掺合料在再生砂浆中的试验研究本科毕业论文

1、 掺合料在再生砂浆中的试验研究 1 掺合料在再生砂浆中的试验研究掺合料在再生砂浆中的试验研究 摘摘 要要 随着人类社会的发展和人们环保意识的增强，建筑垃圾的回收利用成为工 程界和科研界的热点问题之一。建筑废弃物再生细骨料回收利用研究在我国具 有重要的实际意义。本次实验以某建筑物废弃砂浆块作为再生骨料，全面系统 的研究天然骨料、再生骨料的各项物理性能。研究不同掺量的掺合料单掺、三 掺对天然砂浆和再生砂浆的工作性能、力学性能的影响。得出结论：单掺天 然骨料：粉煤灰在 20%；硅粉在 30%；聚丙烯在 1.2kg/m3；抗折、抗压强度最高； 再生砂浆：粉煤灰在 10%；硅粉在 30%；聚丙烯在 1.

2、2kg/m3；三掺（硅粉 10%、变量粉煤灰 10%、聚丙烯 1.2 kg/m3)；三掺（变量硅粉 20%、粉煤灰 10%、聚丙烯 1.2 kg/m3) 抗压强度，抗折强度最高。三掺变量为硅粉 10%40% 时在 28d 天养护条件下达到 7.5m 要求，可以应用于工程中，以达到了节能降耗 目的。 关键词关键词: : 再生砂浆；硅粉；粉煤灰；聚丙烯；抗压、抗折强度； 掺合料在再生砂浆中的试验研究 2 experimental study admixture in the regeneration of mortar abstract along with the development of

3、human society and the people environmental protection consciousness enhancement, the recycling of construction waste become one of the hot problem in the engineering and research community. construction waste recycled fine aggregate recycling research has important practical significance in our coun

4、try. the experiment to an abandoned building mortar blocks as recycled aggregates, a comprehensive system of research of natural aggregate, various physical properties of recycled aggregates. study of different dosage of admixture single doped, three mixing of natural mortar and regeneration perform

5、ance of mortar, the influence of mechanical properties. conclusions: (1) only mixed natural aggregate: in 20% of fly ash; silicon powder in 30%; polypropylene in 1.2 kg/m3; flexural, compressive strength, the highest; (2) regeneration mortar: in 10% of fly ash; silicon powder in 30%; polypropylene i

6、n 1.2 kg/m3; three mixed (silicon powder 10%, variable 10% of fly ash, polypropylene 1.2 kg/m3); three mixed (variable silicon powder 20%, 10% of fly ash, polypropylene 1.2 kg/m3) compressive strength, flexural strength is the highest. three mixed variables for the silicon powder 10% 40% under the c

7、ondition of 28 d days maintenance of 7.5 m, can be applied to engineering, in order to achieve the purpose of saving energy and reducing consumption. key words: regeneration of mortar; silicon powder; fly ash; polypropylene; the compressive and flexural strength; 掺合料在再生砂浆中的试验研究 3 目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论.

8、5 1.1 引言.5 1.2 再生材料的研究现状 .6 1.3 掺合料硅粉性能.7 1.4 掺合料聚丙烯性能.8 1.5 掺合料粉煤灰性能.8 第二章第二章 材料的基本性能试验材料的基本性能试验.10 2.1 天然细骨料的基本性质试验.10 2.1.1 细骨料的级配.10 2.1.2 细骨料的堆积密度.11 2.1.3 细骨料的吸水率.12 2.1.4 细骨料的表观密度.12 2.1.5 细骨料的压碎指标.13 2.1.6 细骨料含泥量.14 2.2 再生细骨料的基本性质试验.15 2.2.1 再生细骨料的级配试验.15 2.2.2 再生细骨料的堆积密度.16 2.2.3 再生细骨料的吸水率实

