再生骨料混凝土强度的试验研究与分析.pdf

2 0 1 1年 第 5 期 (总 第 2 5 9 期 ) Numb e r 5i n 2 0 1 1 ( To t a l No 2 5 9) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATE RI AL AN D ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 5 0 3 4 再生骨料混凝土强度的试验研究与分析 周明辉 ，李连君 ( 1 沈 阳市建设 一 程质量检测 中心 ，辽宁 沈 阳 1 1 0 0 1 6 ；2 沈 阳建筑大学 材料科学与工程学院 ，辽宁 沈阳 1 1 0 1 6 8 ) 摘要 ： 研究水 灰比和骨料取代率对再生混凝土抗压强度 的影 响。 采 取多个水灰 比( O 3 5 ， 0 4 0， 0 4 5 ， 0 5 0 ， 0 5 5 ， O 6 O ) 来对 比分 析再 生混 凝土和普通混凝土之间随水灰比的变化， 强度 的变化规律。 再生混凝土的强度变化规律 ： 在 水灰 比大 于 0 4 5时 ， 水灰 比增 大再生混凝土强 度降低 ， 这与普通混凝土一致 ， 但水灰 比低于 0 4 5时 ， 随着水 灰比增 大强度会缓慢增大 ； 通过再生骨料不 同体积取 代天然骨料配制的再生 混凝 土， 7 、 1 4 、 2 8 d 抗 压强度在再生骨料取代率 5 o n ， 强度最高 。 关键 词： 再生骨料 ；再生混凝 土；抗压强度 ；取代率 中图分 类号 ： T U 5 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 1 ) 0 5 0 0 9 9 一 O 3 Te s t a nd a nal y s i s of s t r en gt h of r e c y cl e d agg r eg a t e c onc r e t e Z H OUM i n g h u i ， LI Li m qu n ( 1 S h e n y a n g Co n s t r u c t i o nE n g i n e e r i n gQ u a l i t yI n s p e c t i o nCe n t e r ， S h e n y a n g 1 1 0 0 1 6 ， C h i n a ； 2 S c h oo l o f Ma t e r i a l S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g， S h e n y a n g J i a n z h uUn i v e r s i ty， S h e n y a n g1 1 01 6 8， Ch i n a) Ab s t r ac t ： W a t e r c e me n t r a t i o a n d r e p l a c e m e n t r a t i o a f f e c t a t 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 a g g r e g a t e c o nc r e t e Ta k i n g v a r i o u s wa t e r c e me nt r a t i o ( O 3 5 ， O 4 O ， O 4 5 ， 0 5 0 ， O 5 5 ， O 6 0 ) a n a l y z e s t h e v a r i o u s l a w o f c o mp r e s s i v e s t r e n g t h b e t we e n r e c y c l e d c o n c r e t e a n d o r d i n a r y c o n c r e t e w i t h w a t e r - c e me n t r a t i o Th e v a r i o u sl a w of 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 