再生骨料混凝土

1、幻燈片1再生骨料混凝土幻燈片2第一節(jié) 概述一.關(guān)于建筑廢料l 建筑廢料：在建造或拆除建筑物時會產(chǎn)生巨量的建筑廢料，包括廢混凝土塊、瀝青混凝土塊、施工過程中散落的砂漿和混凝土、碎磚渣、金屬、竹木材、裝飾裝修產(chǎn)生的廢料、各種包裝材料和其他廢棄物等。 幻燈片3第一節(jié) 概述 建筑廢料是城市垃圾的主要組成部分，約占城市垃圾的30%40%。據(jù)測算，我國每年施工建設(shè)產(chǎn)生的建筑廢料就高達(dá)4000萬噸。 目前世界上對于建筑廢料的處理方法仍顯得不多。傳統(tǒng)的建筑廢料處理方法主要是運往郊外露天堆放或填埋。 幻燈片4第一節(jié) 概述 建筑廢料不能再利用，會造成：一方面，這不僅占用大量的土地，且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染；另一方面

2、，由于建筑廢料的組成特點和它產(chǎn)生于建設(shè)工程現(xiàn)場的實際情況，建筑廢料中很多是可以再生利用的，在資源日趨匱乏的今天，簡單地遺棄建筑廢料是資源的極大浪費。 幻燈片5第一節(jié) 概述l 碎磚、混凝土、砂漿、包裝材料等約占總量的80%；而混凝土和砂漿所占比例最大，約占總量的30%50%。l 合理處理和回收利用建筑廢料十分重要，它不僅符合生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要，也是可持續(xù)發(fā)展的需要。 幻燈片6第一節(jié) 概述二.再生骨料混凝土的定義l 再生混凝土或再生骨料混凝土，是指將廢棄的混凝土塊破碎后清洗分級作骨料(稱再生骨料)，部分或全部代替天然骨料(砂、石)，按一定配合比配制成的混凝土。相對于再生混凝土，用來生產(chǎn)再生骨料的混

3、凝土稱原生混凝土或基體混凝土。 幻燈片7第一節(jié) 概述l 廢棄混凝土的來源l 建筑物拆除過程中所產(chǎn)生的廢棄混凝土塊。l 市政工程的動遷及重大基礎(chǔ)設(shè)施的改造產(chǎn)生廢棄混凝土塊。l 廢棄的混凝土試塊、試件。混凝土生產(chǎn)和施工過程中產(chǎn)生的廢棄或散落混凝土、砂漿及混凝土工廠、預(yù)制構(gòu)件廠生產(chǎn)產(chǎn)生的廢棄混凝土。 幻燈片8第一節(jié) 概述l 三.再生骨料混凝土的研究歷史日本早在1977年就制定了再生骨料和再生混凝土使用規(guī)范，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，而且，通過1991年的資源重新利用促進(jìn)法、1996年的再生資源法等法規(guī)為廢棄混凝土等建筑副產(chǎn)品的再生利用提供法律保障。 幻燈片9第一節(jié) 概述l

4、 在德國，再生混凝土主要用于公路路面，如Lower Saxong的一條雙層公路在總厚度26cm中的底層采用了19cm的再生骨料混凝土。1998年8月德國鋼筋混凝土委員會提出“在混凝土中使用再生骨料的應(yīng)用指南”，要求采用再生骨料配制的混凝土必須完全符合天然骨料混凝土的國家標(biāo)準(zhǔn)。幻燈片10第一節(jié) 概述l 荷蘭也是較早開展再生混凝土研究和應(yīng)用的國家之一。在20世紀(jì)80年代，荷蘭就制定了有關(guān)使用再生混凝土骨料制備素混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的規(guī)范，規(guī)定了利用再生骨料生產(chǎn)上述混凝土的明確技術(shù)要求，并指出，如果再生骨料在骨料中的重量含量不超過20%，則再生混凝土的的生產(chǎn)就完全按照普通天然骨料混凝

5、土的設(shè)計和制備方法進(jìn)行。 幻燈片11第一節(jié) 概述l 美國政府制定的超基金法給再生混凝土的發(fā)展提供了法律保障。1982年起，在ASTM C-33-82“混凝土骨料標(biāo)準(zhǔn)”中將破碎的水硬性水泥混凝土包含進(jìn)粗骨料中。美國已能夠采用微波技術(shù)100%回收利用再生舊瀝青混凝土路面料，并保證其質(zhì)量與新拌瀝青混凝土路面料相同。美國的道路建設(shè)中，一半采用瀝青混凝土再生骨料，直接建設(shè)成本已能平均下降20%以上，間接的能源、環(huán)保等社會效益則更大。 幻燈片12第一節(jié) 概述l 法國利用廢混凝土和廢磚生產(chǎn)了磚石混凝土砌塊，其技術(shù)指標(biāo)完全符合與磚石有關(guān)的NBNB21-001（1998）標(biāo)準(zhǔn)。 幻燈片13第一節(jié) 概述l 我國對