9、验.17 2.2.4 再生细骨料的表观密度试验.18 2.2.5 再生细骨料的压碎指标.18 掺合料在再生砂浆中的试验研究 4 2.2.6 再生细骨料的含泥量.19 2.3 矿渣硅酸盐水泥.20 本章小结.21 第三章第三章 砂浆配合比设计砂浆配合比设计.23 3.1 初步配合比的计算.23 3.1.1 初步确定强度.23 3.1.2 计算水泥用量.24 3.1.3 初步估计单位用水量.24 3.1.4 计算砂的用量.25 3.2 试拌调整，得出基准配合比.25 3.2.1 试拌.25 3.2.2 配合比调整.25 3.3 砂浆流动度试验.26 3.4 砂浆稠度试验.27 3.5 砂浆分层度试

10、验.28 3.6 砂浆表观密度试验.28 本章小结.31 第四章第四章 砂浆力学性能试验研究砂浆力学性能试验研究.32 4.1 天然、再生砂浆立方体抗压强度试验.32 4.2 天然、再生砂浆抗折强度试验.33 4.3 掺合料对抗折抗压对砂浆的折线对比.36 4.4 掺合料对砂浆的机理分析.41 第五章第五章 结论及建议结论及建议.43 参考文献.44 致 谢.45 掺合料在再生砂浆中的试验研究 5 第一章第一章 绪绪 论论 1.11.1 引言引言2 2 20 世纪以来，人类得到了极大的发展，绝大部分的科学技术成就都在 这 100 多年内完成。这一时期，世界人口急剧膨胀，城市化进程加快，建 筑业

11、也随之蓬勃发展，而人类居住的自然环境却越发脆弱。随着社会经济 的发展以及环保意识的增强，资源和环境越来越受到人们的重视，人类和 自然的和谐成为努力的目标。1972 年在斯德哥尔摩举行的联合国人类环境 研讨会上正式讨论了可持续发展战略的理念，它界定人类在缔造一个健康 和富有生机的环境上所享有的权利；1987 年，世界环境与发展委员会出版 我们共同的未来报告，将可持续发展定义为：既能满足当代人的需求， 又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。此报告首次系统阐述了 可持续发展的思想。我国政府编制的中国 2l 世纪人口、资源、环境与发 展白皮书，首次将可持续发展战略纳入我国经济和社会发展的长远规划

12、。 1997 年的中共十五大把可持续发展战略确定为我国“现代化建设中必须实 施的战略。但是长期以来，建筑工业的发展模式是一种粗放型模式，即： 高投入、高污染、低效益。从原料的开采、破碎、集料的运输、建筑施工、 建筑的使用和维护到建筑物的拆除，整个过程对环境和资源产生了极大的 不利影响。从以下数据资料可以清晰地看到建筑业对自然环境的破坏：建 筑业能耗为世界总能耗的 2540；建筑废物占城市垃圾的 3040；建筑工地噪声约占城市噪声的 13；水泥工业 c02排放量占 地球总排放量的 7左右。建筑物并不是建成之后就可以永远使用的，现在 在建或已建的一幢幢高楼大厦在数十年或上百年之后都将成为垃圾。建筑

13、 垃圾主要指在工程建设和危旧建筑物拆除过程中产生的固体废弃物。主要 掺合料在再生砂浆中的试验研究 6 包括废砖、废瓦、废砂浆及散落的砂浆和砂浆，还有少量的钢材、木材、 玻璃等。据 2010 年资料估计，到 2020 年，我国将新增建筑面积约 300 亿 平方米，产生的建筑垃圾以 500600 吨万平方米的标准推算，那么新产 生的建筑垃圾将达 1518 亿吨。如此多的建筑垃圾，如果堆放填埋则占用 大量的土地，造成严重的环境污染，如果焚烧则会产生剧毒污染物，造成 二次污染。显然，这两种处理方式都不符合可持续发展战略，与节能减排 的精神背道而驰。其实这些建筑垃圾经过处理之后能够作为再生资源重新 利用

14、，比如：废钢经过分拣、重新锻造后可生成新钢材，废玻璃可生成新 玻璃。废钢材、玻璃、塑料、木材的再生利用技术已成熟，但是对废砖、 废瓦、废弃砂浆的利用，目前中国还处于研究阶段。若能将新建建筑物过 程中和旧建筑物拆除过程中产生的建筑废物，直接回收利用于新建筑物中， 那么就会使得资源投入、产品生产、产品消费及废弃的全过程遵循“资源- 产品-再生资源”的发展模式，实现零污染，满足可持续发展所要求的环境 与经济双赢。从目前的中国国情来看，自然资源不断减少，人口不断增加， 城市化的脚步加快，回收利用建筑垃圾很有必要且迫在眉睫。 1.21.2 再生材料的研究现状再生材料的研究现状3 3 早在第二次世界大战之