c o n c r e t e： wh e nt h ewa t e r c e m e n t r a t i oi s h i g h e r t h a n 0 4 5， Th e s tre n g t h of t h e r e c y c l e d c o n c r e t e of l o we r wa t e r c e me n t r a t i o i s hi g h c r T hi s i s c o ns i s t e n t wi t h t h e o r d i n a r y c o nc r e t e Bu t wh e n t h e wa t e r - c e me n t r a t i o i s l o we r t h a n O 4 5 wi t h wa t e r c e me n t r a t i o i n c r e a s i n g s l o wly 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 c o n c r e t e i s i n c r e a s i n g W h e n r e c y c l e d a g g r e g a t e r e p l a c e me n t r a t e i s 5 0 a t 7 ， 1 4， 2 8 d， t h e s t r e n gth i s h i g h e s t Ke y w o r ds ： r e c y c l e d a g g r e g a t e； r e c y c l e d c o n c r e t e ； c o mp r e s s i v e s t r e n gth； r e p l a c e me n t 0 引言 随着世界范围内城市化进程加快 ， 建筑业 的迅速发展 ， 混凝 土的用量越来越多， 而由此产生的天然砂石骨料资源的匾乏与建 筑业产生的垃圾空前增加的趋势 日益严重。 资源的枯竭使得环境 问题 日益恶化 ， 而大量的建筑垃圾处理 费用也相 当惊人 ， 按传统 的处理方法是堆放或填埋 ， 不仅 占用 大量耕地 ， 且会造成环境污 染。 并由此引发的社会公害也很多。 城市的更新改造 ， 老建筑物的 拆除产生了大量的废弃混凝土， 在越来越注视节约能源和资源的 今天， 如何再生利用废弃混凝土显得越来越重要。 再生混凝土是 将废弃混凝土作为再生资源 ， 经过清洗 、 破碎 、 分级和按一定 比例 相互配合后得到“ 再生骨料” ， 利用到混凝土中作为部分或全部骨 料配制 的混凝土。 这种混凝土成为人类社会可持续发展 的一种绿 色建筑材料。 但是再生混凝土的低强度特性使得其应用和发展受 到限制 ， 因此对再生混凝土高强化的要求 日益迫切 。 鉴于此， 本研究通过对不同水灰比、 不同再生骨料取代率在 不同龄期下对混凝土抗压强度的影响做了重点试验研究和分析。 1 原材料 ， 配合比和试验方法 1 1 原材料和配合比 1 1 i 原材料 水泥： 冀东水泥厂生产的盾石牌 P O4 2 5级水泥； 天然粗骨 收稿 日期 ：2 0 1 0 - 1 2 - 2 4 料为沈阳地区康家山碎石 ， 最大粒径 3 1 5 mm， 连续级配； 再生 粗骨料由废弃混凝土破碎加工而成 ， 粒径分 5 2 5 m m； 细集料： 中砂， 连续级配， 各项指标符合标准的规定。 表 1 粗骨料的基本性质 I I 2 配合 比 采取两类配合比， 表 2配合比是通过不同水灰比来研究再 生混凝土和普通混凝土抗压强度 的变化规律 。 表 3配合 比是采 用 0 4 0 、 0 4 5水灰比， 并等体积取代天然骨料。 1 2试验 方 法 由于再生骨料具有多孔性， 若直接拌制再生混凝土会吸收 拌合水 ， 所以将破碎好的再生骨料( 图 1 ) 要预湿 2 4 h后进行混 凝土拌合物搅拌 ， 通过表 2配合比拌制混凝土拌合物 ， 标准 养护 2 8 d ， 测试其抗压强度。 