再生废砖粗骨料混凝土基本力学性能研究.pdf

2 0 1 4 年 第 4 期 (总 第 2 9 4 期 ) Nu mb e r 4i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 4 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERl AL AND ADM n I CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 d i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 4 0 1 7 再生废砖粗骨料混凝土基本力学性能研究 梁炯丰 ，何春锋 ，王长诚 ，罗锟 ，邓宇 。 ( 1 东华理工大学 建筑工程学院，江西 南昌 3 3 0 0 1 3 ；2 华东交通大学 轨道交通学院，江西 南昌 3 3 0 0 1 3 ； 3 广西科技大学 土木工程学 院，广西 柳州 5 4 5 0 0 6 ) 摘要 ： 进行了再生废砖粗骨料混凝土基本力学性能的试验 ， 主要研究了与普通混凝土强度等级相同条件下再生废砖粗骨料混 凝土的立方体抗压强度 、 轴心抗压强度 、 劈裂抗拉强度 、 弹性模量 。 试验结果表明 ： 再生砖粗骨料混凝土的立方体抗压强度 、 轴心 抗压强度、 劈裂抗拉强度 、 弹性模量均要低于普通混凝土， 其主要原因可能为再生砖粗骨料强度较低； 再生砖粗骨料混凝土的立 方体抗压强度 、 轴心抗压强度和劈裂抗拉强度与普通混凝土的破坏形式相类似。 关键词 ： 废砖粗骨料；混凝土 ；强度 中图分类号： T U 5 2 8 叭 文献标志码： A 文章编号 ： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 4 0 0 5 6 0 3 E x p e r i me n t a l r e s e a r c h on t h e b a s i c m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d w a s t e b r i c k c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e LI ANGJ i o n g f e n g ， HECht mf e n g ， WANG Ch a n g c h e n g ， LUO Ku n ， DENG Yu 【 1 C o l l e g e o f Ar c h i t e c t u r eE n g i n e e r i n g， Ea s t C h i n aI n s t i tut e o f Te c h n o l o g y ， Na n c h a n g 3 3 0 0 1 3， C h i n a ； 2 S c h o ol o fRa i lwa yTr a c ks a ndTr an s po r t a t i on， Ea s t Ch i n a J i a o t o n gUn i ve r s i t y， Na n c han g 3 3 0 01 3， Ch i n a； 3 C o l l e g e o f Ci v i l a n dAr c h i t e c t u r e E n g i n e e r i n g ， Gu ang x i Un i v e r s i t yo f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ， L i u z h o u 5 4 5 0 0 6 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： The e x p e r i me n t s o n t h e b a s i c me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d wa s t e b r i c k c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e