不同取代率再生粗骨料混凝土的鲍罗米强度计算式.pdf

2 0 1 6 年 第 2期 总 第 3 1 6 期) N u mb e r 2 i n 2 0 1 6 ( T o t a l No 3 1 6 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL AND ADM 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 6 0 2 0 1 5 不 同取代 率再生粗骨料混凝 土的鲍 罗米强度计算式 李秋义 ， ， 王晓飞 ， 罗健林 ， 岳公冰 ，莫建 ( 青岛理工大学 a 土木工程学院； b 蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心； e 山东省混凝土结构耐久性工程研究中心，山东 青岛 2 6 6 0 3 3 ) 摘要 ： 不同取代率的再生粗骨料制备的再生混凝土性能差异很大。 用颚式破碎机破碎废弃 昆 凝土制得 I I 类再生粗骨料， 再经 过一次颗粒整形得到准 I 类再生粗骨料， 再进行二次颗粒整形得到 I 类再生粗骨料。 研究物理强化后不 同取代率再生混凝土的 强度计算式。 结果显示 ： 不同取代率再生粗骨料配置的再生混凝土 的2 8 d 抗压强度与灰水 比的线性相关性 良好， 线性拟合系数 均大于9 0 ， 可以借鉴普通混凝土鲍罗米计算式建立再生混凝土的强度计算式 。 关键词 ： 再生粗骨料 ； 强化技术； 整形； 再生混凝土； 鲍罗米计算式 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 6 ) 0 2 0 0 6 0 0 5 B o wr o mi s t r e n g t h f o r mu l a f o r r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e c o n c r e t e wi t h d i ff e r e n t s u b s t i t u t i on r a t e U Ou y i a , b ,c ， WANG Xi a o f e i ， LU O J i a n l i n ， YU E G o n g b i n g ， MO a n ( a S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e r i n g： b C o l l a b o r a t i v e I n n o v a ti o n Ce n t e r o f E n g i n e e r i n g C o n s u c fi o n a n d S a f e t y i n S h a nd o n g Bl ue Ec o n o mi c Zo n e； C S h a n d o n g En g i ne e r i n g Re s e a r c h Ce n t e r f o r Co n c r e t e S t r u c t u r e Du r a b i l i t y ， Qi n g d a o T e c h n o l o g i c a l Un i v e r s i t y， Qi n g d a o 2 6 6 0 3 3 ， Ch i n a ) Abs t r ac t ： Th e g a p i n p e rfo r ma n c e o f r e c y c l e d c oa r s e a g g r e g a t e o f r e c y c l e d c o n c r e t e p r e p a r e d wi t h di f f e r e n t s u bs ti t u t i o n i s g r e a t W a s t e c o n c r e t e wa s j a w c r u s h e d t o p r e p are I I c l a s s o f r e c y c l e d c o ars e a g g r e g a t e ( J P) ， f o l l o we d b y o n e p a r t i c l e r e s h a p i n g r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e we r e q u a s i I c l a s s ( YK) ， t h e n a s e c o n d p a rt i c l e r e s h a p i n g r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e