通过表 3 配合比拌制混凝土拌合 物， 骨料取代率分别为 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 、 1 0 0 ， 试件尺寸均 为 1 0 0 mmx 1 0 0 m mx 1 0 0m i T l 。 2 4h拆模 ， 标准养护 7 、 1 4 、 2 8 d ， 测 试其抗压强度 。 9 9 表 2 不 同水灰比混凝土 配合 比 水灰比 再生骨料取代率 水泥天然骨料再生骨料砂 水 图 1 再 生骨 料 2 试验 结果与分析 2 1 不同水灰 比普通混凝土和再生混凝土抗压强度 变化 规律 图 2为不 同水灰 比普通混凝 土和再生混凝 土强 度变化规 律曲线。 锄506oi 水 灰 比 图 2不同水灰 比普通混凝土和再 生混凝土强度变化规律 由图 2可知 ， 对于普通混凝土 ， 随着水灰 比的增大 ， 强度逐 渐降低， 混凝土的抗压强度与水灰 比成反比关系。 对于再生混 凝土而言， 情况不完全相同， 水灰比高于 0 4 5时， 再生混凝土抗 1 0 0 压强度随着水灰比的增大而降低。但在水灰比小于0 4 5时， 随 着水灰 比的增大 ， 再生混凝士强度缓慢升高。 其原因是 当水灰比 较高时， 再生骨料周围的水泥浆强度降低， 混凝土的破坏始 自 水泥浆体的开裂； 而水灰比较低时， 水泥浆的强度相对较高， 再 生混凝土的强度趋向于由再生骨料的强度决定， 从而使得再生 混凝土的抗压强度无法随水泥浆强度的提高而提高日 。 另外， 再 生骨料预湿 2 4 h ， 其 内部蓄含一定量 的水分 ， 在水 灰 比较小 时 ， 其内部水分逐渐外溢起到内养护的作用， 改善过渡区， 对强度 发展有利； 当水灰比较大时， 混凝土拌合物本身水分就较多 ， 已 足够混凝土水化所需水分 ， 再生骨料 具有 内养护作用微弱 ， 而且 其内部水分外溢， 会造成局部水灰比过大， 造成强度降低。 2 2 不同再生骨料取代率对混凝土抗压强度的影响 图3 、 4为水灰比为 0 4 0 ， 0 4 5 ， 再生骨料取代率分别为 0 、 3 0 、 5 0 、 7 0 、 1 0 0 ， 龄 期为 7 、 1 4 、 2 8 d时 ， 混 凝土抗压 强度 的变化规律 日 4O 耋 3 o 2o 薹 l O o n| L L 幽 d 】 - ， o 30 5 o 70 l oo 再生骨料 取代 率 ， 图 3 再生骨料取代率对混凝土抗压强度强度的影响 对 5O 兰 4 o 函3 o 强 2 0 墨 o o O 3o 5o 7 0 1 00 再 生骨料 取代率 图 4 再生骨料取代率对混凝土抗压强度强度的影响 图 3 、 4给出 了水灰 比分别为 0 4 O和 0 4 5时再生混凝土抗 压 强度随龄期 的发展规律 。 由图 中易 见 ， 再生混凝 土的抗压强 度随龄期的增加而增长 ， 这一点和普通混凝 土相同。 由图 3 、 4中可 以看出 ， 再生粗骨料 的取代率对再生混凝土 的抗压强度影响很大。 总体而言 ， 再生混凝土的抗压强度随着再 生粗骨料的增加而降低。 当再生粗骨料取代率为 3 0 、 7 0 和 l o o ， 再生混凝土的 7 、 l 4 、 2 8 d时， 抗压强度分别较普通混 凝土低。 再生混凝土抗压强度下降的原因可能是由于再生粗骨 料与新旧砂浆之间存在的黏结较为薄弱翻 ； 同时， 再生混凝土本 身 的用 水量 也有所增加 ， 而且其 内部 蓄水或少或多 ， 再生骨料 取代3 O 时， 骨料蓄水池作用不明显， 当取代率达到7 0 和 1 0 0 时再生骨料内部蓄水过多， 同样增加了水分 ， 在这其本身强度 低的缺点在这样的大取代率时凸现出来 ， 致使强度降低。再者 由于再生粗骨料孔隙率高， 在承受轴向应力时， 容易形成应力 集中， 这些都可能导致再生混凝土的强度降低。 但是 ， 当再生粗 骨料的取代率为 5 0 时， 再生混凝土的抗压强度反而高于普通 混凝土， 其原因可能是此时再生与天然粗骨料两者形成的级配 较优 ， 同时此时再生骨料的蓄水池作用也发挥了较大的作用， 有效的降低了混凝土内部湿度梯度 ， 改善过渡区， 提高了混凝 土的强度 。 这也可能是由于试验结果的随机性造成的。 这一现 象有待于进一步从微观的角度进行研究 。 附带指出 ， 这个结论可 能仅适用于本文 的试验条件。 