两种不同状态再生细骨料混凝土工作性能的研究.pdf

2 0 1 3 年 第 4 期 (总 第 2 8 2 期 ) Nu mb e r 4 i n 2 O 1 3 ( T o t a l No 2 8 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATE RI AI AND AD M I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 3 0 4 0 2 1 两种不同状态再生细骨料混凝土工作性能的研究 卞立波 1 , 2 ,3 。刘娟红 ( 1 北京科技大学 ，北京 1 0 0 0 8 3 ；2 北京市绿色建筑与节能技术重点实验室，北京 1 0 0 0 0 0 ； 3 北京建筑工程学院，北京 1 0 0 0 4 4 ) 摘要： 针对再生骨料表面多孑 L 及高吸水率 的特点以及使用再生骨料后混凝土坍落度损失大的问题 ， 通过研究干燥状态再生细 骨料和饱和面干再生细骨料与天然砂在再生混凝土中的掺量变化对再生混凝土的工作性和强度的影响。 试验结果表明 ： 将再生细 骨料饱和面干化后 ， 在保证混凝土强度的前提下， 混凝土的工作性 以及坍落度损失的问题也得到了较好的改善。 关键词： 建筑垃圾 ；再生骨料 ；工作性 ；饱和面干 中图分类号： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 7 7 0 3 Re s e a r c h o n wo r k a bi l it y o f c on c r e t e wi t h t wo d i ffe r e n t s t a t e s r e c y c l e d f i n e a gg r e g a t e BI VLJ b o1 ,2 ,3 LI UJ u a n - h o n g ( 1 U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a ； 2 B e i j i n g Ke y L a b o r a t o r y o f G r e e n B u i l d i n g a n d E n e r gy E ffic i e n t T e c hno l o gy， B e i j i n g 1 0 0 0 0 0 ， C h i n a ； 3 B e ij i n g U n i v e r s i t y o f C i v i l E n g i n e e r in g and A r c h i t e c t u r e ， B e ij i n g 1 0 0 0 4 4 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： Ai m a t t he p r o b l e m o f l a r g e s l u mp l os s of c o nc r e t e b y u s i n g the r e c y c l e d a g g r e g a t e wi th the p r o pe r t i e s o f po r o u s s u r f a c e a n d h i g h wa t e r a b s or pt i o n r a t e Thi s s t u d y f o c us o n the i n f l ue n c e o ft h e wo r k a b i l i t y a n d the s t r e n g t h o ft he c o nc re wi th d i ffe r e n t r a t i o of t h e r e c y c l e d d r i e d and s a t u r a t e d s u r f a c e d r i e d fi n e a g gre g a t e T h e c o n c l u s i o n wa s the wo r k a b i l i ty and t h e b i g s l um p l o s s C an b e i mp r o v e d b y g u a r - ant e e i n g t h e s e n g t h wi t h t hi s me tho d Ke ywor d s ： c o n s t r u c t i o nwa s t e ； r e c y c l e da g g r e g a t e ； wo r k a b i l i ty； s a t ura t e d s u r f a c ed r y 0 引言 在城市建设 中产生了很多的建筑垃圾 ， 部分学者研究 了将建筑垃圾分选破碎后作为再生骨料替代天然骨料使 用 ， 实现了大部分建筑垃圾的回收再利用 。 