再生集料种类对再生细石混凝土强度影响研究.pdf

2 0 1 4年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT P RODUCTS 2 01 4 No 4 Ap r i l 再生集料种类对再生细石混凝土强度影响研究 阮雪琴 ， 郑 刚 ， 贺会 团 ( 1 嘉兴职业技术学院， 3 1 4 0 3 6 ； 2 浙江巨匠建设集团， 嘉兴 3 1 4 0 0 3 ) 摘 要 ： 研究 了经破碎后不 同再生集料种类、 掺入量 、 粉煤灰掺量三种 因素对再生细石混凝土强度的影响。结果 表明 ， 混凝土再 生集料所 配制的 C 2 0再 生细石混凝 土的早期 、 后期 强度 可与天然细石混凝 土强度相 当， 本试验 条件 下 混凝土再生集料 取代 率在 6 0 时 试件 的 7 d和 2 8 d抗压强度甚 至比天然细石混凝 土更 高； 砂浆再 生集料和碎砖 再生 集料 配制 的再生细石混凝 土的早期、 后期 强度均低 于天 然细石 混凝土强度 ， 且随着砂 浆再 生集料 、 碎砖再 生集 料取代率的增加而 明显 下降；掺有粉煤灰 的再 生细石混 凝土掺 量在 2 O 以 内时 2 8 d的抗压强度略 高于未掺粉煤灰 的 再 生细 石 混 凝 土 强度 。 关键词 ： 再生集料 ： 再 生细石 混凝 土： 抗压强度 Ab s t r a c t ：T h e e f f e c t s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e t y p e s t h e r e p l a c e me n t r a t i o o f r e c y c l e d a g g r e g a t e a n d f l y a s h a ft e r s i mp l e c r u s h i n g 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 fi n e a g g r e g a t e c o n c r e t e a r e s t u d i e d r h e r e s u l t s s h o w t h a t e a r l y a n d l a t e r s t r e n g t h s o f t h e C 2 0 r e c y c l e d fi n e c o n c r e t e w i t h c o n c r e t e r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e a r e a l mo s t c o n s i s t e n t w i t h t h o s e o f n a t u r a l fi n e c o n c r e t e Wh e n t h e r e p l a c e me n t r a t i o o f c o n c r e t e r e c y c l e d fi n e a g g r e g a t e i s u p t o 6 0 ， t h e 7 d a n d 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n g t h s o f t h e c o n c r e t e a r e h i g h e r t h a n t h o s e o f n a t u r a l fin e c o n c r e t e ， b u t t h e e a r l y a n d l a t e r s t r e n g t h s o f r e c y c l e d fi n e a g gre g a t e c o n c r e t e wi t h mo r t a r r e c y c l e d a g g r e g a t e o r b ri c k r e c y c l e d a g g r