 陈华建， 郭佳赤 大体积混凝土优化设计的四功能准 则 混凝土， ， （ ） ： 安昱峄， 张锋剑， 李晓文， 等 再生混凝土砌块抗折强度影响因 素分析 砖瓦， （ ） ： 张亚梅， 秦鸿跟， 孙伟 再生混凝土配合比设计初探 混 凝土与水泥制品， （ ） ： 李秋义， 全洪珠， 秦原再生混凝土性能与应用技术 北 京： 中国建筑工业出版社， 谢静静， 等： 再生混凝土保温砌块细骨料最优掺量试验研究