15、后，前苏联、德国、日本等国就开始了对建筑垃圾 处理和再生利用的研究。自 20 世纪 90 年代以后，世界上许多国家，特别是发 达国家己把城市建筑垃圾减量和再生利用作为实现可持续发展战略目标之一。 建筑垃圾的再生利用已成为世界各国共同关心的问题，也是工程界和学术界的 研究热点之一。在有些国家甚至通过立法来保证建筑垃圾回收利用工作的开展。 在建筑垃圾综合利用方面，日本、欧美、韩国等发达国家起步较早，经过数十 年的研究，在政策、技术及应用方面均比较成熟。 国内再生利用的发展状况：改革开放以来，我国经济快速发展，取得了举 世瞩目的成就，但是我国的经济增长模式是“高投入、高能耗、低效益”的粗 放型模式，

16、随着人口增加和工业化、城市化进程加快，资源环境约束矛盾日益 突出。世界面临的污染、生态破坏的问题在中国政府颁布的中国 21 世纪议程 一中国 21 世纪人口、环境和发展白皮书中得到了高度关注。目前，我国的资 源综合利用水平与发达国家相比差距大，建筑垃圾再生利用程度远低于发达国 掺合料在再生砂浆中的试验研究 7 家，建筑垃圾的再生利用潜力很大。我国政府己将资源与环境保护提高到一定 的高度，相继颁发了相关的法律法规，对一些有关建筑再生利用的科研项目进 行了立项。继 1992 年颁布了城市市容和环境卫生管理条例后，中国政府先 后于 1995 年颁布了中华人民共和国固体废物污染环境防治法和城市固体 垃

17、圾处理法，2005 年颁布了城市建筑垃圾管理规定。2006 年 1 月 1 日下 实施中华人民共和国可再生能源法，并在同年颁布了中华人民共和国国 民经济和社会发展第十一个五年规划纲要。除了国家的法律法规，国内的主 要城市如北京、上海、西安等也就建筑垃圾的管理与再生利用制定了相关的地 方法律法规。但是，无论是国家的还是地方的法律法规，都没有像发达国家那 样形成一个完善的体系，更加缺乏建筑垃圾再生利用相关的技术标准，无法为 建筑垃圾的再生利用提供进一步的政策保障和技术支持。在对建筑垃圾再生利 用的科学研究方面，我国政府制定的中长期科教兴国和社会可持续发展战略， 鼓励废弃物的研究和应用，建设部也将“

18、建筑废渣综合利用”列于 1997 年科技 成果重点推广项目。目前我国的一些高校和科研所已对建筑垃圾的再生利用产 物的性质和应用进行了初步研究，并取得了一定的科研成果。北京、上海等地 区的一些建筑公司对建筑垃圾的回收利用也做了一些尝试，并取得了一定的成 果。 1.31.3 掺合料硅粉性能掺合料硅粉性能 硅粉颜色在浅灰色与深灰色之间,密度 2.2g/cm3左右，比水泥(3.1g/cm3)要 轻，与粉煤灰相似，堆积密度一般在 200350kg/m3。硅灰颗粒非常微小，大多 数颗粒的粒径小于 1,平均粒径 0.1m 左右，仅是水泥颗粒平均直径的 1/ 100。硅粉的比表面积介于 1500025000m

19、2/kg(采用氮吸附法即 bet 法测定)。 硅灰的物理性质决定了硅粉的微小颗粒具有高度的分散性，可以充分地填充在 水泥颗粒之间，提高浆体硬化后的密实度。 自北欧国家冰岛、挪威和瑞典 1976 年开始在工程上应用硅粉以来,人们开 始对硅粉进行了不断的研究。由于硅粉具有与硅酸盐水泥独特的互补性能,现在 已被确定为一种新型的辅助胶结材料而被许多国家广泛研究和应用。随着结构 超高和复杂程度的增大,人们对结构材料的工作性能提出了更高的要求,除了高 掺合料在再生砂浆中的试验研究 8 工作度外,在实际应用中还希望高性能砂浆具有高的强度和耐久性。有些掺和料， 如硅粉、高炉矿渣及粉煤灰已被用于提高新拌砂浆及硬