a r e c o mp l e t e dTh e C U b i c c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n gth ， the s p l i t t i n g t e n s i l e and e l a s t i c mo d u l u s a r e a n a l y z e d I t i s p r o v e d t h a t t h e c u b i c c o m p r e s s i v e s t r e n gth， a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， t h e s p l i tt i n g t e n s i l e and e l a s t i c mo d u l u s o f r e c y c l e d wa s t e b r i c k c o a r s e a g gre g a t e c o n c r e t e wa s r e d u c e d t h a n o r d i n a r y c o n c r e t e T h e d e s t r u c t i o n o f t h e c u b i c c o mp r e s s i v e s t r e n gth ， a x i a l c o mp r e s s i v e s t r e n gth a n d the s p l i U i n g t e n s i l e we r e s i mi l a r b e twe e n r e c y c l e d wa s t e b r i c k c o ars e a g g r e g a t e c o nc r e t e a nd o r di n a r y c o nc r e t e Ke y wo r d s ： wa s t e b r i c k c o ars e a g g r e g a t e ； c o n c r e t e ； s t r e n gth 0 引 言 随着人类社会的不 断发展 ， 城镇化的大规模建设消耗 砂 、 石等天然材料所带来的资源短缺与建筑垃圾大量排放 所造成环境严重污染的矛盾 日益凸显 ， 为了缓解这一矛盾 ， 建筑垃圾回收再利用是一条有利途径。 为此， 国内外对废弃 混凝土再生 骨料的利用进行 了大量研究 。 然而 ， 对于建 筑垃圾 中比例较大的废弃 黏土砖 的再生利用的研究则较 为缺乏， 为此， 笔者尝试将废弃黏土砖作为混凝土粗骨料 制备混凝土， 并对其基本力学性能进行了试验研究， 以便 为废弃黏土砖资源化利用提供参考。 1 试 验 设 计 1 1 试验材料 试 验材 料 ： 水 泥 为海螺牌 3 2 5 R级水 泥 ， 其 2 8 d 抗 压强度 为 4 8 7 4 MP a ， 密度 为 3 l 0 0 k g m 3 o 砂为普通黄砂 ， 其细度模数为 2 7 1 ； 天然粗骨料为连续级配的碎石 ， 最大 粒径为 3 0 2 n l lY l ； 再生粗骨料为某废弃混凝土建筑物填充墙 所用烧结空心砖经人工破碎加工而成。 试验用粗骨料 的基 本性能如表 1 所示。 表 1 试验用粗骨料的物理特性 由表 1 可知 ： 与天然 粗骨料相 比 ， 再 生砖 粗骨料的表 观密度 、 堆积密度均小 于天然骨料 ， 吸水率 、 压碎指标均大 于天然粗骨料 ， 这表明再生砖 粗骨料的物理特性与再生混 凝土粗骨料 的物理特性相类似。 1 2混凝 土 配合 比 混凝土共分为 4 组 ， 其 中编号 NC、 R B AC分别表示普 通混凝土 、 再生砖 骨料混凝土 ， 编号后面 的数字表示相应 的混凝土强度设计等级 ， 则配合 比如表 2 所示 。 1 3 试件的浇筑与养护 所有混凝土拌合物均采用 一容量 为 5 0 L的搅拌机进 收稿 日期 ：2 0 1 3 1 0 1 0 基金项 目：国家 自然科学基金( 5 1 3 6 8 0 0 1 ) ； 江西省青年科学基金( 2 0 1 2 2 B A B 2 1 6 0 0 5 ) ； 江西省教育厅青年科学基金 ( G J J 1 2 3 9 3 ) 5 6 表 2 混凝土配合比 行机 械搅 拌 ， 投料顺序为首先加入黄砂及水泥 ， 然后再 加 入粗骨料 ， 最后加入水， 搅拌 3 5 mi n后测其坍落度。 