e g a t e a r e l o we r t h a n t h o s e o f n a t u r a l fi n e c o n c r e t e ， a n d wi t h t h e i n c r e a s i n g o f mo r t a r o r b r i c k r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n t e n t s ， t h e s t r e n gth o f r e c y c l e d f i n e a g g r e g a t e c o n c r e t e d e c r e a s e s s i g n i fi c a n t l y ； wh e n t h e r e p l a c e me n t r a t i o o f fl y a s h i s wi t h i n 2 0 ， 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n gth o f 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 i s s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h a t o f 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 wi t h fl y a s h Ke y wo r ds ：Re c y c l e d a g g r e g a t e ；Re c y c l e d fin e a g g r e g a t e c o nc r e t e ；Comp r e s s i v e s t r e n g t h 中图分 类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4 ) 0 4 9 3 0 4 0前言 目前 ， 国 内外 对再 生 粗 骨料 混 凝 土 的 理论 研 究 趋 于成熟 ，再生粗骨料混凝 土已应用 于实 际工程 中。再生细骨料混凝土的研究这几年进展较快 ， 国 内学者对再 生细骨料 混凝 土骨料取代率 、抗 压强 度 、 劈裂强度 、 干燥收缩 、 抗碳化性 、 抗渗透性 、 抗磨 性等方面进行了研究 1 - 5 。但对粗细骨料均用建筑垃 圾组成的再生细石混凝土的研究较少 。在中国， 每 年拆除老 旧建筑产生建筑垃圾高达 2亿 t ，每年 2 0 亿 I T I 新建面积要产生建筑垃圾 l 1 2亿 t ，这些建 筑垃圾的主要成分是混凝土 、 砂浆和粘土砖等 。利 用这些废弃 的混凝土 、 砂浆和粘土砖经破碎 ， 成为 再生粗 细集料加 以利 用 ，可减少对 天然 资源的开 采 。为此 ， 本文利用拆 除旧建筑物产生的建筑垃圾 分别研究 了再生粗细集料种类 、 掺人量 、 粉煤 灰掺 量三种因素对再生细石混凝土强度 的影响 ， 以期为 再生细石混凝土的推广应用提供一些参考。 基金项 目： 浙 江省 建设 厅项 目( 2 0 1 3 4 9 ) ； 嘉兴市 科技计划项 目 ( 0 0 3 1 0 1 1 4 ) 。 1 试 验 1 1 试 验原 材料 水 泥 ： 3 2 5级 普 通硅 酸 盐 水 泥 ，物 理 力学 性 能 见表 l 。 表 1 水泥的物理力学性能 砂 ： 采 用 粒径 不大 于 5 ram 的 中砂 。 天然粗骨料 ： 采用 2 0 4 0 m m天然碎石 ， 用颚式 破碎机破碎得到粒径 5 l O mm的细石 。 粉煤灰 ： 嘉兴产 级灰 。 再生粗 细集料 ： 废弃混凝土块 、 砂浆块为嘉兴 某居民楼拆除时所产生 的废弃物 ， 龄期约 2 0年 ， 混 凝土强度等级约 C 2 0 ，砂浆强度等级约为 M5混合 砂浆 ， 煤矸石碎砖强度等级约 MU1 0 ， 龄期 约 5年 。 