再生保温混凝土的力学性能试验研究.pdf

中国科技核心期-T 1 新癯 建魄 再生保温混凝土硇力学 生 链=i式 验研夯 张会芝 ， 连跃宗 ( 三 明学院 建筑工程学 院， 福建 三明3 6 5 0 0 4 ) 摘要： 研究了玻化微珠掺量、 再生粗细骨料取代率对再生保温混凝土力学性能的影响， 玻化微珠掺量分别为混凝土总体积的 1 2 0 、 1 1 0 、 1 0 0 、 9 0 、 8 0 、 6 0 ， 再生粗骨料取代率为 1 0 0 ， 再生细骨料 的取代率分别 为 0 、 5 0 、 1 0 0 ， 并对 各组试 块进行 了 龄期为 7 d 与2 8 d 的立方体抗压强度试验和导热系数试验， 结果表明， 再生粗骨料取代率为 1 0 0 、 再生细骨料取代率为5 0 时， 混 凝土抗压强度最大， 能够达到 C 3 0混凝土的设计值； 随着玻化微珠掺量的增加， 再生混凝土抗压强度随之降低， 导热系数明显降低。 关键词： 再生保温混凝土： 力学性能； 试验研究 中图分类号： T Q 4 7 3 1 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 7 0 2 X( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 6 8 0 3 Ex p e r i m e n t a l s t u d y o n me c h a n i c a l p r o p e r ti e s o f r e c y c l e d i n s u l a t i n g c o n c r e t e Z HANG Hu i z h i ， L I AN Y u e z o n g ( C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g ， S a n m i n g U n i v e r s i t y ， S a n m i n g 3 6 5 0 0 4， F u j i a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e i n flu e n c e o f t he g l a z e d h o l l o w b e a d a d d i n g a mo u n t ， 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 c o a r s e a n d fin e a g g r e g a t e o n me c h a n i c a l p r o p e i e s o f r e c y c l e d i n s u l a t i n g c o n c r e t e i s e x p e r i me n t a l s t u d i e d T h e g l a z e d h o l l o w b e a d a d d i n g a mo u n t i s 1 2 0 ， 1 1 0 ， 1 0 0 ， 9 0 ， 8 0 、 6 0 o f c o n c r e t e v o l u me， 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 c o a r s e a g g r e g a t e i s 1 0 0 ， an d r e c y c l e d fin e a g gre g a t e r e p l a c e me n t r a t i o i s 0 ， 5 0 ， 1 0 0 r e s p e c t i v e l y， a n d t h e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d t h e r ma l c o n d u c t i v i t y a r e t e s t e d wi t h 7 d an d 28 d a g e I t i s s h o we d t h a t t h e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n gth i s t he hi g h e s t wi t h ma t c h i n g C3 0 d e s i g n v alu e wh e n 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 c o a r s e a n d fi n e a g gre