在坍 落度试验完成后 ， 将混凝土试模 注人钢模 ， 2 4 h 后 拆模 ， 在 标准条件下养护至一定龄期后取出进行试验。 1 4试 验 方 法 立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验采用边长 1 5 0 mm 的标准立方体试件 ， 轴心抗压强度和弹性模量试验分别采 用 1 5 0 mmx 1 5 0 mmx 4 5 0 1T l I n 、 1 5 0 mmx 1 5 0 mmx 3 0 0 i i l n l 的 标准棱 柱体 试件 ， 试验方法按照 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 规定进行IS 。 2 试验 结果与分析 2 1 立方体抗压 强度 在混凝土立方体抗压强度试验中可发现 ： 再生砖粗 骨 料混凝土的破坏形态与普通混凝土的破坏形态相类似 ， 随 着加载荷载的逐渐增大 ， 细小裂缝开始在试件表面出现 ， 并 沿着受力方 向发展 ； 当荷载继续增大 ， 裂缝继续发展 ， 主要 集 中在试块 四个角部 、 少量 出现在试块 中部 ； 随后 ， 裂缝 主 要在试块 中部发展 ， 且 在试块表面出现鼓起 、 剥落现象 ， 试 块 四角处 出现较宽裂缝 ， 最后混凝 土块 大量剥落 、 四角混 凝土块完全剥落 ， 从而形成 四角锥形状。 各组混凝土立方体抗压强度在不 同龄期 的强度数值 如表 3 所示 ， 从表 3中可知 ： 再生砖粗骨料混凝 土试块在 各个龄期的立方体抗压强度均比普通混凝土试块要低 ； 与 普通混凝土相 比， 再生砖粗骨料混凝土 R B AC 2 0 各龄期立 方体抗压强度的降低幅度分别为 2 9 2 、 2 7 4 、 3 4 5 ； 再 生砖粗骨料混凝土 R B A C 2 5 各龄期立方体抗压强度 的降 低幅度分别为 3 5 5 、 3 1 1 、 4 6 7 ； 其强度降低 的原 因可 能为再生砖骨料本身强度较低， 使得其立方体抗压强度要 比普通混凝 土要低。 从 表 3中， 还可看 出， 再生砖粗骨料 的 立方体抗压强度的发展速率要慢 于普通混凝土 ， 其具体原 因有待于从微观角度进一步分析。 表 3 混凝土的立方体抗压强度 2 2 轴心抗 压强度 在混凝土棱柱体抗压强度试验 中可发现 ： 与普通混凝 土的破坏过程相类似 ， 再生砖粗骨料混凝 土试块在加载初 期 ， 没有任何裂缝 出现 ； 随着加载荷载的不 断增大 ， 几条细 小裂缝开始在试块底部出现 ， 然后 向试块 的四个角部及 中 部发展 ， 接着试块表面开始鼓起 、 剥落 ， 最后 由于中部环箍 效应 的消失而形成锥形 。 各组混凝土 2 8 d的棱柱体抗压强度见表 4 。 从表 4可 看 出， 再生砖粗骨料混凝土轴心抗压强度与立方体抗压强 度 的比值 均低于普通混凝土 ， 随着强度 的增加 ， 该 比 值呈降低的趋势。 表 4混凝土的抗压强度 2 3 峰值应 变 各组混凝土棱柱体单轴受压试验所得到的峰值应变 如表 4 所示 。 从表 4中可知 ， 再生砖粗骨料混凝土的峰值应 变要大于普通混凝 土的峰值应变 ， 其增大幅度约为4 0 ， 其 原 因主要为再生砖粗骨料 的弹性模量较低 ， 使得混凝土的 变形性能增加 ； 同时从 表中还 可看 出 ， 再 生砖粗 骨料混凝 土与普通混凝土的峰值应变均随强度的增大而增大。 2 4弹性模量 现行混凝 土结构设计规范阍 按 照式( 1 ) 计算混凝土 的 弹性模量 ： E c = ( 1 ) 22 + ， 式中 ： 混凝 土的弹性模量 ， MP a ； 厶， 混凝土立方体抗压强度， MP a 。 表 5 为按式( 1 ) 和由试验所得到的混凝土的弹性模量。 表 5 混凝土的弹性模量 从 表 5中可看 出 ， 式( 1 ) 过 高地估计 了再生砖粗骨料 混凝土的弹性模量 ， 该公式并不适用于其弹性模量的计算 ； 另外与相 同强度 的普通混凝 土相 比， R B A C 一 2 0 、 R B A C 2 5 的弹性 模量分别 降低 3 0 3 、 3 0 1 ， 其原因为再生砖粗骨 料的空 隙率高 、 弹性模量低 。 