再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土抗压强度的影响.pdf

2 0 1 5年第 5期 5月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PR0DUCTS 2 01 5 No 5 Ma v 再生粗骨料品质和取代率对再生混凝土 抗压强度的影响 王晓飞 ， 李秋义 一 ， 罗健林 ， 诸 雪青 ( 1 青岛理工大学 ， 蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心， 2 6 6 0 0 0 ； 2 山东省混凝土结构耐久性工程研究中心 ， 青岛 2 6 6 0 3 3 ) 摘要 ： 通过 简单破碎 制得 类再生粗骨料 0 P ) ， 并经过一 次颗 粒整形得 到准 I类再 生粗 骨料 ( YK) ， 再进 行二 次颗粒整形获得 I类再生粗骨料( E K) 。研究再生粗骨料不同品质U P 、 Y K、 E l ( ) 和不 同取代率( ( P = 0 、 2 0 、 4 0 、 6 0 、 8 0 、 1 0 0 ) 取代 天然骨料 ( T R) 对再 生混凝 土的 用水量和 抗压强度的影响 。结果表 明， 再生混凝 土的用水量随着取 代 率的增大而增大 ； 掺入 不 同品质的再生粗骨料对再 生混凝土 的抗 压强度影响 差别很 大， 当 4 0 时 ， J P再 生混 凝土抗压强度降低幅度较大 ， Y K再生混凝土抗压强度 没有较 大幅度 的降低 而 E K再生混凝土 的抗压 强度 先小幅 升 高后 降低 ， 当 = 1 0 0 时， 2 8 d抗压强度仅 降低 1 MP a 。 关键词 ： 破碎 ； 再生粗 骨料 ； 整形 ； 再 生混凝土 ； 抗 压强度 Ab s t r a c t ： R e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e o f C l a s s I ( J P ) w a s p r e p a r e d b y s i m p l e c r u s h i n g ， a n d t h e n q u a s i c l a s s I r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e ( Y K )w a s a c q u i r e d t h r o u g h a p a r t i c l e s h a p i n g p r o c e s s ， s i n c e t h e n c l a s s I r e c y c l e d c o a r s e a g gr e t e ( E K )w a s a c q u i r e d t h r o u g h a s e c o n d p a r t i c l e s h a p i n g p r o c e s s T h e i n fl u e n c e o n t h e a m o u n t o f w a t e r a n d 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 o f d i ff e r e n t q u a l i t y a n d s u b s t i t u t i o n r a t e( P z =0 ， 2 0 ， 4 0 ， 6 0 ， 8 0 ， 1 0 0 ) of r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e( J P ， Y K ， E K ) t o r e p l a c e n a t u r a l a g g r e g a t e( r I R ) w e r e s t u d i e d T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e a mo u n t o f wa t e r of r e c y c l e d c o n c r e t e i n c r e a s e s wi t h i n c r e a s i n g ；t h e i n c o r p o r a t i o n o f d i f f e r e n t q u a l i t y o f r e c y c l e d c o a rse a g g r e g a t e g r e a t l y a f f e c t s t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of r e c y c l e d c o n c r e