3 再 生混凝 土强度 改善建议 ( 1 ) 二次磨破 加工嘲： 利用研制开发的磨破机采取不同的研 磨体和研磨方式 、 研磨时问对第一次磨破得到的再 生粗骨料进 行第二次研磨和破碎。 再生粗骨料经过二次研磨和破碎后， 将 粗骨料中的细粉和易压碎、 吸水率较高的骨料都已筛分掉。 再 生粗骨料表 面附着的水泥砂浆颗粒大大减少 ， 再生粗 骨料的吸 水牢显著降低， 而且压碎指标明显降低。 随着研磨和破碎的时 间延续 ， 粗 骨料的棱 角减少 ， 表面变得圆滑 ， 再 生粗骨料 的外 形 介 于天然卯石和碎石粗骨料之间的外形 ， 故性能也能显 著提 高 ( 经二次磨破 后再生粗骨料 的表面 上仍残存 着极少量 的粉末 ， 如果条件允许 ， 经水 洗后 ， 效果 可能会更佳 ) 。 ( 2 ) 加入界面改性剂改善再生骨料与水泥浆之间得薄弱 区， 提高黏结强度 ： ( 3 ) 将水泥或外掺超细矿物质( 如： 粉煤灰 、 纯水泥浆、 硅粉 等 ) -q水按 比例调成浆液 ， 对冉生骨料进行浸泡 、 干燥等处理 ， 期 望浆液能直接填充再 生骨料的孑 L 隙或与骨料 中的某些 成分( 如 原混凝土 中的水泥水化生成物 C a ( OH) 2 S i O： 3 H O等 ) 反应 ， 以其生成物填充孑 L 隙， 或浆液能将再生骨料本身的微细裂纹黏 合， 从而改善再生骨料孑 L 隙结构 ， 提高再生骨料和再生混凝土 。 4结 论 ( 1 ) 再生混凝 土的抗压强度 随水灰 比的变化规律 ： 在 水灰 比大于 O 4 5 时 ， 水灰 比增大再 生混凝土强度降低 ， 但水灰 比低 于 O 4 5时 ， 随着水灰比增大强度会缓慢增大。 上接第 9 8页 料顺序是细 集料 、 水泥和粗集 料 ， 搅拌 约 1 rai n ， 再加水继续搅 拌不少于 2 mi n 搅拌时间约 3 rai n 。 比普通混凝土搅拌时间稍长 ， 即可保证混合料搅拌充分 和均匀 。 3 3混 凝 土 运 输 本试验 混凝土采用 现场搅拌 ， 倒运 时间短 ， 能避免混 凝土 在浇筑前 出现初凝及离析现象 ， 保证混凝土工作性 。 通 常陶粒混 凝土搅拌后 ， 宜尽可能快地运至施 工现场并立 即浇筑人模 。 如在 停放或运输过程中出现工作 性损 失 ， 宜在浇筑前进行人工或机 械二次搅拌恢复混凝土 作性 。 3 4混凝 土 浇筑与成 型 混凝土浇筑时要连续进行， 不留或不少施工缝。 宜选择低频 低幅插入式振捣器， 振捣时要快插慢拔， 其振捣影响范围小于普 通混凝土影响范围， 振点要适 当加密， 分布均匀 ， 振捣间距不应大 于振动作用半径 的 1 倍 ， 插入深 度不应超过浇筑高度 ， 振动时间 不宜过长 ， 避免造成砂浆下沉 。 轻骨料上浮， 防止混凝土分层离析 。 同时不宜采用振捣功率强大的机械设备 以免使混凝土发生离析 情况。混凝土表面外露轻骨料应压人砂浆 中， 然后用木抹抹平。 在未采取缓凝措施时 ， 混凝土从搅拌机卸 出后到浇筑 完成 ， 一 般不宜超过 6 0 mi n 。 3 5 混凝 土拆模 与 养护 在常温下， 混凝土强度达到要求后方可拆模， 拆模后及时 喷水养护 或覆 盖薄膜保湿养护 。陶粒 混凝土成型之后 ， 陶粒 内 部吸 收的水 分 ， 将 随着混凝土 表面水分 的蒸 发 ， 会从 陶粒 内部 不断 向灰浆 中转移 ， 在一定时 间内能 自动供 给水泥水 化用水 ， 造成良好的养护条件。 实践表明， 在温暖和潮湿的气候条件下， 陶粒混凝土中的水分就可以保证水 泥的水化 ， 可不需覆盖 和喷 ( 2 ) 通过再生骨料不同体积取代天然骨料配制的再生混凝 土 ， 7 、 1 4 、 2 8 d抗压强度在再生骨料体积取代率 5 O 时， 强度最 高。 再生粗骨料取代率对再生混凝土各龄期的抗压强度影响很 大。 当再生粗骨料取代率为 3 0 、 7 0 和 1 o 0 时 ，再生混凝 土 的抗压强度较普通混凝土降低； 当再生粗骨料取代率为 5 0 时， 再生混凝土的抗压强度较天然混凝土反而有所增加。 这一现象 有待于进一步从微观角度研究。 