2 5 劈裂抗拉强度 通过对再 生砖粗 骨料混凝土试 块进 行劈裂抗拉强度 试验 ， 可 得到 N C 一 2 0 、 R B A C 2 0 、 N C 2 5 、 R B A C 2 5的劈裂 抗拉强度分别为 2 4 8 、 1 9 、 3 1 1 、 2 0 1 ， 即与普通混凝土相 比， R B A C 2 0 、 R B A C 2 5 的劈裂抗拉强度要降低2 3 -3 、 3 5 3 。 从试验过程 可发 现 ： 在加载初 期 ， 试块 表面未发现有 裂缝 出现 ； 随着加载荷载 的不断增大 、 裂缝开始在试块 中 间垂直于上 、 下两个垫条处出现 ； 随着荷载 的不断增加 ， 裂 缝在垫条附近不断发展 ， 同时裂缝条数及宽度也不断增加 ， 5 7 最终在两端垫条处形成贯通的裂缝 ， 即试块被劈裂。 3结论 ( 1 ) 再生砖粗骨料混凝 土的立方体抗压 强度 、 轴心抗 压强度和劈裂抗拉强度与普通混凝土 的破坏形态基本一 致 ， 但表现出较强的脆性特性 。 ( 2 ) 与相 同强度的普通混凝土相 比， 再生砖粗骨料混 凝土的立方体抗压强度 、 轴心抗压强度 、 劈裂抗拉强度 、 弹 性模量均要低于普通混凝 土， 其主要原因可能为再生砖粗 骨料强度较低 。 ( 3 ) 从试验结果来看， 废弃砖取代碎石作为混凝土粗 骨料可能是可行 的， 可以制备低 强度 的混凝土 ， 再生砖粗 骨料混凝土配合 比及耐久性能有待进一步研究。 参考文献： 1 】V I NC E N T， R I C HAR D B D e s i g n a n d a p p l i c a t i o n o f p a r t i a l l y e n c a s e d n o n c o mp a c t c o mp o s i t e c o l u mn s f o r h i g h r i s e b u i l d i n g s 【 C】 P r o e e e d i n g s o f t he Co n f e r e n c e： Co mpo s i t e Co n s t r uc t i o n i n S t e e l a n d Co n c r e t e I V， 2 0 0 0： 8 5 4 8 6 4 【 2 】 姚鑫 ， 马剑 汶川地区地震后城市垃圾综合处理的策略探讨 J l _ 新建筑 ， 2 0 0 8 ( 6 ) ： 8 9 9 1 f 3 】P ADMI N I A K， R AMAMUR T HY K， MAT HE WS M S I n fl u e n c e o f p a r e n t c o n c r e t e o n t h e p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e J C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g Ma t e r i a l s ， 2 0 0 9 ， 2 3 ( 2 ) ： 8 2 9 8 3 6 【 4 A B B AS A， F AT HI F AZ L G Du r a b i l i t y o f r e c y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e d e s i g n e d w i t h e q u i v a l e n t mo r t a r V O I u lT I C me t h o d J C e me n t a n d C o n c r e t e C o mp o s i t e s ， 2 0 0 9 ， 3 1 ( 8 )： 5 5 5 - 5 6 3 5 】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 1 f 6 】 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范 s 】 作者简介 联 系地址 梁炯丰( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 讲师， 博士 ， 主要从事新型组合结 构与再生混凝土应用研究。 