g a t e i s 1 0 0 a n d 5 0 r e s p e c t i v e l y An d wi t h t h e i n c r e me n t o f t h e g l a z e d h o l l o w b e a d a d d i n g am o u n t ， t h e c u b e c o mp r e s s i v e s t r e n gth a n d t h e rm a l c o n d u c t i v i t y o f t h e r e c y c l e d i n s u l a t i ng c o n c r e t e are b o t h d e c r e a s e d Ke y wo r ds ： r e c y c l e d i n s u l a t i n g c o n c r e t e ； me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ； e x p e r i me n t al s t u d y O 前言 近年来， 随着我国 城市建设速度的加快， 每年拆除的 废 混凝土数量巨大， 废旧混凝土传统的简易掩埋或堆放方式污 染环境、 占用土地、 浪费资源【 1 ； 与此同时， 我国基础建设对砂 石料需求巨大， 导致大量开山采石， 破坏生态环境。如何变废 为宝， 合理利用废旧混凝土生产再生骨料， 循环利用引起诸 多专家学者的关注。肖建庄 对再生混凝土的力学性能进行 了系统的研究。刘数华和冷发光圈 阐述了再生混凝土各方面 的性能。李秋义等【句 从再生混凝土的工作性、 强度和耐久性等 基金项目： 福建省教育厅 A类项目( J A 1 1 2 5 1 ) ； 福建省高校服务海西重点项目( H X 2 0 0 8 0 2 ) 收稿日期： 2 0 1 2 0 8 2 1 作者简介： 张会芝， 女， 1 9 8 1 年生， 河南太康人， 硕士， 讲师， 研究方向 为高性能混凝土。 地址： 福建 省三 明市荆东路 2 5号， E ma i l ： p h _ d l i u j i f e n g 1 2 6t o m 。 6 8 新型建筑材料 2 0 1 3 2 方面对混凝土再生产品的性能进行了较为全面的研究。邢振 贤等f 7】全部采用再生骨料配置的再生混凝土， 与配合比相同的 天然混凝土相比， 抗压强度降低9 ， 抗拉强度降低7 ， 抗折 强度约为天然混凝土强度的7 5 一 9 0 。N i x o n 四 分析了国外早 期的相关研究成果， 统计分析表明， 再生混凝土的抗压强度较 普通混凝土降低2 0 左右。 S a m i W T a s h 的 研究发现， 再生混 凝土的抗压强度较普通混凝土降低 1 0 2 5 。张泽平等 ” 1 对玻化微珠保温混凝土进行了研究，分析了相关因素对玻化 微珠保温混凝土导热系数和抗压强度的影响规律，验证了再 生混凝土中掺加一定数量的玻化微珠配制玻化微珠保温混凝 土的可行性等。 考虑到 再生骨料 本身多 孔隙等 特性， 其保 温性能 较天然 骨料混凝土好， 结合我国建筑节能的重要性和迫切性， 将大批 量废旧 混凝 土生 产再生骨 料循环利用， 掺加玻化微 珠保温材 料， 经过一系列的工艺处理后重新用于建设中， 不仅有利于节 约天然资源， 降低能耗， 而且能够解决日益增长的垃圾处理危 机， 具有显著的社会、 经济及节能环保效益， 对城市的可持续 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张会芝， 等： 再生保温混凝土的力学性能试验研究 发展具有深远的意义。 基于此， 本文对再生保温混凝土的力学 性能进行了探讨。 1 试验原材料及方案设计 1 1 试验原材料 水泥： 建福牌P 0 4 2 5 级水泥。 再生粗骨 料： 由 强度等级 为C 3 0 废弃混凝土试块通过搅拌站破台二次破碎加工而成， 5 1 0 m m连续级配， 表观密度2 3 4 0 5 k g m ， ， 针片状含量8 ， 吸水率7 8 ， 压碎指标 1 3 0 ， 含泥量0 8 ； 再生细骨料的表 观密度2 3 3 0 1 k g m 3 ，细度模数2 9 ，吸水率8 9 ，空隙率 4 2 ， 含泥量 1 9 ； 砂： 大田中砂， 细度模数为2 7 ， 表观密度 为2 7 6 4 k g m 。 ； 减水剂为聚羧酸系减水剂； 水： 自来水； 玻化微 珠： 粒度 0 5 1 5 m m ， 密度 1 1 0 k g m ， 导热系数0 0 4 7 0 0 5 4 W m K ， 筒压强度3 8 4 6 ， 耐火性 1 2 8 0 1 3 6 0 o C 。 