再生混凝土骨料粒径和级配对无砂大孔混凝土性能的影响.pdf

2 0 1 3年第 1 2期 ( 总 第 2 9 0期 ) 混 凝 N u mb e r 1 2 i n 2 0 1 3 ( T o t a l N o 2 9 0 ) Co n c r e t e 土 预拌混 凝土 R E A DY MI X E D C 0 CR E d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 1 2 0 3 4 再生混凝土骨料粒径和级配对无砂大孔混凝土 性能的影响 周敏 ( 福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室，福建 福州 3 5 0 0 2 5 ) 摘要 ： 再生混凝土骨料是利用废弃混凝土块破碎 、 分级并重新混合形成 的骨料 ， 与天然骨料有 比较明显的区别 ， 通过研究再 生混凝土骨料对无砂大孔混凝土有效孑 L 隙率和强度的影响， 可知适当的再生混凝土骨料粒径和级配能配制出具有高有效孔隙率 和较高强度的无砂大孔混凝土。 关键词： 再生混凝土骨料 ；有效孔隙率 ；强度 ；粒径；级配 中图分类号 ： T U 5 2 8 0 4 文献标志码： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 1 2 0 1 2 3 0 2 I n f l u e n c e o f p a r t i c l e s i z e a n d g r a d a t i o n o f r e c y c l e d a g gr e g a t e o n n o n - f i n e s ma c r o pr o u s c o n c r e t e ZHoUM i n ( F u j i a n A c a d e my o f B u i l d i n g R e s e a r c h ， F u z h o u 3 5 0 0 2 5 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e r e c y c l e d a g g r e g a t e ， wh i c h ma d e o f wa s t e c o n c r e t e b y b r o k e n、 gra d i n g a n d mi x i n g ， i s d i ffe r e n t wi t h n a t u r a l a g g r e g a t e Re s e arc hi n g t h e i n flu e n c e o f r e c y c l e d a g gre g a t e o n the vo i d r a t i o an d c o mp r e s s i v e s t r e ng t h o f no n fin e s ma c r o p r o us c o n c r e t e， s h o ws tha t the n o n fi n e s ma c r o p r o u s c o n c r e t e wi th h i g h v o i d r a t i o a n d s t r e n gth c a n b e p r e p a r e d b y r e c y c l e d a g gre g a t e wi th a p p r o p r i a t e p a r t i c l e s i z e an dgra d a t i o n Ke y w or ds： r e c yc l e da g gre g a t e； v o i d r a t i o； s tre ng t h； pa rti c l e s i z e； gra d a t i o n n 芑1_- -L - 1 2 U l 云 随着我 国城市建设 的发展 ， 旧城改造 的进行 ， 大量的 建筑物 被拆 除 ， 产生了大量的混凝 土碎块 ， 对这些混凝土 碎块 的再 生利用不仅可 以减少废弃混凝土排放对环境造 成 的污染 ， 节省处理费用 ， 又可 以通过对再生骨料的利用 ， 减少对 天然骨料的消耗 ， 保护 自然资源 。 再生混凝土骨料 是将混凝土块经破碎 、 分级并按一定的比例混合后形成 的 骨料 1 。 