再生骨料和再生混凝土配合比設(shè)計(jì),建筑工程論文

再生骨料和再生混凝土配合比設(shè)計(jì),建筑工程論文伴隨著城市化的進(jìn)程，廢棄混凝土作為城市這個(gè)綜合生命體的代謝產(chǎn)物,其產(chǎn)生量也迅速增加，怎樣對(duì)廢棄混凝土進(jìn)行再生資源化利用,用再生骨料來替代天然骨料，并進(jìn)行有效利用，既能夠減少混凝土工程對(duì)天然砂、石的依靠，又保衛(wèi)了生態(tài)環(huán)境，是將來發(fā)展的趨勢(shì)，也是城市發(fā)展的必然要求[1~5].然而再生骨料與天然骨料在性能上存在顯著差異，所以在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，除參考普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的影響因素外，還需要考慮再生骨料的吸水性、表觀密度和替代率等其它因素影響，為此課題組針對(duì)再生骨料和再生混凝土進(jìn)行了相應(yīng)研究。1再生粗骨料的特性〔1〕再生骨料表觀密度和堆積密度。再生骨料來源較復(fù)雜，同天然砂石相比，其外表還包裹著相當(dāng)數(shù)量的水泥砂漿等，其外表粗糙、棱角較多，骨料外表粘附著不少水泥砂漿，其孔隙率大、吸水率也高，再加上混凝土塊在加工、破碎、解體經(jīng)過中，會(huì)構(gòu)成一定損傷，因而再生骨料內(nèi)部存在著大量的微裂紋，進(jìn)而導(dǎo)致再生骨料的表觀密度比普通骨料低，吸水率高和吸水迅速等特點(diǎn)，單純的再生骨料其級(jí)配不如天然骨料，因而其堆積密度也較小。課題組在浦東隨機(jī)抽取了天然骨料和再生骨料生產(chǎn)企業(yè)的粗骨料〔編號(hào)為A、B、C、D、E、F、G、H,再生粗骨料取代率為60%〕各八次經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。顯示再生骨料的堆積密度為天然骨料的96%,堆積密度的89%.〔2〕粗糙程度。再生骨料比天然骨料粗糙，在加工經(jīng)過中，部分石子，因受力而沿著裂紋開裂，產(chǎn)生了新的粗燥面，棱角效應(yīng)明顯增加，同時(shí)通過破碎、篩分，原有骨料中的軟質(zhì)顆粒、不良砂漿面會(huì)被重新整形，增加了粗糙程度、加強(qiáng)了棱角效應(yīng)，改善了粒形，并通過一系列的加工，再生骨料的性能得到了相應(yīng)優(yōu)化，使再生粗骨料能夠知足配制混凝土的要求?！?〕壓碎指標(biāo)。再生粗骨料的壓碎指標(biāo)是衡量其在逐步增加荷載情況下抵抗壓碎的能力，壓碎指標(biāo)值越小，證明其堅(jiān)固性能越好，而再生粗骨料的壓碎指標(biāo)值高于天然骨料，因此再生粗骨料的堅(jiān)固性明顯低于天然骨料，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，再生粗骨料壓碎指標(biāo)值平均為13.88%,遠(yuǎn)大于天然骨料的2.46%,主要原因是再生粗骨料外表水泥砂漿含量較高，導(dǎo)致其容易破碎。(普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方式方法標(biāo)準(zhǔn)〕對(duì)的混凝土要求，C40~C60粗骨料的壓碎指標(biāo)，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看不能知足要求，因而對(duì)一般再生粗骨料的應(yīng)用范圍應(yīng)予以限制，即C40.但能夠知足C35混凝土對(duì)粗骨料的要求〔壓碎指標(biāo)16%〕，因而再生粗骨料一般可用于C35混凝土中?！?〕含泥量。再?gòu)谋?能夠看出，經(jīng)過加工，再生粗骨料的平均含泥量2.22%,和天然骨料的含泥量2.46%相當(dāng)，(普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方式方法標(biāo)準(zhǔn)〕中對(duì)C55~C30中粗骨料的含泥量1%,因而再生粗骨料在用于混凝土中時(shí)，可進(jìn)行適當(dāng)清洗除泥?！?〕工作性能。在未考慮再生骨料吸水特性情況下拌制的再生混凝土，其流動(dòng)性小，坍落度較普通混凝土小，粘聚性和保水性較普通混凝土好；假如對(duì)再生粗骨料的吸水特性予以考慮，增加附加用水，再生混凝土能夠到達(dá)與普通混凝土類似的流動(dòng)性和坍落度，其粘聚性和保水性較普通混凝土好。