1 2 试验配合 比 参考J G J 5 5 2 0 0 0 普通混凝土配合比设计规程 进行再 生保温混凝土的配合比设计， 再生混凝土配合比为： 再生粗骨 料 1 2 0 5 k g m 3 , 水泥 3 8 4 k g m 3 , 粉煤灰9 6 k g m 。 ， 大田中砂3 0 1 k g m 3 , 水2 8 5 k g m ， 水胶比0 2 5 。 再生粗骨料的取代率为1 0 0 ，再生细骨料的取代率分 别为O 、 5 0 、 1 0 0 ，玻化微珠掺量分别为混凝土总体积比的 1 2 0 、 1 1 0 、 1 0 0 、 9 0 、 8 0 、 6 0 ，进行再生保温混凝土的 试配。每次搅拌0 0 2 5 m ， ， 各组配合比见表 1 。 表 1 再生保温混凝土配合比 l 童 水泥粉煤灰再生粗 砂 水 引气剂 玻化微 ， k g ， l 【 g 骨料 k g k g k g g 珠 l 【 g 2 试验结果分析 按表 1 配合比，对应每组试验共制作了 立方体试块( 1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0 m m ) 6 个； 板体试块( 3 0 0 m m x 3 0 0 m m x 3 0 m n O 2 个。在搅拌混凝土前， 先用水将搅拌机润湿， 加入砂或再生细 骨料和水泥， 再加入粗骨料， 搅拌均匀， 最后加入水， 搅拌3 5 m i n 后测其坍落度。 若坍落度满足要求， 将混凝土拌和物注入 塑料模， 并放置在标准振动台振动成型。振动结束后抹平， 收 浆后再抹 1 次。且表面与试模边缘的高低差不得超过 0 5 m m ， 放置在湿度较高、 温度适宜的地方， 2 4 h 后拆模， 立即放 入标准养护室养护， 养护温度( 2 0 2 ) 、 湿度 9 5 以上养护 至龄期7 d 、 2 8 d 后， 取出各试件进行力学性能试验。 1 5 0 m m x l 5 0 m m x l 5 0 m m立方体标准试件的抗压强度依 据G B ，I 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 普通混凝土力学性能试验方法标准 进行测试， 试验设备为T Y E 一 2 0 0 0 A型压力试验机。导热系数 测试采用沈阳紫薇机电设备有限公司生产的C D D R 3 0 3 0 导 热系数测定仪， 其测量范围为0 0 2 1 0 0 w ( m K ) 。7 d 和2 8 d 立方体抗压强度及导热系数测试结果见图1 图3 。 1 组 2 组 3 组 R C 一 1 2 0 R C 一 O R C 一 1 0 0 R C - 9 0 R C - 8 0 R C - 6 0 N m i n 图 1 各配合比7 d再生保温混凝土抗压强度 30 25 量 2 0 餐 墨 5 0 口 1 组 -2 组 3 组 K 0 1 20 RC -1 H)R C-l O 0 K L一 9U 1 ( C -8 0 -6 0 时间 m i n 图2 各配合比 2 8 d 再生保温混凝土抗压强度 由表 1 及图1 、 图2 可知： ( 1 ) 粗骨料取代率为1 0 0 时， 不同配合比的再生骨料保 温混凝土立方体7 d 抗压强度，以再生细骨料取代率为5 0 时的平均值最大， 分别比细骨料取代率为0 和1 0 0 时的平 均值大2 1 和 1 8 6 ；总体随玻化微珠掺量降低， 7 d 强度下 降( 第 1 组和第2 组) 或先增大后降低的趋势( 第3 组) 。 NE W B UI L Dl NG MAT E R I Ak S 6 9 8 6 4 2 0 8 6 4 2 0 d w 嚼 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张会芝， 等： 再生保温混凝土的力学性能试验研究 ( 2 ) 粗骨料取代率为1 0 0 时， 不同配合比的再生骨料保 温混凝土立方体2 8 d 抗压强度， 以再生细骨料取代率为5 0 时的平均值最大，分别比细骨料取代率为0 和 1 0 0 时的平 均值大1 4 5 和l 0 8 ；各配合比的再生骨料保温混凝土立 方2 8 d 体强度均随玻化微珠掺量增加而降低。 再生骨料混凝土的构成比较复杂，与普通混凝土相比， 增加了再生骨料、 老界面过渡区( 再生集料内原始集料与老 水泥石之间界面) 和新界面过渡区。新界面包括新水泥石与 天然粗集料之间的界 面， 新水泥石与再生粗集料中 岩石部分 之间的界面， 以 及新水泥石与再生粗集料中 老砂浆 之间的界 面。 与普通混凝 土类似， 再生混凝土的 破坏往 往在界面过渡 区开始， 首先出现断裂面， 而混凝土的破坏与界面过渡区有 密切的联系。