we r e c l a s s I ( EK) S t r e n g t h f o r mu l a 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 a f t e r p hy s i c a l e n h a n c e me n t wi th d i f f e r e n t s u bs t i t u t i o n r a t e wa s s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o w t he l i n e ar c o r r e l a t i on s b e t we e n 28 d c o mp r e s s i v e s t r e n g ths o f r e c y c l e d c o n c r e t e wi th d i f f e r e n t s u bs titutio n r a t e 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 a n d c e me n t wa t e r r a ti o s a r e g oo d a n d a H l i n e ar fi t c o e ffi c i e n t s a r e g r e a t e r t h a n 9 0 Th e s e i n d i c a t e Bo wr o mi f o rm u l a o f r e c y c l e d c on c r e t e c a n b e e s t a b l i s h e d r e f e r r i n g t o s tr e ng t h f o r mul a o f c o mmo n c o nc r e t e K e y WO r d s： r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e ；s t r e n g t h i n g t e c h n o l o g y ；p a r t i c l e r e s h a p i n g； r e c y c le d a g g r e g a t e c o n c r e t e ；B o wr o mi f o r mu l a 0 引 言 进入 2 1 世纪 ， 在 当今绿 色建筑时代 的大背景下 ， 许 多 专家学者对再生混凝土技术进行 了研究 。 但 由于破碎 过程 中机械损伤产生的微裂缝 、 再生粗骨料表面 占有 旧水 泥石等原 因导致再生粗骨料的性能不如天然骨料 ， 再生 混凝土的力学性能 比普通混凝 土较差 。 因此 ， 提升再 生骨料的品质， 改善再生混凝土的性能对于再生混凝土技 术的发展至关重要 。 李秋义等研究表明 ， 颗粒整形提升 了再生粗骨料的性能 ， 通过颗粒整形强化获得的高品质再 生粗骨料的性能可以与天然碎石相媲美 ” 。 孔德玉” 研究表 明， 再生粗骨料混凝 土的 2 8 d抗压 强度 厂 ) 与灰水 比( C W ) 呈现很 好的线性相关性 ， 采用 线性 回归分析法 ， 可以得到不同取代率( 咖 ) 再生混凝土的 鲍罗米计算式。 周 栋梁 、 邓寿 昌 等研究 了再 生混凝 土的鲍罗米计算式。 但缺少对不 同取代率再生混凝土鲍 罗 米计算式的研究。 再生粗骨料的取代率不 同， 再生混凝土 的性能差异很大 ， 需要对不 同取代率再生混凝土的鲍罗米 计算式进行研究。 因此 ， 本研究用颚式破碎机破碎 、 筛分制得 I I 类再生 粗骨料 ( 四) ， 再经过一次颗粒整形得到准 I 类再生粗骨料 ( Y K) ， 再进行二次颗粒整 形得 到 I 类 再生粗骨料 ( E K) 。 研究 物理强化对再生混凝土力学性 能的影 响， 并得到不 同 取代率 ( ) 再生粗骨料配制的再 生混凝 土的鲍 罗米 计算 式 ， 为再生混凝土的实际应用提供参考。 1 试验材料 水泥： 山水水泥厂生产 P O 4 2 5 R级水 泥， 具体性 能 指标见表 1 ； 天然砂 ： 河砂 ， 级砂 ， 级配 良好 ； 天然粗骨料 ： 崂 山产 5 - 2 5 m i l l 连续级配的花岗岩碎石 ( T R ) ； 再生粗 骨 料 ： 简单破碎再生粗骨料 ( J P ) ， 一次颗粒整形再生粗 骨料 ( Y K) ， 二次颗粒整形再生粗骨料 ( E K) ， 不 同品质再 生粗 收稿 日期 ： 2 0 1 5 0 3 0 6 基金项 目： 国家 自然科学基金资助( 5 1 3 7 8 2 7 0 ， 5 1 2 0 8 2 7 2 ) ； 山东省高校优秀科研创新 团队计划资助 6 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 毒 ：江 苏 博 特 高 效 聚 羧 酸 减 水 2试 验 方 案 剂 ，减水率 1 5 ； 水 ： 普通 自来水 。 