20、化后砂浆的性能。 硅灰是 hpc 活性矿物掺合材料中活性最高的一种，其主要成分为活性 sio2。硅灰颗粒很小(1m)，具有高度分散性。硅灰对 hpc 强度的作用机理为： 填充效应、火山灰效应、孔隙溶液化学效应。硅灰掺入 hpc 中，增加了 hpc 基 体的密实度，提高了水泥浆体与骨料之间的粘结强度，减少了 ca(oh)2对 hpc 强度的不利影响，削弱了 asr 对 hpc 的危害。hpc 中硅灰一般掺量为 515，最佳掺量 10%左右。 硅粉作为一种辅助胶凝材料掺加到水泥浆体和砂浆中，不仅能够提高水泥 水化度，并与 ca(oh)2发生二次水化反应，且硅粉及其二次水化产物填充硬化 水泥浆体中的

21、有害孔，并改善砂浆中硬化水泥浆体与骨料的界面性能，对硬化 水泥浆体和砂浆微结构将产生积极的影响，从而对其宏观力学性能特别是对它 们的耐久性产生十分有利的影响，而这正是水泥与砂浆材料科学的几个基本任 务之一，而且利用硅粉还可以减少其对环境的污染，减轻它对环境所造成的压 力。但同时也看到，硅粉对硬化水泥浆体和砂浆微结构的改善与许多因素有关， 因此正在加强这方面的研究，包括其它火山灰材料对硬化水泥浆体和砂浆微结 构的影响的研究。 1.41.4 掺合料聚丙烯性能掺合料聚丙烯性能 聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有 0. 900. 91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。它

22、对水特别稳定，在水中的吸水 率仅为 0.01%，分子量约 8 万15 万。成型性好，但因收缩率大(为 1%2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，很难于达到要求，制 品表面光泽好，易于着色。 聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性 能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可 达到 30 mpa 或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随 等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。 温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时，冲击破 坏呈韧性断裂，低于玻璃化温度呈脆性断裂，

23、且冲击强度值大幅度下降。提高 掺合料在再生砂浆中的试验研究 9 加载速率，可使韧性断裂向脆性断裂转变的温度上升。聚丙烯具有优异的抗弯 曲疲劳性，其制品在常温下可弯折 106 次而不损坏。但在室温和低温下，由于 本身的分子结构规整度高，所以抗冲击强度较差。聚丙烯最突出的性能就是抗 弯曲疲劳性，俗称百折胶。 1.51.5 掺合料粉煤灰性能掺合料粉煤灰性能 应用于混凝土中的掺合料有多种，其中粉煤灰具有产量大价格低廉活性效 果显著节约水泥减少环境污染等优点。此外，掺入粉煤灰还可以降低混凝土的 水化热提高混凝土拌合物的和易性增强后期强度，还可以减少再生资源浪费与 能源消耗，具有很好的经济效应和社会效应。

24、 粉煤灰掺合料的二次水化作用减水作用和微集料作用使混凝土的密实度大 大提高，改善了混凝土的孔结构，降低了混凝土的孔隙率，提高了混凝土的抗 渗性能，使环境水或化学物质不易侵入另外掺加粉煤灰使混凝土抗渗性提高从 理论上减少了混凝土冻害的可能。 粉煤灰掺合料还可有效抑制混凝土的碱集料反应 混凝土掺粉煤灰后，水泥 的水化产物中结合了 95%的碱，且不会浸出，不会对骨料产生危害，但破坏了 产生碱骨料腐蚀的条件，因而对混凝土的碱集料反应起到较有效的抑制作用因 此，近几年来，粉煤灰掺合料被大量地应用于混凝土工程中，特别是正在建设 中的三峡工程，几乎没有不掺粉煤灰的大坝混凝土，三峡工程三期围堰工程中 粉煤灰的