6、再生骨料混凝土的開發(fā)研究晚于發(fā)達(dá)國家，但近年政府對建筑垃圾的循環(huán)再利用高度重視，制定的中長期發(fā)展戰(zhàn)略鼓勵廢棄物的開發(fā)利用。建設(shè)部將“建筑廢渣綜合利用”列入1997年科技成果重點推廣項目。目前國內(nèi)數(shù)十家大學(xué)和研究機構(gòu)開展了再生混凝土的研究，取得了一定進(jìn)展，并在北京、上海等地的建筑企業(yè)在建筑垃圾回收利用方面做了一些有益的嘗試。 幻燈片14第二節(jié) 再生骨料一.再生骨料的含義和分類l 從廣義上講，再生混凝土骨料是指經(jīng)過特定處理、破碎、分級并按一定比例混合而成，用于配制不同性能和使用要求的混凝土?xí)r替代天然骨料的材料。這些材料包括混凝土塊、碎磚瓦、玻璃、爐渣，此外還有廢棄橡膠、塑料、木材等?；脽羝?5第二

7、節(jié) 再生骨料l 再生混凝土骨料多數(shù)參考普通混凝土骨料的分類方法進(jìn)行分類。在我國，研究者多根據(jù)普通混凝土用砂質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及試驗方法和普通混凝土用碎石和卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法規(guī)定，將粒徑在0.165mm之間的再生骨料稱再生細(xì)骨料，粒徑大于5mm的稱再生粗骨料。也有學(xué)者考慮到再生細(xì)骨料中含有細(xì)小水泥漿顆粒，將再生細(xì)骨料的粒徑范圍定為0.085mm。日本于1994年4月頒布了再生混凝土材料質(zhì)量試行條例，給出了再生骨料、再生基層材料、填充材料的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并劃分了再生骨料的質(zhì)量等級。幻燈片16第二節(jié) 再生骨料二.再生骨料的生產(chǎn)工藝l 研發(fā)了高性能再生骨料。這種高性能再生骨料的生產(chǎn)過程包括三個階段:l (1)預(yù)

8、處理階段：除去廢棄混凝土中的其他雜質(zhì)，用顎式破碎機將混凝土塊破碎成40mm直徑的顆粒;l (2)碾磨階段：將混凝土塊放入旋轉(zhuǎn)的偏心筒中，相互碰撞、摩擦，除去附著于骨料表面的硬化水泥漿。(3)篩分階段：將碾磨后的顆粒篩分，除去水泥和砂漿等細(xì)小顆粒，最后得到的即為高性能再生骨料。其生產(chǎn)流程見圖1。 幻燈片17第二節(jié) 再生骨料圖1 日本高性能再生骨料生產(chǎn)流程幻燈片18第二節(jié) 再生骨料三.再生骨料的主要性能l 同天然骨料相比，再生骨料表面還包裹著相當(dāng)數(shù)量的硬化水泥砂漿，這是導(dǎo)致再生骨料性能比天然骨料差的根源。 幻燈片19第二節(jié) 再生骨料l 1.再生骨料的堆積密度和表觀密度 硬化水泥砂漿密度低、表面粗糙

9、、孔隙率大、在破碎過程中內(nèi)部產(chǎn)生大量微裂紋，這必然使再生骨料的堆積密度和表觀密度低于天然骨料。由于原生混凝土的強度等級、配合比、齡期、使用環(huán)境等因素存在差異，因此目前的文獻(xiàn)顯示的再生骨料堆積密度和表觀密度離散性較大。再生細(xì)骨料的堆積密度和表觀密度分別為天然細(xì)骨料的7580%，8085%，再生粗骨料的堆積密度和表觀密度分別為天然粗骨料的85%以上和90%以上。 幻燈片20第二節(jié) 再生骨料l 2.再生骨料的壓碎指標(biāo) 水泥砂漿強度比天然骨料低，因此，再生骨料的壓碎指標(biāo)比天然骨料要高。再生骨料包裹的水泥砂漿越少，壓碎指標(biāo)越接近天然骨料?，F(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)混凝土粗骨料用碎石和卵石(JGJ53-92)規(guī)定，用于