t e ，w h e n P i s mo r e t h a n 4 0 ，t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f J P r e c y c l e d c o n c r e t e g r e a t l y r e d u c e s ， t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of YK r e c y c l e d c o n c r e t e d o e s n o t g r e a t l y d e c r e a s e ，w h i l e t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of EK r e c y c l e d c o n c r e t e s l i g h t l y i n c r e a s e s ， a n d t h e n d e c r e a s e s ， w h e n P =1 0 0 ， i t s 2 8 d c o mp r e s s i v e s t r e n gth j u s t r e d u c e s b y 1 M P a Ke y wo r d s ： Cr u s h i n g ； Re c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e ； P a rti c l e s h a p i n g ； Re 。 y c l e d a g g r e g a t e c o n c r e t e ； Co mp r e s s i v e s t r e n g t h 中图分类号 ： T U 5 2 8 文献标识码 ： A 文章 编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5) 0 5 8 5 0 4 0前 言 随着我 国经济建设 的不 断发展 ， 旧建筑被大规 模 的拆迁 ， 一座座高楼拔地而起 ， 在建筑垃圾 13益 增多的同时， 自然砂石资源也 13益匮乏 。国家也越 来越重视这一 问题 ， 2 0 1 1年科技部将相关课题列入 国家“ 十二五” 科技支撑计划。许多专家学者也在废 弃混凝土利用方面进行 了大量研究 取得了不少进 展【 。废 弃混凝 土 最有效 的再 利用 方式 是将 其进 行 破 碎 处 理 ， 加 工 成再 生 骨 料 用 再 生 骨 料 部 分 或 全 部替代天然骨料配制成再生骨料混凝土4 1 。但 由于 再生粗骨料表面有微裂缝 同时还包裹着 旧水泥砂 浆等 ， 导致再生粗骨料的性能较差 。 再生混凝土的 抗压强度等性能达不到普通混凝土的水平 。当再 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 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项 目。 生混凝土用作结构材料时 ， 满足基本承载能力是其 应用的基石 ， 因此 ， 必须提升再生骨料 的品质 ， 以改 善混凝土的抗压强度。李秋义等人研究表明 ， 颗粒 整形可使再生骨料 的颗粒堆积密度平均提高 9 3 ， 空 隙率 从 5 3 3 降至 4 8 5 。吸水 率从4 7 降至 2 9 ， 压碎指标值从 1 5 8 降至 9 4 。 并且堆积 密 度和针片状骨料含量等指标还优于天然碎石骨料 。 通 过 颗 粒 整 形 强 化 获得 的 高 品 质再 生 粗 骨 料 的 性 能甚至可 以与天然碎石相媲美。 本文将简单破碎得到 的再生粗骨料 分别进行 一 次 、 二次颗粒整形 ， 制备出三种不同品质的再 生 粗 骨料 ， 测 试 再 生 粗 骨料 不 同 品质 和 取代 率 ( p ) 对 混凝 土抗 压 强 度 的影 响 可 视为 力 学 性 能稳 定 再 生 混凝 土 的前期研 究 。 1 原 材料 与实 验方 法 1 1 原 材料 一 8 5 王晓飞 ， 李秋义， 罗健林 ， 等再生粗骨料 品质和取代率对再生混凝土抗压强度 的影响 表 4 再 生混凝 土用水量 k g m 姜 咖 旺 U 2 U 4 U 6 U 8 U l O 0 ， 图 2 不 同再生粗骨料掺量混凝土 的用水量 再生混凝 土的用水量随着 p 的增大稍 有增加 ， 当 q z = 1 0 0 时 ，再生混凝土的用水量增大了 4 1 ； E K 比 Y K再生混凝土的用水量稍有降低 。主要有以下 几 个原 因 ： ( 1 ) J P再生粗骨料棱角多 ， 表面粗糙 ， 组分中含 有硬化水泥砂浆 ， 再加上混凝土块在破碎过程中因 机械损伤累积了大量的微裂纹 ， 导致 J P再生粗骨料 比普通天然粗骨料 的孔隙率大 、 吸水率大 、 堆积密 度小、 压碎指标高。