将混凝土 、砂浆及煤矸石碎砖用 P E 6 0 X1 0 0型颚式 破碎机破碎 、筛分后得到粒径 1 0 mm的再生混凝 土 、 砂浆和碎砖集料 ， 再生集料各项物理力学指标 一 9 3 2 0 1 4年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 6期 见 表 2 。 1 2 试 验方案 本 试 验 中各 种 再 生 细石 混 凝 土设 计 强 度 等 级 为 C 2 0，坍落 度约为 3 5 ra m，强度设计值 。 = 2 0 + 1 6 4 5 4= 26 58 MPa 。 则水 灰 比： W c 丽 1 = 1 = 0 6 0 计算用水量 ： ( T + K) =丁 1 0( 3 5 + 5 7 5) = 2 0 4 k g 计算水 泥 用量 ： c。= = 20 4 ：3 4 0 kg 再生粗细集料用量 ： + Go： 2 3 5 0 3 40 2 0 4 =1 8 06 k g 本试验依据再生集料种类 、再生集料掺入量 、 粉 煤 灰 掺 入 量 三 种 因素 对 再 生 细 混凝 土 强 度 的 影响设计不同类型的配合 比进行试验 ， 具体试验方 案 见表 3 表 3 再生细石混凝土试验方案及试验结果 1 3试 验方 法 试件制作采用人工拌制 、 机械振捣 ( 振动 台) 试件尺寸为 1 0 0 m mx 1 0 0 m r n x 1 0 0 ra m， 脱模后试件在 2 0 。 C左右的水 中养护 ， 测定龄期 7 d ， 2 8 d的抗压强 度。混凝土力学性 能按 G B J 8 1 8 5 普通混凝土力 学性能试验方法 进行试验 ， 试验结果见表 3 。 2试 验 结果分 析 2 1 各类再生粗细骨料不 同取代率对再 生细石混 9 4 凝 土强度 的影 响 2 1 1 混 凝 土 再 生 集 料 取 代 率 对 再生 细 石 混凝 土 抗 压强度 的影响 将表 3试验组 2 、 3 、 4 、 5和对照组 1对比得到混 凝土再生集料取代率对再生细石混凝 土抗 压强度 的影 响 ， 见 图 1 。 由图 1 可 见 ， 当天然 砂 全部 被 混 凝 土再 生 细 集 料取代 ，天然细石被混凝 土再 生粗集料 逐步取代 阮雪琴 ， 郑刚 ， 贺会团 再生集料种类对再生细石混凝土强度影响研究 时 ， 再生细石混凝土与天然 细石混凝 土的早期( 7 d ) 和后期( 2 8 d ) 抗压强度基本持平 ， 且有小幅提高。当 再生混凝土集料取代率在 6 0 时 ， 再生细石混凝土 的 7 d和 2 8 d抗 压 强 度 甚 至 分 别 提 高 了 8 8 MP a和 8 1 MP a 。这一试验结果较 出乎意料 ， 文献f 3 】 也有类 似 的试验结果 。笔者认为 ， 再生细石混凝土强度 出 现不 降反升主要有两方面的原 因： 一方面是 由于再 生 混凝土集料强度 较高与配置的再生细石 混凝土 强度相当 ， 包裹在石子表面 的硬化水泥砂浆结构较 致密且表面粗糙 ， 与水泥水化产 物有很强的啮合能 力 ，这对再生混凝土 的抗压强度可起到增强作用 。 另一 方面 ， 再生集料表 面粗糙 ， 加水搅拌时吸水率 较高 ，实际使水 泥水化过程 中界 面区的水灰 比减 小 ， 增强 了再生细骨料 和水泥浆 的结合能力 ， 从而 提高了再生混凝土的抗压强度。随着再生骨料取代 率 的增加 ， 吸水量也越多 ， 水泥浆体 中的实际水灰 比也越低 ， 而当再生骨料取代率达到 6 0 时 。 再 生 混凝土强度主要取决于形成 主要骨架 的再生骨料 ， 而再生骨料 的强度要小于天然骨料 的强度 因而使 得再生混凝土的强度呈下 降趋势。因此 ， 在本试验 条件 下出现了混凝 土再 生集料 的取代率在任何 区 间( O 1 0 0 ) ， 再生细石混凝土强度无可与天然细 石混凝土强度相当的试验结果 ， 且当取代率在 6 0 左右时 ， 再生细石混凝土早期 ( 7 d ) 、 后期( 2 8 d ) 强度 甚至 比天然细石混凝土强度更高 。 