一 表1 水泥物理力学性能指标 本试验参考文献 1 的试验方法 ， 采用砂率为 4 0 ， 减 水剂为水 泥 用 量 的 1 2 ， 用水 量 通过 调 整控 制 坍落 度 1 6 0 2 0 0 fi l m获得 J P再生粗骨料制配 的再生混凝土试验 配 合 比 ， 如表 3 所 示 ； Y K、 E K 再 生粗 骨料 同J P 再 生 粗骨 表 2 再生粗骨料性能指标 料 的试验方法 ， 共 8 0个再生混凝土配合 比。 通过测试不 同 取代率再生混凝土的抗压强度( ) ， 研究不同取代率 ( = 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 和 l o o ) 的再生粗 骨料对再生混凝 土力学性能的影响 ， 得出再生混凝土的强度计算式 。 混凝土， ： 与C W之问关系的鲍罗米计算式为： 。 混凝土 2 8 d抗压强度 ， MP a ； C w灰水 比， 无量纲。 令 = A L 。 b =一 A B ， c 。 ； 则 = a C A = ， =一 b L u,o = A ， c。 ( 一 B ) ( 1 ) 3试 验 结 果 与 分 析 式中： A 、 B 回 归系 数， 无量纲； 3 1 物理强化对再生混凝土-厂 ： ： 的影响 。 水泥实测 2 8 d 抗压强度 ， MP a ； 再生混凝 土的， 2。 8 与 C W ， 如表 4 所示 。 表 3 d P再生粗骨料制配的再生混凝土试验配合比 ( 2) 注： A、 B、 C、 D、 E代表胶凝材料 3 0 0 、 3 5 0 、 4 0 0 、 4 5 0 、 5 0 0 k g m ； 再生粗骨料取代率分别 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 ； 以B J I 0为例 ， 表示 胶凝材料 3 5 0 k g m ， 取代率为 6 O 的 J P再生混凝土。 Y K、 E K再生混凝土同 J P再生混凝土的配合比， 试验分组共 8 0组。 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 由表 4可知， 随着 ： 的增 大， 再 生混凝 土 的， 降低 了。 以胶凝材料 4 0 0 k g m 为例 ， 当 为 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 时， 与天然混凝土 的-厂 相 比， J P再 生混凝 土的 ， 分别减小 了5 5 、 7 5 、 1 3 6 、 1 4 7 、 1 9 7 ， Y K再生 混凝土的l厂 分别减小了 1 9 、 2 2 、 4 6 、 4 8 、 9 8 ， 但 E K再生混凝 土的-厂 当 为 2 0 、 4 0 时 ， 增长 了 1 3 、 3 7 ， 当咖 为 6 0 、 8 0 、 1 0 0 时， 比天然混凝土的， ： 分 别减小了 1 8 、 2 9 、 1 4 。 试 验结果表 明 ： 颗粒 整形后 Y K再生混凝土的力学性能明显 比 J P 再生混凝土提高 了， 两 次颗粒整形后 E K再生混凝土的 2 8 没有随着 咖 的增大 而大幅降低 ， 颗粒整形后再生混凝土的力学性能明显提高 了 。 物理强化后 ， 再生混凝土试件的破坏 ， 如 图 1 所示。 表 4灰水比与再生混凝土 2 8 d抗压强度 图 1 再生混凝土试块的破坏 骨 料 破 坏 由图 1可知 ， 物理 强化后再 生混凝 土试件 的破 坏界 面。 混凝土的界面破坏减少 ， 骨料破坏较多 ， 再生混凝土 的 力学性能得到改善。 主要原因如下 ： 颗粒整形 利用骨料之间的相互撞击 、 摩擦 作用 ， 可 以有效地去除再生骨料表面 的水泥砂浆与裂纹 ， 减少再生 混凝 土的界面破坏 ； 再生 骨料 的吸水率 降低 ， 减小 了再生 混凝土的水灰比； 再生骨料的压碎指标降低， 直接提升了 再生骨料在再生混凝土 中的骨架 支撑作用。 因此 ， 颗粒整 形后 Y K和 E K再生混凝土的力学性能 比 J P再生混凝 土 6 2 得到明显改善 ， E K再生混凝土的力学性能最好 。 3 2 再 生混凝土 的强度计算式 ( 1 ) J P再生混凝土的， 将 J P 再生混凝土的l厂 2 8 与 C W 进行线性回归分析 ， 如 图2所示。 由图2可知 ， J P再 生混凝土 的不 同 条件下 ， ， 与 C W 的线性关 系很 好 ， 相关系数都 大于 9 0 。 