这些因素导致 J P再生混凝土的 用 水量 较 大 。 ( 2 ) Y K再生粗骨料的粒形得到改善 ， 粘 附在再 生粗骨料表面 的大部分水泥砂浆也被从 界面处剥 离 提高 了其堆积密度和密实密度 ， 降低 了压碎指 标 ， 使之接近天然粗骨料的性能。 ( 3 ) E K再 生粗骨料 表面的水泥砂浆基本被去 除 ， 表面微裂缝减少 ， 粒形更接 近球形体 ， 棱角更 少 。因此 ， 在相同的条件下 ， 与其他粗骨料制备 的混 凝土相 比 ， 其流动性较大 ， 达 到同样坍落度 的用水 量 就较 小 。 2 2 再生 混凝 土 的抗压 强度 龄期对 T R 0普通混凝 土、 对 J P 1 0 0 ( p = 1 0 0 ) 、 Y K1 0 0 ( p z = 1 0 0 ) 、 E K1 0 0 ( P 。 = 1 0 0 ) 再 生 混 凝 土 抗 压强度的影响如图 3所示。 再生粗骨料的 q o 对再生 混凝土抗压强度的影响如图 4 图 6所示。 由图 3可 知 。 龄 期 对再 生 昆 凝 土抗 压强 度 的影 响与 T R制备 的普通混凝 土抗压强度基本相同 ， 再 生混凝 土抗压强度在 3 d龄期 内快速增长 ，然后增 罨 疆 幽 图 3 龄期对再生粗骨料混凝 土抗压强度的影响 善 骥 图 4 再 生粗 骨料 掺量对再 生混凝土 3 d抗压强度的影响 日 ! 骥 出 o 2 0 4 0 6 0 8 O 1 0 0 ， 图 5 再生粗骨料 掺量对再 生混凝 土 7 d抗压强度的影响 长 速 度逐 渐 放 缓 。总 体 而 言 ， 普 通 混 凝 土 的 船 E K再 生 混凝 土 的 Y K再生混凝土的 u 3 勰 J P再 生 混凝 土 的 一 。J P再生混凝土与普通混凝 土相 比 3 降低了 2 2 9 ,f 2 降低 了 2 3 6 u 2 8 降 低 了 l 4 4 b Y K再生混凝土的抗压强度总体上 比 J P再生混凝土的抗压强度 明显提高。E K再生混凝 土 的抗压强度与普通 T R混凝 土的抗压强度接近 其 仅 降低 2 _ 3 。 由图 4 、 图 5和 图 6可 知 ， 总 体 上 随 着 p 2 的增 一 87一 加 加 O i i 勰 勰 加 2 0 1 5年第 5期 混凝土与水泥制品 总第 2 2 9期 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 图 6再 生 粗 骨 料 掺 量 对 再 生 混 凝 土 2 8 d抗 压 强度 的 影 响 大 ， 再生混凝土的 呈现降低趋势。 这与许多学 者 的研 究结论 是一 致 的f 1 l 3 】 。 再 生粗 骨料 p 对 J P再 生 混凝 土 的 2 8 影响很大 ，特别是 当 P 4 0 时 ， J P 再 生混凝 土 的抗压 强度 降低 幅度较 大 ， p = 6 0 、 8 0 、 1 0 0 时 2 8 分别降低 了 1 3 5 、 1 3 0 、 1 4 4 。 Y K再生 混 凝 土 的 没 有 随着 p 增大 而 大 幅度 地 降低 ， P z = l 0 O 时 降低了 9 3 。E K再生混凝土 的抗压强度随着 的增大没有明显地降低 ， 甚至在 p = 2 0 、 4 0 、 6 0 时 ， 其 还有小幅的提高 ， 与马 静 等 的研 究结 果相 符。 当 p z = 3 O 时 ， 再 生 混凝 土 的强度 甚 至 比天 然骨 料混 凝土 略高 。以上结 果 的产 生主要 有下 面几 个原 因 ： ( 1 ) 在控制相 同的坍落度条件下 ， 再生粗骨料 制备的混凝土用水量相对较大 ， 造成 了水灰 比的增 大 而水灰 比的增大是混凝土抗压强度降低的主要 原 因之一 。 ( 2 ) 颗粒整形提高 了再生粗骨料 的性 能 ， 一次 颗粒 整 形 和二 次颗 粒 整形 后 。 再 生 粗 骨料 的压 碎指 标分别降低了 1 6 7 和 5 0 。颗粒整形处理后 的再 生 粗 骨料 表 面 微裂 缝 减 少 特 别 是 二 次 颗 粒 整 形 后 ， 粘附在再生粗骨料表面的水泥砂浆基本被去除 干净 使 E K再生混凝土的界面较好 ， 再生混凝土的 力学性能得到改善 。 ( 3 ) 用通过二次整形后得到 的高品质再生粗骨 料取代普通碎石 ， 可以使混凝土 的抗压强度性能得 到很大程度的改善【 l 5 J 。 3结 论 ( 1 ) 在取得相 同工作性能 的条件 下 ， 再 生混凝 土 的用 水量 随着 q o 的增 大 而增 大 。 当 = 1 0 0 时 ， J P 、 Y K、 E K 再 生 混 凝 土 的 用 水 量 分 别 增 大 了 1 0 2 、 4 1 、 3 6 。 ( 2 ) 再生混凝土的抗压强度随着 的增大而降 低 。