破碎后 的建筑垃 圾骨料 ， 已经有不少学者或者工程人员对建筑垃圾骨料的 利用提出了很多中肯的意见， 但是对于使用建筑垃圾骨料 后混凝土的工作性即坍落度问题研究却很少， 在当今社会 中， 混凝土的使用很大程度上都需要大流态( 通常工程上使 用的混凝土坍落度值要求大于 2 0 0 m l r 1 ) ， 同时也要求 比较 小的坍落度损失， 而使用了建筑垃圾骨料的混凝土坍落度 则很难保持。 笔者在经过试验后 ， 发现使用建筑垃圾骨料的 混凝土在初始状态很好( 坍落度值2 2 5 m l T l ， 扩展度 4 9 5 mm) 然骨料相 比， 其表面有很多的不同 ： 再生粗骨料表面黏附有 大量的砂浆和水泥素浆， 而这些多余的部分又都是多孑 L 结 构， 这些孔洞本身会对拌和水产生一个吸附作用， 使得混凝 土新拌物随出机 时间的增长 ， 孔洞的吸水效应就显的愈发 明显。 肖建庄认为【n ， 与天然骨料相 比， 再生骨料具有孔隙率 较高 、 密度较小、 吸水性增强和强度较低等特点 。 1 试验 原材料 本次试验所采用的细骨料如下 ： 再生细骨料 的基本材性见表 1 。 根据 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 建设用砂 的相关指标 ： 再生 细骨料为 区粗砂。 级配不合格 ， 松散堆积密度和表观密度 合格， 但较常规细骨料密度偏低。 的情况下， 在历时 0 5 h 或 1 h后， 混凝土的坍落度损失较 天然细骨料的基本材性见表 2 。 快 ， 基本上都变成 了塑性混凝土。 究其原 因， 再生骨料 和天 试验所采用再生粗骨料材性见表 3 。 表 1 再生细骨料的基本材性 收稿 日 期 ：2 0 1 2 1 0 - 2 3 7 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 3 再生粗骨料的基本材性 根据 G B T 1 4 6 8 5 -2 0 1 1 建设用卵石 、 碎石 的相关指 标 ： 再生粗骨料泥块含量满足 I 类标准 ； 压碎指标满足 I 类 标准 ； 针 片状含量满 足 I 类标准 ； 表观密度和堆积密度合 格 ， 但较常规细骨料密度偏低 。 天然粗骨料的基本材性见表 4 。 水泥主要性 能指标见表 5 。 粉煤灰主要性能指标见表 6 。 外加剂 ： 试验采用萘系高效减水剂。 表 4 天然粗骨料的基本材性 细度( 4 5 I, L m筛筛余量) 需水量比 含水率 表观密度 ( g ， c m ) 堆积密度 ( g ， c m ) 1 5 3 0 7 5 2 试验过程 试验配合 比选择如表 7 所示 。 3 试验 结果与讨论 首先在基准配合比的基础上， 分别以2 0 、 4 0 , o 、 6 0 , o 、 8 0 等 量替代天然细骨料， 测试混凝土的工作性和强度指标， 第二， 将再生细骨料经过浸泡、 晾晒至满足 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 0 1 ( 建 设用砂 的饱和面干状态 ， 测试含水率， 在此基础上将其替 代基准配合比的 2 0 、 4 0 、 6 0 细骨料， 测试混凝土的工 试验采用干燥状态和饱和面干状态的两种再生细骨料 ， 作性和强度指标 ， 试验结果见表 8 。 表 7 试验配合比表 注 ： R S 代表再生细骨料 ， R G代表再生粗骨料 ， 1 号配合比为基准配合比，细骨料全为天然砂 ， 2 5 号配合比为在 1 号配合 比的基础 上等质量用再生垃圾细骨料替代 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 的天然细骨料， 6 8 号配合比为再生细骨料经过 2 4 h浸泡后 ， 晾晒至饱和面干状态口 ， 测 试饱和面干含水率为 1 2 4 ， 替代2 0 、 4 0 、 6 0 天然细骨料。 表 8混凝土的工作性和强度 由表 8 可以看出， 在混凝土的出机坍落度相差不大的 情况下， 随配合比变化的不同， 2 5 号配合比的 0 5 h坍落 度和 1 h 坍落度与 1 号基准配合比相对比， 即采用干燥状态 78 下的再生细骨料替代量从 2 0 8 0 变化时， 混凝土的坍 落度出现较大幅度的变化， 0 5 、 1 h 坍落度损失较为严重。 对于 6 8 号配合比， 即将干燥状态的再生细骨料处理至饱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 和面干状态 ， 混凝土的工作性出现 了较大幅度的改善。 