无砂大孔 混凝土 主要 由水泥 、 粗 骨料和水 拌制而 成 ， 与普通混凝土不同之处在于没有掺加细集料 ， 因此其 配合 比、 影响因素等均与普通混凝土不一样 。 目前多数 的 研究主要集中于配合 比设计 、 外加剂及掺合料等对无砂大 孑 L 混凝土性能影 响等方面的研究 ， 而对 于再生混凝 土骨料 本身对其有效孔 隙率及强度方面 的研究很少 。 本实验从再 生骨料 的粒径 和级配对无砂大孑 L 混凝土的影响进行研究 ， 为再生骨料更广泛地应用积累经验和数据 。 1 试验原材料 1 1水 泥 采用福建炼石水泥厂的 P c 3 2 5 R级水泥。 收稿 日期 ：2 0 1 3 - 0 6 - 2 1 基金项目：福建省科技计划重点项 目( 2 0 0 7 Y 0 0 0 4 ) 粗骨料 骨料种类分别为 ： 再 生骨料( 原混凝土强度 C 3 5 ) ， 其 粒径及级配如表 1 所示 。 1 3 外加剂 1 3 1 减水剂 本试验采用福建省建筑科学研究院生产的 T w P S 高效 减水剂 ， 其为棕褐色液体 ， 固含量为 3 3 ， 氯离子含量 0 4 0 0 ， 硫 酸钠含量 8 0 ， p H值为 6 ， 掺量为水泥用量 的 0 8 1 2 ， 减水率可达 2 5 0 o - 3 0 o 0 。 1 3 2 增稠剂 为提高水泥浆体的黏稠度 ， 选用了聚丙烯酰胺增稠剂 ， 并 采用旋 转黏度计进行黏度测试 。 不 同水泥浆水灰 比下 ， 未掺和掺人 0 2 5 增稠度剂 后水泥浆 的黏度及剪切 应力 分别见表 2 、 3 所示 、 2 8 d 抗压强度见表 4所示 。 表 2 、 3中数据显示 ， 掺人增 稠剂后旋 转黏度计 读数 及剪切应力明显增大 ， 即水 泥浆体黏度增大 ； 表 4中数据 显示 ， 掺人增稠剂后水泥石 2 8 d的抗压强度亦有提高 ， 故 综合分析 ， 通过掺入增稠剂可以改善水 泥浆 的流变 、 力学 性 能。 1 2 3 表 1 ( 原混凝土强度为 C 3 5 ) 再生骨料级配情况 表 2不同水灰比下旋转黏度计读数 2试 验 方 法 2 1 有效孔隙率 测定无砂大孑 L 混凝土在空气 中的质量 、 在水中的质量 以及其体积 ， 按式( 1 ) 计算得出其有效空隙率圆 。 A=l 一 ( 一 1 ) ( p w X V) 1 0 0 ( 1 ) 式 中： A无砂大孔混凝土 的有效空隙率 ， ； 浸泡在水中并吸水饱和后水中的质量 ， k g ； M， 试件烘干后放置于( 2 0 2 ) 、 相对湿 度( 6 0 5 ) 条件下 2 4 h 后称量其空气中质量 ； 采用卡尺测量并计算所得 的无砂大孔混凝 土 外观体积 ， c m ； p 水 的密度 ， k g c m 。 2 2 抗压强度试验 参照 G B T 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 ， 采 用边长为 1 5 0 m mx l 5 0 m mx l 5 0 m i l l 立方 体试件 ， 6 个试件为一组 ， 以 6 个试件测值 的算术平均值作 为该组试件的抗压强度值 ， 平均值计算精确至 0 1 MP a ， 当 6 个试件的最 大值或最小值 与平均值的差超过 2 0 时 ， 以 中间 4 个试件的平均值作为该组试件的抗压强度值网 。 3 试验及 结果分析 3 1 配合 比及样品制备 骨料的单位立方米用量取骨料的 0 9 倍紧密堆积密度 值 ， 配合 比为 ： C G = I 8 ， W C = 0 3 9 ； 通过添加 T W- P S高效 1 2 4 减水剂 、 H P A M增稠剂调节水泥浆 的黏稠度 、 流动度使水泥 浆能均匀包裹在骨料的表面， 且不产生流浆现象， 保证无 砂大孔混凝土具有 良好 的和易性。 3 2 再生骨料的粒径、 级配对无砂大孔混凝土有效 孔 隙率的影响 按照 3 1 中的配合 比进行试验 。 采用不同粒 级配制 的 单位立方米无砂大孔混凝土浆体体积如表 5 所示 ， 其有效 孔隙率结果如表 6 所示 。 表 5 不同粒级骨料配制的单位立方米无砂大孔混凝土中 浆体 的体积 m 表 6不同粒级骨料配制的单位立方米无砂大孔混凝土的 有效孔隙率 表 5 中数据显示 ， 连续粒级骨料配制的无砂大孔混凝 土 中浆体 的体积明显多于单粒径骨料配制 的无砂大孔混 凝土中浆体的体积 ； 对于单粒级或连续粒级再生骨料配制 的无砂大孑 L 混凝土 ， 均随着骨料最大粒径的增 大呈逐渐增 大趋势。 