但与普通混凝土不同的是， 在破碎生产的过程 中再生骨料内部往往产生损伤和微裂纹， 导致再生粗骨料的 强度低， 再生粗骨料的界面力学性能较差， 所以造成再生混 凝土的强度一般较普通混凝土低。再者， 再生粗集料与水泥 石弹性模量不同， 导致造成混凝土受力时， 集料和水泥石界 面存在应力集中， 使得再生混凝土的强度降低。另外， 再生粗 集料表面通常会附着大量粉尘， 粉尘主要是水泥石在碾磨过 程中相互摩擦产生的， 活性很小， 这样在生产再生混凝土时， 这些粉尘使再生集料与新水泥石之间的界面更厚且更薄弱。 最后， 再生粗骨料的吸水率大， 导致一部分水被再生粗骨料 吸收， 这减小了 实际 用水量， 同样也减小了 实际水灰比， 使得 再生混凝土的强度有一定的提高。以上几方面的因素综合作 用， 使得再生混凝土的力学性质较普通混凝土更为复杂。 0 6 蕃0 5 0 4 妻 0 s 磊0 1 0 口1 组 _2 组 _3 组 R C 一 1 2 0 R C 一 1 1 0 R C - 1 O O R C - 9 0 R C 8 0 R C 一 6 0 图3 各配合比再生混凝土的导热系数 由图3 可知： ( 1 ) 随着玻化微珠的增加， 再生骨料保温混凝土的导热 系数逐渐减小。当再生细骨料的取代率为0时， 玻化微珠掺 量分别为8 0 、 9 0 、 1 0 0 、 1 1 0 、 1 2 0 的再生骨料保温混凝 土导热系数， 比玻化微珠掺量为6 O 的再生骨料保温混凝土 的导热系数分别降低了1 5 、 3 3 、 1 0 0 、 1 7 1 、 2 0 8 ； 当 再生细骨料的 取代率为5 0 时， 玻化 微珠掺量分别为8 0 、 9 0 、 1 0 0 、 1 1 0 、 1 2 0 再生骨料保温混凝土， 比玻化微珠 7 0 新型建筑材料 9 0 1 3 2 掺量为 6 0 的再生混凝土的导热系数分别降低了5 9 、 1 1 1 、 1 3 。 9 、 1 7 4 、 2 5 4 ； 当再生细骨料的取代率为1 0 0 时，玻化微珠的掺量为8 0 、 9 0 、 1 0 0 、 1 1 0 、 1 2 0 再生 骨料保温混凝土导热系数， 比玻化微珠掺量为6 0 1再生骨 料保温混凝土的导热系数分别降低了3 6 、 5 9 、 6 2 、 9 6 、 1 5 - 3 。 这主要是由于玻化微珠的掺入，在再生骨料保温混凝土 中形成一个个小介质，其导热系数远远低于普通混凝土的导 热系数， 当热辐射通过时， 阻隔了热流的传递， 降低了再生骨 料保温混凝土的导热系数。 ( 2 ) 再生细骨料的取代率增加， 使得再生骨料保温混凝土 的导热系数呈现先减小后增大的趋势。当再生细骨料的取代 率为5 0 时， 其相对应的玻化微珠掺量相同， 则导热系数为 最小， 其保温性能较好； 当玻化微珠掺量为 1 2 0 时， 其导热 系数较相同再生细骨料取代率增大。表明再生细骨料用量增 加， 影响了再生骨料保温混凝土的导热系数， 且再生细骨料取 代率为5 0 时， 为本研究再生骨料保温混凝土保温性能的最 优取代率。 3 结论 通过选取玻化微珠掺量为混凝土总体积比1 2 0 、 1 1 0 、 1 0 0 、 9 0 、 8 0 、 6 0 ， 再生粗骨料的取代率为 1 0 0 ， 再生细 骨料的取代率为0 、 5 0 、 1 0 0 ， 试验研究了玻化微珠掺量、 再 生粗细骨料取代率对再生骨料保温混凝土力学性能的影响， 并对各组试块进行了龄期为7 d 与2 8 d 的立方体抗压强度试 验和导热系数试验， 得出如下结论： ( 1 ) 粗骨料取代率为1 0 0 时， 不同配合比的再生骨料保 温混凝土的7 d 立方体抗压强度，以再生细骨料取代率为 5 0 时的平均值最大； 随玻化微珠掺量降低， 再生骨料保温混 凝土7 d 抗压强度呈降 低( 第1 组和第2 组 ) 或先增大后降 低 的趋势( 第3 组) 。 ( 2 ) 粗骨料取代率为 1 0 0 时， 不同配合比的再生混凝土 的2 8 d 立方体抗压强度， 以再生细骨料取代率为5 0 时的平 均值最大； 各配合比的2 8 d 立方体抗压强度均随玻化微珠掺 量增加而降低。 ( 3 ) 随着玻化微珠的增加， 再生骨料保温混凝土的导热系 数逐渐减少， 并呈现出递减的趋势。 ( 4 ) 再生细骨料的取代率增加， 使得再生骨料保温混凝土 的导热系数呈现先减小后增大的趋势。当再生细骨料的取代 率为5 0 时， 其相对应的玻化微珠掺量相同时， 则导热系数 为最小， 为本文研究再生混凝土保温性能的最优取代率。 ( 下转第 7 4页) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m