采用干燥状态的再生细骨料数据分析， 如图 1 、 2 所示 。 再生细 骨料掺量 ( k g m ) 图 1 坍落度随干燥状态再生细骨料掺量变化 250 g 2 0 0 1 5 0 辎 1 0 0 蜓 密5 0 0 0 1 3 6 2 7 2 4 0 8 5 4 4 再生细骨料掺量 ( k g m ) 图 2 坍落度损失随干燥状态再生细骨料掺量变化 由图 1 、 2可得 ， 混凝土初始坍落度基本相同， 随着干 燥状态再生细骨料掺量的变化 ， 混凝土的 0 5 h 坍落度和 1 h 坍落度出现明显的规律性下降， 混凝土的基准配合比中， 混凝 土的初 始坍落 度为 2 3 5 mi n ， 0 5 h坍落度 为 2 2 5 mm， 0 5 h损失 为 1 0 rai n ， 1 h坍 落度 为 2 0 0 m m， 1 h损 失 为 3 5 mm。 而对应的掺加了干燥状态后的再生细骨料 ， 掺量从 1 3 6 5 4 4 k g m ， 初始坍落度基本上都在 2 0 0 m r fl以上， 但是 0 5 h坍 落度 已 经降 低 到 2 1 0 2 5 mm不 等 ， 损 失 为 1 5 1 7 5 m l n 不等 ， 1 h的坍落度 已经降低 到 1 1 0 0 m m， 损失为 1 1 5 2 0 0 m m不等 。 体现 出了随着 干燥状 态再生细骨料 掺 量越大 ， 混凝土的坍落度损失也较大的规律 。 采用饱和面干再生细骨料数据分析如下 ， 如图 3 , 4 所示。 g 吕 、 艇 密 20 O O 8O U l j 3 UtO 459 饱和面干再生细骨料掺量 ( k g m ) 图3 坍落度随饱和面干再生细骨料掺量变化 由图 3 、 4可得 ， 混凝 土初 始坍落度基本相 同 ， 随着饱 和面干状态再生细骨料掺量 的变化 ， 掺量在低于 3 0 6 k g m 3 时， 混凝土的 0 5 h坍落度和 1 h坍落度并未出现明显下 降， 混凝土的初始坍落度基本上为2 3 0 r n n q 左右， 0 5 h 坍落 度仍为 2 3 0 m n l ， 0 5 h 损失为 0 1 0 mm之间， 1 h坍落度为 2 0 0 m i n ， 1 h 损失为 3 0 mm。 当掺量为 4 5 9 k g m 3 时 ， 初始坍 落度为 2 3 0 m m， 0 5 h 坍落度降低到 1 9 0 m m不等， 损失为 4 0 mil l ， 1 h 的坍落度已经降低到 1 7 0 mm， 损失为 6 0 mn a 。 与 8O 量 6 0 嚣 。 萎 z o O 0 1 53 3 0 6 4 5 9 饱和面干再生细骨料掺量 ( k g m ) 图 4 坍落度损失随再生细骨料掺量变化 掺加干燥状态的再生细骨料相比， 在掺量低于 3 0 6 k g m ， 时 ， 坍落度及坍落度损失有了较大幅度的降低。 而当掺量在高 于 4 5 9 k g m 时， 混凝土的坍落度及损失过大的问题仍然 存在。 原 因分析 ： 由于再生骨料 自身 的复杂性 和多孔性 ， 骨 料自身吸水性较大， 与饱和面干状态的再生细骨料相比， 使 用了干燥状态的再生细骨料混凝土， 即使在混凝土初始搅 拌状态坍落度较大的情况下 ， 随着时间的推移 ， 仅仅 0 5 h ， 保证混凝土流 动性的水分就有很大一部分被吸收 ， 造成混 凝土的坍落度损失较大 ； 当将再生细骨料饱和面干处理后 ， 相 当于在混凝土 的搅拌过程 引入 了一部分额外的附加水 ， 但是这部分附加水已经在混凝土拌和之前被吸收， 这与之 前学者们提出将附加水直接加入到混凝 土中相 比， 可避免 初始混凝 土的离析与泌水 ， 同时能够很 高的保证混凝 土的 工作性 ， 更好地便于施工和浇筑。 混凝土的强度分析如 图 5 所示。 l 2 3 4 6 ， 编号 图 5 2 8 d强度随再生细骨料掺量变化 由图 5 可得 ， 无论是使用 了干燥状态的再生细 骨料 ， 还是将再 生细骨料饱 和面 干化 ， 都呈现 出 随着再 生 骨料 掺量 的变化 ， 混凝土 的 2 8 d强度都或多或 少 出现 下降的 趋势 ， 但 是整体 上仍然满 足 3 0 MP a的强度要求 。 这 说明 在混凝土掺入 5 4 4 k g m 的再生 细骨料 ， 混凝土 的强度仍 然能够满足 3 0 MP a ， 这对于普通建筑工程 而言是可 以使 用的。 4结 论 ( 1 ) 直接使用干燥状态的再生细骨料 ， 当掺量在 l 3 6 5 4 4 k g m 之间时， 混凝土的坍落度损失均比较大 ， 很难满 足现有的施工技术要求， 将干燥的再生细骨料饱和面干化 后， 当细骨料掺量在低于 3 0 5 k g m， 时， 混凝土的坍落度在 经历 1 h 后， 仍然能够达到 2 0 0ra n 1 ， 能够满足现有的施工 条件及施工要求 。 