当 p I4 0 时 ， J P再生混凝 土抗压强度的降低 一 8 8一 幅度较 大 。Y K再 生混凝 土 的抗 压强 度 随着 p 的增 大没有 大幅度的降低 ，当 p Z = 1 0 0 时 2 8 降低 了 9 3 。E K再 生混 凝 土 的 随着 P z 的增 大 先 升高 后降低 ， 当 p z = l 0 0 时 ： 仅降低了 1 MP a 。 ( 3 ) 掺入适量的 E K( 高 品质再生粗骨料 ) 可使 混凝土的抗压强度得到一定程度的改善。 p 的增大 对 E K再 生混 凝 土 的影 响很小 ，说 明二次颗粒 整形提高了 E K再生混凝土抗压强度 的稳定性 。 参考文献 ： 【 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 】 Y G Z h u ， S C K o u ， C S P o o n ， J G D a i ， Q Y L i I n fl 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 g r e g a t e 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 mp o s i t e s ， 2 0 1 3 ， 3 5 ( 1 ) ： 3 2 - 3 8 3 Y W S u i ，A Mu e l l e r De v e l o p me n t o f t h e r mo me c h a n i c a l t r e a t me 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 J Ma t e r i a l s a n d S t r u c t u r e s ， 2 0 1 2 ， 4 5 ( 1 0 ) ： 1 4 8 7 1 4 9 5 4 】 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 f 5 1 刘俊 华， 孙 勇 建 筑垃圾 再生混合 砂混凝 土力学性 能试验 研究f J 1 混凝 土与水泥制 品， 2 0 1 4 ( 6 ) ： 9 4 9 7 【 6 】 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 7 1 范鹏 飞， 许家 文， 李珠 橡胶颗 粒对再生混凝 土抗压强度 影 响试验研究f J 1 混凝土与水泥制品， 2 0 1 4 ( 6 ) ： 8 2 8 5 8 秦中伏， 孙楠 楠， 温海珍 再生 骨料混凝土 的应 用现状 与研 究进展 J 材料导报， 2 0 1 3 ， 2 7 ( 2 3 ) ： 1 4 2 1 4 6 【 9 】 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 0 】 李秋义， 朱亚光， 高嵩 我国高品质再 生骨料制备技术及 质 量评定方法 J 青岛理工大学学报， 2 0 0 9 ， 3 0 ( 4 ) ： 1 4 1 1 1 朱从香， 杨鼎宜， 许 飞 多因素影响再 生混凝土性能试验研 究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 1 1 ) ： 1 0 1 4 1 2 】 陈爱玖， 王静， 杨粉 纤维再生混凝土力学性能试验及破坏 分析【 J 建筑材料学报， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 2 4 4 2 4 8 1 3 】 朱从 香， 杨鼎宜， 许飞， 等 多 因素影 响再生混 凝土性 能试 验研究 J 1 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 1 1 ) ： 1 0 1 4 【 1 4 】 马静 再 生混凝 土的基本性 能研究 J 】 混凝土 与水泥制品， 2 0 1 2 ( 3 ) ： 1 8 - 2 1 【 l 5 全洪珠， 袁传鹏， 迟玉锦 再生粗骨料取代率对混凝土各项 性能的影响 J 青 岛理工大学学报， 2 0 1 1 ， 3 2 ( 4 ) ： 1 2 1 7 收稿 日期 ： 2 01 5 - 0 2 2 3 作者 简 介 ： 王 晓 飞 ( 1 9 8 9 一) ， 男 ， 硕 士 研 究 生 。 E ma iI ： y z md z h t 1 6 3 c o m 联系电话 ： 1 3 5 7 3 8 2 5 6 3 1 通讯 作者 ： 李秋义( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 博士 、 教授。 E -ma i l ： I q y y x n1 6 3 c o m 粥 B d 芝 骥坦 P 8