参 考 文 献 ： 【 l 1孙跃乐， 局德源 我国再生混凝土的研究现状和需要解决的问题f J 1 混凝土 ， 2 0 0 6 ( 4 ) f 2 1 卢鹏程 再生混凝土的抗压强度特征 J J _ 混凝土， 2 0 0 4 ( 7 ) 3 肖建庄 ， 李佳彬， 孙振平， 等 再生混凝土的抗压强度研究 J 】 同济大 学学报 ： 自然科学版， 2 0 0 4 ， 3 2 ( 1 2 ) 4 1 李秋义， 李云霞， 朱崇绩 颗粒整形对再生粗骨料性能的影响【J 】 材料 科学与工艺， 2 0 0 5 ， 1 3 ( 6 ) ( 5 1同军 ， 王欣 ， 朱平华 ， 等混 凝土骨 再生设备及工艺研究f J 1 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 1 ) 6 张德思， 刘婷婷 再生混凝土高性能化的试验研究 D J l 西安： 西北工 业大学 ， 2 0 0 6 f 7 1 孙犁， 钱大行 ， 张日华 再生粗骨料性能改善试验研究l J J 混凝土 ， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 5 8 6 0 8 J WAN Hu i w e n ， YA N G L i y u a n， HU I Z h o n g h e Mo d i fi e a t i n o f I T Z s t r u c t u r e a n d p r o p e i e s o f r e g e n e r a t e d c o n c r e t e D J o u r n a l o f Wu h a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y - M a t e r S c i Ed， 2 0 0 6 作者 简介 联 系地址 联 系电话 周明辉( 1 9 7 0 一 ) ， 男， 硕士， 高级工程师， 从事建筑工程质量 检测工作。 辽亍省沈 阳市沈河区文翟路 3 3 号 ( 1 1 0 0 1 6 ) 1 3 3 0 40 2 7 0 7 8 水养护 ； 但在 夏季炎热 干燥 的气候条 件下 ， 仍必须进行覆 盖和 洒水养生， 以防止混凝土表面干燥和收缩开裂。 同时陶粒混凝土 堆积密度小、 导热系数低， 再加上混凝土中水泥用量较大， 夏季 高温时更需注意养护避免出现温度裂缝。陶粒混凝土养生期， 一 般不少于 3 d ， 混凝土具有 7 0 设计 强度后 ， 方 可开放交通。 4结论 页岩 陶粒轻骨料 混凝土用 于来 宾大桥维修 加 固工程 拱顶 实腹段回填最突出的优点是密度小、 质量轻， 与同强度等级的 普通混凝土相 比， 可 降低 自重约 3 0 ， 大 大减轻 了结构 的恒载 。 轻骨料陶粒混凝土与普通混凝土相比还具有抗渗能力强、 无碱 集料反应 、 耐酸性强 、 且能够有效消除的震波、 弹模低与预应力 构件配合效果佳等特点。因此， 特种轻骨料混凝土材料将在公 路桥梁建设 中有更广泛 的应用 ， 为 旧桥或危桥的加 固和改造提 供更可靠、 更合理 、 更经济的技术措施。 参考文献 ： 1 J T G E 3 0 -2 0 0 5 ， 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 s 】 2 J T G E 4 2 -2 0 0 5 ， 公路工程集料试验规程【 s 3 】J G J 5 5 2 0 0 O， 普通混凝土配合比设计规程 s 1 4 】G B 5 0 1 6 4 9 2 ， 混凝土质量控制标准 s 5 】 J 0 4 1 -2 0 0 0 ， 公路桥涵施工技术规范 s 6 】 张扬江， 胡曙光 陶粒混凝土在昌九高速桥梁工程中的应用 z 1 7 龚洛书， 柳春圃 轻集料混凝土 M 】 E 京： 中国铁道出版社， 1 9 9 6 8 】 龚洛书 高强陶粒和高性能混凝土J 1 l 混凝土， 2 0 o 0 ( 2 ) ： 7 1 1 作者简介 ： 仇益梅 ( 1 9 6 5 一 ) ， 女 ， 副教熳 ， 高级工程师。 联系地址： 厂西南宁市园湖北珞l 2 号 厂西交通 U 技术学院( 5 3 O O 2 3 ) 联 系电话 ： 0 7 7 1 - 5 6 3 5 6 0 4 1 01