江西省南昌市国家经济技术开发区广兰大道 4 1 8号 东华理工大学建筑工程学院( 3 3 0 0 1 3 ) 联 系电话： 1 8 0 7 9 1 2 8 0 8 9 。 0 咩 t 、 c - 0 # f ， 、 0 - 、 ： 、 0 E。 、 E。 、 蛋 誓 s # - f - - f - - 星 盟 洳 徐 工施 维 英7 5 m泵 车落 户 苏州 成 华东 地区 最 长 臂架泵 车 4月 2 6日， 华东地区最长臂泵车正式进驻苏州。 记者了解到 ， 该泵车是徐工施维英生产的 ， 售价 1 0 0 0 万元左右 ， 臂长 达 7 5 m， 可直接将水泥浆送上 2 5 层楼高 的建筑工地。据悉 ， 该泵车 由苏州心安工程机械租赁服务有 限公司从徐T购人 ， 是 目前华东地区的“ 最长臂架” 泵车 。 在此之前 ， 苏州最长的泵车是 6 3 m， 施工高度只能达到 1 7 层 !这看 似是差距不大 的 8 层建筑 ， 但其 中的成本差距却 相 当大。原来 ， 以前 6 3 m泵车到 了第 l 8 层 的时候就够不到了， 工人们就必须用管子慢慢接高 ， 一层要一天 ， 但现在 7 5 m 的泵车完全就用不着了。所 以， 使用 7 5 米的泵车建造 1 8 层至 2 5 层 ， 工人工资成本相 比 6 3 m泵车可减少一半 ， 时间上也 能节约三分之一 。 另外 ， 当泵 车臂长够不到建筑施工范围时 ， 泵车往往需要移动 ， 而移动泵车又是一件极其复杂且耗损特别大 的事情 ， 最新人驻 的 7 5 m泵车采用行业首创的数字化仿生 7 节臂技术 ， 可以 3 6 0 度布料 ， 且长臂的展开 回收都更加方便快捷 。 苏州心安工程机械租赁服务有 限公 司负责人介绍 ， 如今苏州高层建筑建设如火如荼 ， 而他们公 司的机械设备主要用 于高层建筑一次性灌筑混凝土 ， 尤其是投巨资新近购人 的这台徐工泵车最长臂架达 7 5 m， 用于浇灌混凝土 ， 可以施 工达 到 2 5 层高楼 ， 而且覆盖范围更广 ， 在工程应用 中可大大提高劳动生产效率 ， 一天即可省下人力 1 0 0工左右。 、 、 t ， ： 、 t 9 t 三一 A 8砂浆大师获国家机构认可 3月 3 1日， 在三一长沙产业园 A8 产品推介会上 ， 国家建筑工程质量监督检验中心副主任王景 贤， 为 = = 三 一重工颁 发了 A 8 砂浆大师墙面喷涂质量的鉴定报告， 三一重工高级副总裁代晴华上台领取了鉴定证书。 作为 国内最权威 的国家建筑工程质量监督检验机构 ， 在接受三一重工的委托后 ， 王景贤带领技术小组一行 3 人 ， 在 3 月份对三一 A 8 砂浆大师施工的长沙方略城市广场一期项 目进行了严格抽检。 鉴定结果显示 ， 其所抽测的 7 、 2 3 、 2 4 层 ， 抹灰砂浆拉伸黏结强度在 0 4 2 0 4 5 兆 帕之间 ， 超过设计要求 的 2 8 0 以上 ， 明显优干国家标准。另外 ， 国家建筑工程质量监督检验 中心还发现 ， 三一 A8 抹灰砂浆层均未检出脱层及空鼓现象 ， 也明 显优于国家标准 。这一结果非常客观的肯定了 A 8 砂浆大师 的施工效果 。 其实早在 2 0 1 3 年 ， A 8 砂浆大师新 品上市发布会上 ， 中国散装水 泥推广发展协会也为三一 A 8 砂浆大师进行了 非常严谨 而准确 的鉴定 ， 鉴定结果表 明 ， 该设备在施工现场生产的湿拌砂浆 ， 采用专用车辆短距离运送 至现场实现机械 化喷涂作业 ， 避免了干混砂浆在物流和仓储过程 中产生 的离析。三一 A8 砂浆 大师解决了砂浆高层泵送和喷涂技术与工 艺难题 ， 提高了施丁效率 ， 经济效益显著 。 在专家组评价意见上 ， 记者还看到 ， 经过行业专家对设备 的实地考察 ， 专家组认为 ， 三一 A8 砂浆大师技术属 国内首 创， 生产工艺流程先进， 符合国家环保要求和国家相关产业政策。同时， 该设备设计合理、 技术先进， 开创了预拌砂浆的崭 新模式。 “ 经过这两次严格而精细的验证 ， 三一 A 8 砂浆大师的品质经受住了检验， 相信这套产品在未来的预拌砂浆市场， 能 够得到更多用户的喜爱。” 行业专家认为， 三一A 8 砂浆大师的品质过硬 ， 市场前景非常广阔。 5 R