10、配制C35以下的混凝土用碎石壓碎指標(biāo)要求不大于30%，配制C40C55混凝土壓碎指標(biāo)不宜大于13%。 幻燈片21第二節(jié) 再生骨料l 3.再生骨料的吸水率 再生骨料表面包裹的硬化水泥漿使得其表面粗糙，棱角較多，并且硬化水泥漿自身孔隙率大，又存在大量微裂紋，這使得再生骨料吸水率和吸水速度都比天然骨料大得多?；脽羝?2第二節(jié) 再生骨料四.再生骨料的改性l 1.機械活化 再生骨料在球磨機械研磨或偏心轉(zhuǎn)筒機械碾碎作用下除去粘結(jié)在骨料表面的弱結(jié)合水泥砂漿，剩下的水泥砂漿由于與骨料結(jié)合力強從而提高再生骨料的界面粘結(jié)強度。但是機械活化方法會加劇再生骨料內(nèi)部微裂紋產(chǎn)生擴展，加劇損傷積累，在一定程度上會降低骨料強

11、度，這一點值得注意?；脽羝?3第二節(jié) 再生骨料l 2.漿液浸泡 用高強度等級水泥和防水劑、膨脹劑配成漿液對再生骨料進(jìn)行浸泡、干燥?；旌蠞{液能滲入再生骨料的內(nèi)部，填充再生骨料的孔隙，改善骨料的微觀孔隙結(jié)構(gòu)和表面性能來改善骨料的性能。用于強化再生骨料的漿體要有較好的流動性、低黏性、較長的凝結(jié)時間和漿體結(jié)石后體積不縮小的特點才能深度進(jìn)入骨料內(nèi)部，充分填充孔隙?；脽羝?4第二節(jié) 再生骨料l 3.化學(xué)處理 用水玻璃溶液或加入超細(xì)活性礦物摻加料比如優(yōu)質(zhì)粉煤灰的水泥漿液浸漬再生骨料。水玻璃會與再生骨料表面的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣凝膠，提高骨料密實度；礦物摻料除能填充水泥顆粒間孔隙外，也能與水泥水化生成的氫氧

12、化鈣發(fā)生反應(yīng)，改善界面粘結(jié)力。幻燈片25第三節(jié) 再生骨料混凝土l 1.再生骨料混凝土配合比 再生骨料各方面性能不同于天然骨料，所以，再生混凝土的配合比不能簡單地套用普通混凝土的配合比設(shè)計方法。國內(nèi)外很多學(xué)者對再生混凝土的配合比設(shè)計進(jìn)行了專門的研究。與天然混凝土相比，再生混凝土的配制主要考慮兩個方面：再生骨料強度對再生混凝土各方面性能(主要是力學(xué)性能)的影響；再生骨料大孔隙率引起的高吸水率對再生混凝土配合比中水的用量及新拌混凝土各方面性能的影響。 幻燈片26第三節(jié) 再生骨料混凝土l 對第一個方面，試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水灰比為0.5時，利用強度等級分別為C20、C25和C30的廢棄混凝土破碎加工成的再生骨

13、料配制的再生混凝土的強度分別為普通混凝土的85%、86%和90%?？梢娫偕橇蠌姸葘υ偕炷翉姸扔幸欢ㄓ绊?，但并不明顯。另外，隨著用來加工再生骨料的原生混凝土強度的降低，再生混凝土的強度呈下降趨勢，并且影響的程度也相應(yīng)減小?；脽羝?7第三節(jié) 再生骨料混凝土l 對第二個方面，不少學(xué)者從再生骨料的含水狀態(tài)入手。C.S.Poon等研究了自然干、烘干和飽和面干三種不同含水狀態(tài)的再生粗骨料按同一自由水灰比配制的再生混凝土。結(jié)論是：再生混凝土初始坍落度取決于原始自由水量，坍落度損失值跟再生骨料含水狀態(tài)有關(guān)，其中用烘干的再生骨料配制的再生混凝土坍落度損失相當(dāng)嚴(yán)重；骨料自然風(fēng)干的再生混凝土3、7、28天都有

14、著最高的強度，并且隨再生骨料替換率的增加，骨料烘干的再生混凝土各齡期強度增加，骨料面干飽和的則與之相反。由飽和面干和烘干的再生骨料制備的再生混凝土的劈裂抗拉強度和干縮值明顯高于其他混凝土。 幻燈片28第三節(jié) 再生骨料混凝土l 也有學(xué)者主張將再生混凝土拌和水用量分為兩部分:一部分是再生骨料達(dá)到面干飽和狀態(tài)所要吸附的水分，不起到潤滑和提高流動性作用，稱吸附水；另一部分為自由水，分布在水泥砂漿中，起到提高拌和物流動性并在混凝土凝結(jié)硬化時參與水化反應(yīng)。 幻燈片29第三節(jié) 再生骨料混凝土l 2.再生骨料混凝土物理性能 由于再生骨料表觀密度比天然骨料的低，再生混凝土的表觀密度要低于普通混凝土。再生骨料摻量