塞 骥 2 5 2 O l 5 1 0 0 4 0 6 0 8 0 l U U 混凝土再生集料取代率 图 1 混凝土再生集料取代率对再生 细石 混凝 土强度 的影 响 2 1 2 砂浆再生 集料取代率对再生 细石混凝 土抗 压 强度 的影 响 将表 2试验组 6 、 7 、 8和对 照组 5对 比得到 粗 细集料 由再生混凝土和再生砂浆组成 砂浆再生集 料取代率对再生细石混凝土抗压强度 的影 响 ， 见图 2所示 由图 2可见 ， 再生细石混凝土强度随砂浆集料 取代率的增加而明显下降 ，取代率在 2 0 时 ， 7 d和 2 8 d的抗压强度分别下降了 0 7 8 和 6 7 。取代率 达 到 4 0 时 7 d 、 2 8 d的 抗 压 强 度 分 别 下 降 了 2 9 MP a和 8 1 MP a ， 下降幅度达 2 2 和 3 6 。由此可 见 ， 砂浆再生集料对再生细石混凝土抗压强度 的影 响随取代率 的增加而增大 。 而且后期强度 ( 2 8 d ) 下 降速率更大 ， 比早期强度( 7 d ) 表现更加 明显。这是 由于再生砂浆颗粒强度远低于再生混凝 土强度 ， 此 时 ， 砂浆集料表面包裹的未水化的水泥浆水化作用 远小于 自身强度大小对再生细石混凝土的影响。因 此 ， 砂浆再生集料掺量对再生细石混凝土的抗压强 度起不利作用 。 皇 爱 砂 浆 再 生 集 料 取 代 率， 图 2 砂 浆再 生集 料取代率 对再 生细石 混 凝 土 强 度 的影 响 2 1 _ 3 碎砖再生集料取代率对再生 细石混凝土抗 压强 度 的影 响 将 表 3试 验组 9 、 1 0 、 l 1和对照组 5对 比得到 粗细集料 由再生混凝土和再生粘土砖组成 ， 碎砖再 生集料取代率对再生细石混凝土抗压强度的影 响。 见 图 3所 示 。 岂 骥 碎 砖 再 生 集 料取 代 率 图 3 碎砖再生集料取代率对再生细石混凝土强度 的影响 由图 3可见 。 再生细石混凝土强度随碎砖集料 取代率的增加而明显下降 ，取代率在 1 7 时 ， 3 d和 7 d强度分别下降 了 1 l 和 2 5 ，之 后下降更加 明 一 95 2 0 1 4年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 2 1 6期 显 。取代率达到 3 5 时 。 7 d和 2 8 d的强度分别下降 了 2 9 MP a和 8 MP a 。 下降幅度达 2 2 和 3 6 。由此 可见 ， 碎 砖 再生 集料 对 再生 细 石 混凝 土 抗 压强 度 的 影响随取代率的增加而增大 ，而且后期强度( 2 8 d ) 比前期强度 ( 7 d ) 表现更加明显。究其原因是由于破 碎后的黏土砖骨料表面粗糙 、 棱角较多， 粗 、 细骨料 之间的润滑不及普通混凝土的砂石骨料。另外 ， 由 于再生黏土砖 的多孔 隙结构导致再生骨料强度相 对水泥石强度偏低 。在对再生黏土砖细石混凝土试 压的过程中发现 再生细石混凝土的破坏形式与上 述 两组 其 它再 生集 料 细 石混 凝 土不 同 ， 再 生 黏 土砖 集料混凝土破坏通 常是集 中或通过碎砖集料 ， 这正 是 黏 土 砖 多 孔 隙结 构 导 致 碎 砖 再 生 集 料 强 度 低 的 原 因 。 2 2粉煤灰 对再 生细 石混凝 土 强度 的影 响 将表 3试验组 1 1 、 1 2 、 1 3和对照组 6 、 7 、 8对 比 得到粉煤灰等量取代率与再生细石混凝 土强度的 影 响 如图 4所示 。 _ 越 嘿 出 砂 浆 再 生集 料 取代 率 图 4 粉煤灰等量取代对再生细石混凝土强度的影 响 由图 4可见 随着粉煤 灰取代 率的增 加 再 生 细石混凝土早期( 7 d ) 强度下降的幅度较大 ， 当粉煤 灰取代 3 0 的水泥时 。再生细石混凝土的 7 d强度 比对比组 8下降 了 2 4 MP a ，下降幅度达 2 3 5 而 2 8 d抗压 强 度 的下 降 幅 度并 不 大 ，仅 仅 下 降 了 0 4 MP a ， 下降幅度为 0 2 。 