但对于同为连续粒级或单粒级的骨料而言 ， 无砂大 孔混凝土 中浆体 的体积相差不 明显 。 结合表 5 、 6 可 知 ， 在 浆体体积大致相 同的情况下 ， 无砂大孔混凝土的有效孔隙 率取决于骨料紧密堆积的孔隙率大小 ， 骨料最大粒径越大 ， 堆积所产生的孔隙越大 ， 则无砂大孔混凝土内部孔隙越大。 连续粒径骨料相 比单粒级骨料 ， 其堆积所产生 的孔隙相对 较小 ， 因此其配制的无砂大孔混凝土孔隙率较小 。 3 3 再 生骨料的粒径、 级 配对无砂 大孔 混凝 土抗压 强度 的 影 响 由不 同粒径和级配的再生骨料配制的无砂大孔混凝土 的抗压强度结果如表 7 、 8 所示。 通过分析可知： 无论是由单粒 级还是连续粒级配制的无砂大孔混凝土， 从其强度的发展过 程随着骨料最大粒径 的增大 ， 抗压强度逐渐减小 ， 且早期强 度发展较快并呈线性关系 ， 而后期强度发展不明显 ， 这是因 下转第 1 2 8页 ( 3 ) 由于钢纤 维对峰后韧性起到 了主导作用 ， 因而钢 纤维混杂玄武岩纤 维增强水泥砂浆的整体弯曲韧性变化 并不 明显 ； 但是 ， 由于玄武 岩纤维对材料峰值 承载力 的提 高作用明显 ， 因此材料的等效抗弯强度在挠度值较小范围 内得到了显著调高。 ( 4 ) 由于玄武岩纤维限制 了微裂纹 的发展而钢纤维桥 联宏观裂缝 的作用 明显 ， 混杂纤维 的使用表现出了良好的 正混 杂效应 ， 混杂纤维的最优掺量为钢纤维 1 2 5 玄武岩 纤维 0 3 参考文献 ： 1 】F AT I H A， F E V Z I T， T AME R D E x p e r i me n t a l i n v e s t i g a t i o n o f in c e h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h y b r i d fi be r r e i n f o r c e d c o n c r e t e s a mp l e s a n d p r e d i c t i o n o f e n e r g y a b s o r pt i o n c a p a c i t y o f b e a ms b y f u z z y g e n e t i c m o d e l J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 1 3 ( 4 4 ) ： 5 6 5 5 7 4 2 】S E UNG H P， DON G J K， GU M S R T e n s i l e b e h a v i o r o f u l t r a h i g h p e r f o r n mn c e h y b r i d fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e J C e me n t a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 1 2 ( 3 4 ) ： 1 7 2 1 8 4 3 J E E T HAR T D， MAH YUD DI N R H i g h s t r e n g t h c h a r a c t e r i s t i c s o f 上接第 1 2 4页 为无砂大孔混凝土不 同于普通混凝土 ， 在其养护期 间， 由于 内部存在大量的空隙， 水分可以顺利通过空隙并达到内部各 部位， 可及时补充水泥水化水分 ， 从而使水泥在相对较短的 时间内充分水化 ， 因此早期水化迅速而后期水化缓熳。 由表 5 中数据显示 ， 三种单粒级骨料配制的无砂大孔 混凝土中浆体体积相近 ， 六种连续粒级骨料配制的无砂大 孔混凝土中浆体体积相近 ， 在浆体总量相同的情况下 ， 无砂 大孔混凝土 的抗压强度取决与骨料之 间的黏结点 的数量 ， 而黏结点的数量又取决于骨料 自身的粒径及级配 ， 对于单 粒级骨 料 、 其黏结 点数量少 ， 级配差 ， 故抗压强度低 ， 采 用 连续粒级的骨料黏结点数量多， 级配好， 故强度高； 对于单 粒级骨料 ， 随着最大粒径增加 ， 骨料的黏结点数量减少 ， 强 度降低 ， 对于续粒级骨料而言 ， 骨料的最大粒径越小 ， 骨料 的黏结点数量越多 ， 黏结强度越高 ， 反之， 黏结点数量越 少 ， 黏结强度越低。 