表 明 ： 可 以 借鉴普通混凝土 的鲍罗米计算式来建 立不同取代率再生 混凝土的强度计算式。 由式 ( 1 ) 和式 ( 2 )， 。 =4 8 0 MP a ， 可得 回归系数A和 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 2 不 同 J P再 生混 凝土 与 C W 关 系图 曰的值 ， 如表 5所示 。 算式 的 A 、 曰系数 ， 不掺减水剂时 ， A= 0 5 6 ， B= 0 7 0 ； 掺减 由表 5可知， 不同 时， J P再生混凝土的强度计算 水剂时， A= 0 3 3 ， B=一 0 5 6 。 式 。 当 西 为 1 0 0 时， J P 再生混凝土的强度计 算式 的 A、 B 随着 的增大 ， 回归系数 A略微增大 ， 但变化不大 ； 系数分别为 0 3 3和 0 0 2 ， 这与 张学兵 等研究 的结 果 随着 咖 的增大而增大 ， 当 ： 为 2 0 时， B为 一 0 7 7 ； 当 咖 ： 相近 ： 对于再生粗骨料 1 0 0 取代的再生混凝 土鲍罗米计 为 1 0 0 时 ， B增大为 一 0 0 2 。 表 5 d P再生混凝土的2 8 d抗压强度计算式 ( 2 ) YK再生混凝土的 Y K再生混凝土， 与 C W 线性回归分析， 如图3 所示。 由图 3 可知 ， Y K再生混凝土不同 咖 时 与 C W 线 性关系式 的待定 系数 a和 b值 。 由式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) ， ， c 。 = 4 8 0 MP a ， 可得 回归系数 A和 B的值 ， 如表 6 所示。 由表 6 可知 ， 不 同 时 ， Y K再 生混凝土 的鲍罗米计 算式。 当 西 为 1 0 0 时， Y K再 生混凝土 的强度计 算式 的 A、 B值分别为 0 2 8和 一 0 6 8 ， 小于 J P再生混凝 土的 0 3 3 和 一 0 0 2 ， 也小于张学兵 的研究结果 0 3 3和 一 0 5 6 。 随着 ( b 的增大， Y K再生混凝土的鲍罗米计算式 的回 归系数 A和 变化不大 。 ( 3 ) E K再生混凝土的 2 8 d 抗压强度计算式 E K再 生 昆 凝土 2 8 d 抗 压强度与灰水 比线性 回归分 析， 如图 4所示 。 由图 4可知 ， 不 同 ( b 时， E K再 生混凝 土， 与 C W 的线性关 系式 的待定 系数 a和 b值 ； 由式 ( 1 ) 和式 ( 2 ) ， ， c 。 = 4 8 0 MP a ， 可得 回归系数 A和 B值 ， 如表 7所示 。 由表 7可知， 鲍罗米计算式可 以预测 E K再生混凝土 的， 。 当 为 1 0 0 时 ， E K再生混凝土强度计算式的 A、 B值分别为O 2 3和 一 1 4 5 ， 其A值小于 Y K再生 昆 凝土强 度计算式 的 A值 0 2 8 、 J P 再 生混凝 土强度计算式 的 A值 0 3 3 ， 也小于张学兵” 研究结果 。 E K再生混凝土的回归系数 A随着 的增大而减小 ， 系数 曰随着 的增大而增大 。 63 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m C W ( d ) = 6 O C W ( b ) ： = 2 O C W ( e ) = 8 O 图 3 不 同 YK再 生混 凝土 与 C W 关 系图 表 6 Y K再生混凝土的 2 8 d抗压强度计算式 C W ( C ) ： ： 4 O C W ( f =1 0 0 C W ( a ) =O 6 4 C W ( d ) = 6 O C， W ( b ) ： = 2 O C， W ( e ) ( D ： = 8 O 图 4不 同 EK再 生混凝 土与 C W 关 系 图 c w ( c ) ( 。 = 4 0 C， 、 V ( D( D ：1 0 0 毫 嘤 璋 _+ 蜉 睥 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 7 E K再生混凝土的2 8 d 抗压强度计算式 4 结 论 ( 1 ) 随着 的增 大， 物理强化后 的再生混凝 土的， 降低 的幅度减小。 与天然混凝 土 的， 相 比， 以胶 凝材料 4 0 0 k g m 为例 ， 当 咖 t4 0 时， J P再生混凝 土， 的降低 幅度很大 ； Y K再生混凝土的 厂 随着 的增大没有大 幅 度的降低； 当 为2 0 、 4 0 时， E K再生混凝 f 2 8 分别增 大了 1 3 、 3 7 ， 西 为 6 0 、 8 0 、 1 0 0 时， E K再生混凝土 ， 分别减小了 1 8 、 2 9 、 1 4 。 ( 2 ) 物理强 化后 ， 再生混凝 土的力学性能 明显提高 。 以胶凝材料 4 0 0 k g m 为例 ， 为 1 0 0 时， J P 、 Y K和 E K 再生混凝 土 的 ， 分 别 比普 通 混 凝 土 降低 了 9 5 、 4 7 、 0 7 MP a 。 E K再生 混凝 土 的力 学性能 已经接近普 通混凝 土 。 ( 3 ) 不同 咖 的再生粗骨料配制 的再生混凝土的， 与 C W 的线性相关性 良好 ， 随着 ： 的增大 ， Y K再生混凝土 的鲍罗米计算式的回归系数 A和 变化幅度最小 ， 可以建 立再生混凝土 的鲍 罗米计算式。 E 5 李秋义， 全洪珠， 秦原 混凝土再生骨料 M 北京： 中国建材工 业出版社 ， 2 0 1 1 6 刘立， 赵顺增 ， 曹淑萍 ， 等 高性能再生骨料混凝土力学性能的 研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 1 ( 6 ) ： 1 4 7 王社良， 于洋 ， 张博， 等 粉煤灰和硅粉对再生混凝土力学性能 影响的试验研究 J 混凝土， 2 0 1 1 ( 1 2 ) ： 5 3 5 5 8 肖建庄， 李宏， 袁俊强 数字图像技术在再生混凝土性能分析 中的应用 J 建筑材料学报 ， 2 0 1 4 ， 1 7 ( 3 ) ： 4 5 9 4 6 4 9 肖建庄， 李宏 再生混凝土单轴受压疲劳性能 J 土木工程学 报 ， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 6 2 6 9 1 0 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 7 9 5 8 1 1 1 李秋义， 朱亚光， 高嵩 我国高品质再生骨料制备技术及质量 评定万法 J 青岛理工大学学报 ， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 4 ) ： 1 4 1 2 孔德玉 天然与再生骨料混凝土水灰 比统定则( I ) 粗骨 料强度的影响 J 建筑材料学报 ， 2 0 0 3 ( 2 ) ： 1 2 9 1 3 4 参考文献 ： 1 31 = J 栋梁 ， 周伟玲 ， 林玮 关于再 生混凝土强度计算式的试验 研 1 李秋义 建筑垃圾资源化再生利用技术 M 北京： 中国建材工 业出版社 ， 2 0 1 1 2 陈宗平， 徐金俊 ， 郑华海， 等 再生混凝土基本力学性能试验及 应力应变本构关系 J 建筑材料学报 ， 2 0 1 3 ( 1 ) ： 2 4 3 2 3 Z H U Y G， K O U S C， P O O N C S ， e t a 1 I n f l u e n c e o f s i l a n e b a s e d wa t e r r e p e l l e n t o n t h e d u r a b i l i t y p r o p e r t i e s o f r e c y c l e d a g一 究 J 混凝土， 2 0 0 9 ( 1 2 ) ： 8 1 0 1 4 邓寿昌， 张学兵 再生混凝土强度计算式的试验研究 c 同 济大学、 中国土木工程学会 首届全国再生混凝土研究与应用 学术交流会论文集 同济大学、 中国土木工程学会， 2 0 0 8 ： 8 1 5 3 张学兵 再生混凝土配合比及拉压强度的试验研究 D 湘潭： 湘潭大学， 2 0 0 5 g r e g a t e c o n c r e t e J C e m e m a n d C o n c r e t e C o m p o s i t e s ， 2 0 1 3 ， 3 5 第一作者： ( 1 ) ： 3 2 3 8 4 S U I Y w， MU E L L E R A D e v e 1 o p m e m。 f m e r m 。一 l c c h a n i c a 1 联系地址： tr e a t m e n t f o r r e c y c l i n g o f u s e d c o n c r e t e C Ma t e r i a l s a n d S t r u c 一 联 系 电话 ： t u r e s ， 2 0 1 2 ， 4 5 ( 1 o ) ： 1 4 8 7 1 4 9 5 李秋义( 1 9 6 3 一) ， 男， 博士 ， 教授 ， 博士生导师 ， 主要从 事固体废弃物资源化利用、 高性能混凝土研究。 山东省青岛市市北区抚顺路 1 1 号 青岛理工大学土木 工程学院( 2 6 6 0 3 3 ) 1 3 5 7 3 8 2 5 63 1 6 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m