试验结果表明 ， 粉煤灰掺 量对再生细石混凝土的早期强度影响较大 ， 掺量越 大 ， 早期强度下降的幅度越大 ， 粉煤灰掺量对后期 强 度 影 响较 小 ，这 是 因为 粉煤 灰 中的 S i O 和 A l 0 与水 泥水 化 生 成 的 C a( O H 2 发 生 反 应 ， 生 成 C S H和 C A H凝胶 ， 使得 C a( O H 2 粗大结 晶与定 向 排 列大幅度减少 ， 改善 了混凝土 的界面结构 ， 粗颗 粒 变为细颗粒 ， 粗孔变为细孔 ， 从 而提高了混凝 土 的抗压强度 。粉煤灰掺量在 2 0 以内时 ， 再生细石 混凝 土的 2 8 d强度略高于未掺粉煤灰 的再生 细石 一 9 6一 混凝 土 ， 提 高幅 度 为 5 6 。当粉 煤 灰掺量 达 到 3 0 时 ， 混凝土的早期与后期强度均呈下降趋势。由此 可见 ， 粉煤灰 的掺量不宜过大 ， 最佳掺量应控制在 1 5 2 0 范 围 内。 在 此范 围 内 ， 利 用粉 煤灰 的 活性 ， 适当降低再生细石混凝土中的水泥用量 ， 可降低混 凝 土成本 3结论 ( 1 ) 再生粗细集料种类和取代率对再生细石混 凝 土 强 度 有 很 大 影 响 ， 试 验 结 果 表 明 原 强 度 较 高 的再 生 混 凝 土 骨 料 所 配 制 的 再 生 细 骨料 混凝 土抗 压 强度 可 与天 然 骨 料 配 制 的 细 石 混凝 土 强 度 相 当 甚 至 更 高 而强 度较 低 的砂 浆 及废 砖 再生 骨 料 配 制 的再生 混凝 土强 度均低 于 天然骨 料混凝 土 。 ( 2 ) 混 凝 土再 生 集料 取代 率 在 0 1 o o H ， 再 生 细石 混 凝 土 的 早 期 和 后 期 强 度 均 与 天然 细 石 混 凝 土强度相当 ，且取代率在 6 0 时， 7 d和 2 8 d的抗压 强度 分别 提高 了 8 8 MP a和 8 1 MP a 。 ( 3 ) 砂浆再生集料对再生细石混凝土强度影响 是随砂浆集料取代率的增加强度 明显下降 ， 砂浆再 生 集料 掺 量 对 再 生 细 石 混 凝 土 的抗 压 强 度 起 不 利 作用 。 ( 4 ) 碎砖 再 生集 料 对 再生 细 石 混凝 土 抗 强度 的影响随取代率的增加而增大 ， 冉生细石混凝土破 坏 时通 常是集 中或 通过 碎砖 集料 。 ( 5 ) 粉煤 灰掺量在 2 0 以内时 ， 再生细石混凝 土 的 2 8 d强 度 略高 于 未 掺 粉 煤 灰 的再 生 细 石 混 凝 土 。控制粉煤灰掺量在 1 5 2 0 范罔内， 利用粉煤 灰 的活 性 适 当 降 低 再 生 细 石 混凝 土 巾 的 水 泥 fL J 量 可降低工程成本。 参 考文献 ： f 1 1 李秋 义， 李艳 美， 毛高峰， 等 再生细骨 料种类 和取 代鞋埘 混凝土强 度的影 响l J 1 青岛理 二 大学学报 ， 2 0 0 8 2 9 ( 3 ) ： l l 一 1 5 【 2 1 郝彤 赵文 兰 不同再生细骨 料取代率混凝 土的抗 及十 燥 收缩试验研究 J 1 新型建筑材料， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 2 9 3 l ， 4 5 3 1肖建庄 ， 范玉辉 ， 林 牝斌 再生细骨料混凝土抗 强度试验 l J I 建筑科学 与T程学报， 2 0 1 l ， 2 8 ( 4 ) ： 2 6 2 9 f 4 1 冯庆革， 邵 江， 周文安， 等 再生细骨料埘混凝 土性能 的影 响 研究 J 混凝 土， 2 0 0 9 ( 5 ) ： 6 2 6 4 ， 6 8 5 】 李艳美， 毛高峰， 张健， 等 冉生细骨料混凝土的抗渗透 t t I J 低温建筑技术 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 4 1 6 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 2 2 3 作者简介 ： 阮雪琴( 1 9 8 1 一 ) ， 女 ， 讲 师 通讯地址 ： 嘉兴职业技术学院生物 与环境分院 联系电话 ： 1 5 8 5 8 3 6 6 8 5 7 E -ma i l ： 8 5 9 0 1 7 5 0q q c o m