下转第 8 2页 79 如 B d 苫、 黑 州 熙 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 2 预应力织物增强混凝土拉伸性能试验结果及 分析 通过对混凝土试件进行拉伸试验 ， 得到的抗拉强度和 裂缝扩展结果如表 4 ， 图 4 、 5 所示。 表 4 混凝土试件拉伸试验数据结果表 7 0 目 6 0 童 5 0 星 4 0 3 0 2 0 l 0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 试件编号 图 4 拉伸试验拉应力图 lIl 上接第 7 9页 ( 2 ) 对于强度要求而言， 无论使用干燥状态的再生细骨 料还是饱和面干状态的再生细骨料， 在掺量低于 5 4 4 k g m 的情况下混凝土的强度均能够达到 3 0 MP a 。 参考文献 ： 1 1肖建庄 再生混凝土材料与结构研究新进展 J 】 _ 世界科学， 2 0 0 6 8 2 入织物和聚丙烯纤维的试件的饱和裂纹间距最小 ， 当预应力 为 3 k N时达到最小的 3 7 6 mi l l ， 这是因为加入的聚丙烯纤 维和织物共同传递荷载， 缩短了基体中荷载的传递长度， 减 小了饱和裂缝间距 ， 两者都不掺时饱和裂纹间距最大 ， 预应 力为 1 k N时最大达到 6 7 4 ra i n ， 而单掺织物时试件饱 和裂 纹间距较双掺试件要大得多， 这说明聚丙烯纤维使织物增 强混凝土具有更好的裂缝分别能力 ， 使基体黏结度增大。 4结论 通过对预应力织物增强混凝土进行弯 曲性能试验和 拉伸性 能试验 ， 研究 了预应力 、 织物和聚丙 烯纤维对弯 曲 性能和拉伸性能的影响， 得到 的结论如下 ： ( 1 ) 对织 物增强混凝土试件施加预应力 ， 可 以提 高其 抗弯强度 ， 并且抗弯刚度随预应力水平的提高而增大。 但是 ， 提高预应力会降低织物增强混凝土的抗弯延性和韧性， 使 混凝土试件的抗弯弹性模量降低。 加入聚丙烯短纤维， 对 织物增强混凝土有一定的增强和良好的增韧作用。 ( 2 ) 织物和聚丙烯纤维对预应力织物增强混凝土的抗 拉强度均有很大作用 ， 且 随着预应力 的增加而增大 ； 此外 ， 织物增强混凝 土具有显著 的拉伸应变硬化特性 ， 加入织物 和聚丙烯纤维能减小饱和裂纹间距， 有效的缩短基体内部 有效传力长度， 且当基体中掺人聚丙烯纤维时效果更佳明显， 能使织物增强混凝土具有更好的裂缝分布能力和黏结力。 ( 3 ) 从试验结果可 以看出 ， 预应力织物增强混凝土在 抗弯抗拉强度方面有较好的优势 ， 能够有效的满足水利工 程混凝土所需要 的抗裂 、 抗渗和抗腐蚀 的要求 ， 对延长水 利水 电工程混凝土结构耐久性有很大作用。 参考文献 ： 1 1黄故 现代纺织复合材料 M 1 E 京： 中国纺织出版社， 2 0 0 0 ： 1 6 8 【 2 2 徐世煨， 李赫 纤维编织网增强混凝土的拉拔计算分析【 J 】 铁道 科学与工程学报， 2 0 0 5 ( 6 ) ： 1 5 2 1 3 3 苟勇， 等 碳纤维织物增强混凝土薄板的界面黏结性能试验 J 】 _ 东南大学学报， 2 0 0 5 ( 7 ) ： 5 9 3 5 9 7 4 】 苟勇 增强混凝土的方法与原理综述 J 】 盐城工学院学报， 2 0 0 3 ( 1 2 ) ： 2 - 5 5 5张卫东， 等 碳纤维混凝土的特性及发展前景【 J 森林工程， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 6 1 6 3 6 孙 家瑛 聚丙烯纤维对高性能混凝土抗折强度 、 抗冲击性能影 响 J 混凝土， 1 9 9 9 ( 6 ) ： 1 9 2 1 作者简介： 联系地址： 联系电话： 吴伟民( 1 9 6 5 一 ) ， 男， 副教授， 硕士， 主要从事土木工程 设计与施工管理。 福建省永安市东门路 1 9 9号( 3 6 6 0 0 0 ) 1 8 9 6 05 9 8 9 63 ( 1 2 ) ： 2 9 2 12 G B T 1 4 6 8 4 -2 0 1 1 ， 建设用砂 s 】 2 0 1 1 作者简介： 联 系地址 ： 联 系电话： 卞立波( 1 9 8 4 一 ) ， 男， 讲师， 研究方向： 建筑材料。 北京市西城区展览馆路 1 号 北京建筑工程学院 ( 1 0 o 0 4 4 ) 1 3 5 81 71 6 41 3 8 7 6 5 4 3 2 l 0 日 、 辑 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m