15、越多，再生混凝土的表觀密度就越小。有實驗表明：當(dāng)全部采用再生骨料時，再生混凝土的表觀密度為2235 kg/m3，相比于同樣配合比下的普通混凝土的2370 kg/m3低了5.7%?；炷磷灾亟档?，對降低建筑自重，增強構(gòu)件抗震性能，增大構(gòu)件跨度等方面有利。 幻燈片30第三節(jié) 再生骨料混凝土l 3.再生骨料混凝土工作性 一般認(rèn)為在用水量相同的情況下，與基體混凝土相比，再生混凝土的坍落度減小，流動性變差，但粘聚性和保水性增強。主要原因是再生骨料表面粗糙、孔隙多、吸水率大，從而使得再生混凝土流動性差，坍落度變小。同時由于再生骨料表面粗糙，增大了再生混凝土拌合物的摩阻力，使再生混凝土的保水性和粘聚性增強。

16、 幻燈片31第三節(jié) 再生骨料混凝土l 4.再生骨料混凝土力學(xué)性能 關(guān)于再生混凝土力學(xué)性能的研究較多，但由于再生混凝土的強度除了受到影響普通混凝土強度的因素的影響外，還與原生混凝土的強度及使用情況、再生骨料破碎工藝、再生骨料級配及含水狀態(tài)、再生骨料替換率等因素有關(guān)。這導(dǎo)致再生混凝土強度的規(guī)律性較差，再加之試驗條件和試驗方法的差異，不同的研究者的結(jié)論也有所不同。各種情況具體數(shù)據(jù)如表1。幻燈片32第三節(jié) 再生骨料混凝土 再生混凝土強度比普通混凝土低的原因一般認(rèn)為是：再生骨料孔隙率較高，在承受軸向應(yīng)力時容易形成應(yīng)力集中現(xiàn)象；再生骨料與新舊水泥漿之間存在一些結(jié)合較弱的區(qū)域；再者再生骨料本身強度較低。研究

17、者們還發(fā)現(xiàn)，基于實驗室試驗得出的再生混凝土抗壓強度變異系數(shù)與普通混凝土相差不大，一般在2%7%之間。幻燈片33第三節(jié) 再生骨料混凝土表1 再生骨料混凝土的強度情況幻燈片34第三節(jié) 再生骨料混凝土圖2 再生骨料混凝土的水灰比與抗壓強度的關(guān)系幻燈片35第三節(jié) 再生骨料混凝土l 5.再生混凝土的干縮與徐變 與普通混凝土相比，再生混凝土的干縮量和徐變量增加4080%。干縮率的增大數(shù)值取決于基體混凝土的性能、再生骨料的品質(zhì)以及再生混凝土的配合比。粘附在再生骨料顆粒上的水泥漿含量越高，再生混凝土的干縮率越大。研究表明：再生骨料與天然骨料同時使用時，再生混凝土的干縮率增加；水灰比增加，再生骨料的干縮率增大。

18、幻燈片36第三節(jié) 再生骨料混凝土 當(dāng)采用較低水灰比或較高強度的再生骨料時，可降低再生混凝土的徐變值。對于再生混凝土干縮和徐變值較大的原因，通常認(rèn)為是再生骨料顆粒上附著一定量的硬化水泥漿或再生骨料的彈性模量較低。還有觀點認(rèn)為再生骨料中本身含的砂增大了再生混凝土的砂率，使再生混凝土中砂漿量大大提高，致使再生混凝土的干縮率和徐變增大。再生混凝土高干縮和徐變，無疑會影響其推廣和利用。如何控制再生混凝土干縮與徐變，有待于進(jìn)一步研究。 幻燈片37第三節(jié) 再生骨料混凝土l 6.再生混凝土耐久性 影響混凝土耐久性的各種破壞過程幾乎都與水有密切關(guān)系，因此混凝土的抗?jié)B性被認(rèn)為是評價混凝土耐久性的重要指標(biāo)。一般來講，混凝土的抗?jié)B性取決于孔隙的孔徑大小、分布、形狀、彎曲程度以及連貫性。由于再生骨料孔隙率高、吸水率大，再生混凝土的抗?jié)B性能較普通混凝土差。試驗研究結(jié)果表明：水灰比為0.50.7，坍落度為210mm的再生混凝土的滲透性是普通混凝土的25倍，且試驗結(jié)果較為離散。幻燈片38第三節(jié) 再生骨料混凝土l 由于再生骨料性能的差異，關(guān)于再生