2配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題2.1強(qiáng)度計(jì)算混凝土強(qiáng)度等級(jí)不大于C60等級(jí)時(shí)，混凝土水膠比宜按下式計(jì)算[6]:式中，a、b為回歸系數(shù)；fb為膠凝材料〔水泥與礦物摻合料按使用比例混合〕28d膠砂強(qiáng)度，MPa;試驗(yàn)方式方法應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)B/T17671(水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方式方法〔ISO法〕〕執(zhí)行。2.2配合比計(jì)算再生混凝土應(yīng)采用體積法進(jìn)行配合比計(jì)算，不宜采用質(zhì)量法，這主要基于不同等級(jí)、不同取代率的再生粗骨料配制的再生混凝土，其干表觀密度可在較大范圍內(nèi)變動(dòng)考慮的。2.3附加用水問題再生混凝土不能機(jī)械地套用普通混凝土配合比的設(shè)計(jì)方式方法，應(yīng)考慮再生粗骨料吸水率比擬大的問題[7],可對(duì)再生粗骨料進(jìn)行預(yù)濕處理，保證再生混凝土良好的工作性能。預(yù)濕處理用水量W,可按W=5%mRCA,可以根據(jù)再生骨料的詳細(xì)情況通過試驗(yàn)確定。〔mRCA為再生骨料的質(zhì)量，kg〕，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看粗骨料采用預(yù)濕處理的再生混凝土獲得比擬高的強(qiáng)度和良好的工作性能〔采用預(yù)濕處理的F組粗骨料60分鐘坍落度到達(dá)75mm,28d強(qiáng)度到達(dá)36.31MPa〕。2.4微粉含量微粉含量是指再生骨料中粒徑小于75的組分。在再生骨料生產(chǎn)經(jīng)過中不可避免的產(chǎn)生，是再生骨料生產(chǎn)的副產(chǎn)品。再生骨料的微粉含量的高低很大程度上影響再生骨料的堆積密度，含泥量，吸水率。隨著微粉含量的增加，比外表積增加，吸水、蓄水作用增加，對(duì)混凝土的工作性能有很大影響，進(jìn)而對(duì)混凝土的硬化性能產(chǎn)生影響。2.4.1同等用水量情況下，微粉含量對(duì)再生混凝土性能的影響〔1〕工作性能。同等用水量的實(shí)驗(yàn)可看出，微粉含量多對(duì)于混凝土工作性能是不利的，主要原因是微粉的比外表積大，吸水、蓄水能力強(qiáng)，使得拌合水量降低，而不能到達(dá)要求的工作性能，因而參加微粉的同時(shí)，要采取相應(yīng)措施，如參加減水劑或增加用水量等來保證混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性，見圖1.〔2〕強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，用再生粗骨料配制的混凝土強(qiáng)度較基準(zhǔn)混凝土高，在混凝土拌制經(jīng)過中，增加微粉含量，再生混凝土的強(qiáng)度有小幅度增大。主要是由于由于微粉的蓄水效應(yīng)，導(dǎo)致混凝土有效水灰比降低，在一定程度上增大了再生混凝土的強(qiáng)度。2.4.2保持同等坍落度情況下，微粉含量對(duì)再生混凝土的影響同等坍落度實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)混凝土早期強(qiáng)度沒有特別顯著的變化趨勢(shì)，后期強(qiáng)度明顯下降見圖2.因此對(duì)于后期強(qiáng)度，再生骨料中微粉的顆粒尺寸較大，不能夠起到微集料效應(yīng)，去填充混凝土中的孔隙。但在不能起到積極作用的同時(shí)，微粉影響了混凝土的流動(dòng)性能，也就影響了混凝土的密實(shí)性。從數(shù)據(jù)看，少量微粉對(duì)強(qiáng)度沒有不利影響，但隨著微粉含量的增加，大量微粉吸附的水分會(huì)蒸發(fā)構(gòu)成毛細(xì)孔洞，這些對(duì)強(qiáng)度都會(huì)產(chǎn)生不利影響，同時(shí)對(duì)工作性能產(chǎn)生嚴(yán)重不利影響，因而要對(duì)再生混凝土的微粉含量應(yīng)進(jìn)行控制，保證在合理范圍內(nèi)，以保證再生混凝土的質(zhì)量。2.5粉煤灰的摻量為找出粉煤灰摻量對(duì)再生混凝土的影響，課題組進(jìn)行了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，分別用10%~30%的粉煤灰取代等量水泥，采用一樣的水膠比，再生粗骨料的取代率為60%,細(xì)集料采用河砂。