表 7 再生骨料粒径、 级配对抗压强度的影响( 单粒级 ) 4结 论 ( 1 ) 对于单粒级再生骨料 ， 其配 制的无砂大孔混凝 土 的有效孔隙率 随着骨料最大粒径 的增大呈逐渐增大趋势 ， 而连续粒级骨料相 比单粒级骨料 ， 骨料堆积所产生 的孔隙 相对较小 ， 且有效孔隙率与最大粒径的变化关系并不明显。 1 28- c e me n t mo r t a r r e i n f o r c e d wi t h h y b r i d fi b r e s 叨C o n s t ruc t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 1 1 ( 2 5 ) ： 2 2 4 0 2 2 4 7 【 4 】J ON GS UNG S， C HE O L WOO P C h a r a c t e r i s t i c s o f b a s a l t fi b e r a s a s t r e n g t h e n i n g ma t e r i a l f o r c o n c r e t e s t ruc t u r e s Co mpo s i t e s P a rt B， 2 0 0 5 ( 3 6 ) ： 5 0 4 5 1 2 【 5 】D YL MA R P D， C L E L I O TF r a c t u r e t o u g h n e s s o f g e o p o l y me r i c C O U e r e t e s r e i n f o r c e d w i t h b a s a l t fi b e r s J C e me n t C o n c r e t e C o mp o s - i t e s ， 2 0 0 5 ( 2 7 ) ： 4 9 5 4 6 】 李为民， 许金余， 沈刘军 玄武岩纤维混凝土的动态力学性能 复合材料学报 ， 2 0 0 8 ( 2 5 ) ： 1 3 5 1 4 2 【 7 李为民， 许金余 玄武岩纤维混凝土的冲击力学行为与本构模 型 J J 工程力学， 2 0 0 9 ( 2 6 ) ： 8 6 9 1 作者简介 联 系地址 联系电话 刘伟静( 1 9 6 8 一 ) ， 硕士 ， 一级注册结构工程师师 ， 研究 方向： 结构工程。 湖北孝感湖北工程学院市建设学院( 4 3 2 1 0 0 ) 0 71 2 2 3 45 1 2 3 表 8骨料粒径、 级配对抗压强度的影响( 连续粒级 ) ( 2 ) 对于单粒级或连续粒级再生骨料 ， 其 配制的无 砂 大孔混凝土 的抗压强度随着骨料最大粒径 的增大逐渐减 小 ， 早期强度发展较快 ， 而后期强度发展不明显 。 ( 3 ) 配制高强度的无砂大孑 L 混凝土宜采用连续粒级 的 骨料 ， 但有效孔 隙率相对较小 ， 当骨料最大粒径大 于等 于 2 5 1 T ff n时 ， 其抗压强度大幅降低 ， 配制高有效孔隙率时 ， 宜 选用单粒级骨料 ， 但抗压强度相对较低 。 参考文献 ： 【 1 孙跃东， 肖建庄 再生混凝土骨料 J 1 混凝土， 2 0 0 4 ( 6 ) ： 3 3 3 6 【 2 】P AR K S B， T I A MAn e x p e r i me n t s t u d y o n t h e wa t e r p u r i f i c a t i 0 n p r o p e r t i e s of p o r o u s c o n c r e t e l J Ic e me n t a n d c o n c r e t e R e a s e r c h ， 2 0 0 4 ( 3 4 ) ： 1 7 7 1 8 4 【 3 】 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 s 作者简介： 周敏( 1 9 7 8 一 ) ， 男， 硕士， 高级工程师， 从事建材产品的 检测及研发。 联系地址 ： 福州市杨桥中路 1 6 2号 福建省建筑科学研究院建材 检测所( 3 5 0 0 2 5 ) 联系电话 ： 0 5 9 1 8 3 7 0 6 7 8 5