從圖3看，當(dāng)粉煤灰取代率為0時(shí)〔1#試樣〕，新拌混凝土的坍落度為67mm粘聚性和保水性較好，30%的水泥用粉煤灰取代〔6#試樣〕，流動(dòng)性方面，新拌混凝土的坍落度到達(dá)89mm,粘聚性和保水性與粉煤灰取代率為0時(shí)〔1#試樣〕相差不大，粉煤灰取代率與坍落度的提高基本呈線性關(guān)系。因而，在混凝土的配合比設(shè)計(jì)中，用等量的粉煤灰取代水泥，可明顯改善再生混凝土的流動(dòng)性，得到類似的坍落度值，而粘聚性和保水性不會(huì)受太大的影響。但同時(shí)必須注意，粉煤灰的取代量過高會(huì)使混凝土早期強(qiáng)度大幅下降，因而對(duì)粉煤灰的摻量必需要嚴(yán)格加以控制。3再生混凝土的特性〔1〕再生混凝土施工經(jīng)過中的泵送與澆搗性能良好，施工工藝與普通混凝土基本一樣?！?〕再生混凝土28d強(qiáng)度可達(dá)設(shè)計(jì)要求，但穩(wěn)定性稍差。需在生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)注意。課題組經(jīng)實(shí)驗(yàn)，顯示用再生粗骨料30%,70%和100%取代天然骨料，再生混凝土的強(qiáng)度均低于普通混凝土。即便對(duì)再生粗骨料附加吸水特性進(jìn)行考慮，其強(qiáng)度仍低于普通混凝土，且隨著再生粗骨料取代率的提高，其配制的再生混凝土強(qiáng)度降低越多，變異越大。通太多組實(shí)驗(yàn)顯示，未考慮再生粗骨料吸水特性時(shí)，再生混凝土比普通混凝土強(qiáng)度降低約10%~15%;考慮再生粗骨料的附加吸水特性時(shí)，再生混凝土的強(qiáng)度降低20%~25%,但其降低程度隨水灰比的增大而減小。3〕再生混凝土收縮較大，徐變?cè)龃?。再生粗骨料外表較普通骨料粗糙、棱角也多，再生粗骨料的組成中，包含著不少已經(jīng)硬化的水泥漿體，漿體的孔隙率較其它部分要大，因而漿體本身的吸水率大，且在加工經(jīng)過中，不可避免遭到?jīng)_擊，而構(gòu)成不規(guī)則的裂紋，因而與天然骨料相比，再生粗骨料的吸水速度要快、吸水率大?？障堵蚀?、吸水多的骨料，必然在枯燥失水后，其干縮性增大，會(huì)增加混凝土的徐變。〔4〕耐久性及抗?jié)B性能：再生混凝土的耐久性能如表2所示。從表2能夠看出，隨著取代率的增加，再生混凝土的抗碳化能力較普通混凝土大。當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)初步顯示再生混凝土的耐久性能較普通混凝土差，但是從工程實(shí)踐角度尚需要進(jìn)一步證實(shí)。4結(jié)束語(yǔ)〔1〕再生粗骨料來源的多樣性，決定了再生粗骨料性能的不穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示，再生骨料性能呈現(xiàn)比天然骨料較大的變異性和離散性，因而在配制再生混凝土的經(jīng)過中，必須再生粗骨料的質(zhì)量予以嚴(yán)格控制，以減少質(zhì)量的離散型，保證再生粗骨料的質(zhì)量，進(jìn)而確保再生混凝土的質(zhì)量的穩(wěn)定性?！?〕從總體來看，再生粗骨料完全能夠用于C35及下面強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，其制備的混凝土可完全知足要求。用部分再生粗骨料和部分天然粗骨料混合的方式方法，來配制混凝土，混凝土的工作性能和強(qiáng)度等，完全能夠到達(dá)天然骨料所配制的混凝土?！?〕用再生粗骨料配制混凝土，其配合比設(shè)計(jì)，與普通混凝土配合比設(shè)計(jì)的方式方法類似。因再生粗骨料具有較大的吸水率，外表水泥砂漿含量較高，在配制時(shí)，可用附加用水的方式方法加以解決，同時(shí)再生混凝土生產(chǎn)中可參加適量微粉、粉煤灰等，并采取相應(yīng)措施，嚴(yán)格控制，可使再生混凝土的流動(dòng)性、粘聚性、保水性知足施工要求，其強(qiáng)度同時(shí)知足設(shè)計(jì)文件要求。以下為參考文獻(xiàn)：[1]陳道普。廢棄混凝土的回收利用-再生混凝土[J].河南建材，2003,〔2〕：20-22.[2]杜婷。建筑垃圾再生骨料混凝土性能及強(qiáng)化試驗(yàn)研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2001.[3]李惠強(qiáng)，杜婷，吳賢國(guó)。建筑垃圾資源化循環(huán)再生骨料混凝土研究[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2001,29〔6〕：83-84.[4