25、掺量甚至达 50%以上。 从以上的调查研究可以发现，目前，国内外对再生砂浆的研究都在不断的 开展。众所周知，从纯经济指标的角度来讲，再生骨料的生产是微利甚至无利 或亏损，但是随着社会对环保问题的日益重视，再生砂浆的生产与应用将作为 一项环保产业提到日程上来，它的推广将直接产生两大影响:一方面解决了大量 砂浆废弃物处理困难和由此引发的对环境的负面影响等问题，同时又节省了大 量的垃圾清运费用和处理费用;另一方面可以减少对天然砂石的开采，保护了生 态环境，保护了人类社会的可持续发展。希望这些研究真正的能变废为宝，充 分发挥砂浆固体废弃物的环境效益、经济效益和社会效益，促进再生砂浆骨料 的资源化利用。

26、 掺合料在再生砂浆中的试验研究 10 本文的重点问题是：分析掺入不同掺量的单掺、三掺（粉煤灰为： 0%、10%、20%、30%、40%；硅粉为： 0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、80%；聚丙烯纤维 为： 0kg/m、0.4kg/m、0.8kg/m3、1.2kg/m3、1.6kg/m3、2.0kg/m3）对天然砂浆及再生砂浆它 们之间的作用机理，并找出在砂浆中掺和料最适宜的掺加比例和强度变化规律。研究不同 掺量的掺和料单掺、三掺对天然砂浆和再生砂浆的工作性能、力学性能的影响。 第二章第二章 材料的基本性能试验材料的基本性能试验 2.2.1 1 天然细骨料的基本性质试验天然细

27、骨料的基本性质试验 2.1.1 细骨料的级配6 6 1. 试验原理及基本方法 称取烘干后的人工砂，500g，分别进行试验。将试样倒入标准筛中（包括孔径 为 4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm 的方孔筛，并附筛底和筛 盖）筛孔尺寸自上而下，由粗到细，顺次排列。机械进行 10 分钟筛分，称出各 个筛上的筛余量，计算分计筛余百分率和累计筛余百分率。 2.称出各筛号上的筛余量 g，试样在各筛上的筛余量不得超过按下式计算出的 量（精确至 1g） 200 d 2/1 a g 3.砂的细度模数按下式计算，精确至 0.01: 1 165432 f 100 5) a

28、aaaaaa （ a1、a2、a3、a4、a5、a6 分别为各号筛的累计筛余百分率。 掺合料在再生砂浆中的试验研究 11 4.计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值，精确至 1%。细度模数取两次试 验结果的算术平均值，精确至 0.1；如两次试验的细度模数之差超过 0.20 时， 须重新试验。 平行二组试验每组天然砂 500g 表 2-1 级配数据 组号 4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm0.15mm f 第 1 组 32.1g122.4g78.9g60.3g63.6g40.9g101.5g2.6 第 2 组 28.8113.9g82.2g79.0g59.5g4

29、3.1g91.4g2.6 取两组平均值为 2.6 细度模数： a1=6.42%; a2=30.9%; a3=46.68%; a4=58.74%; a5=71.46%; a6=79.64%. %55. 2 %42. 6100 %42 . 6 5%64.79%46.71%74.58%68.46% 9 . 30 f ）（ 根据表格天然砂的细度模数为 2.60，根据表格砂的颗粒级配在第区，为中砂。 =3.73.1 为粗砂，=3.02.3 为中砂，=221.6 为细砂，=1.50.7 f f f f 为特细砂。 2.1.2 细骨料的堆积密度 堆积密度是指散粒材料在堆积状态下，单位体积（包含颗粒内部的空隙

30、） 的质量。测量细骨料松散或振实状态下的堆积表观密度，可供砂浆配合比设计 用，也可用来估计运输工具的数量或存放堆场的面积等。根据细骨料的堆积表 观密度和表观密度还可以计算其孔隙率。 1. 试验步骤 (1)松散堆积密度：将试样装入标准漏斗中，将容量筒放在标准漏斗下，打开漏 斗活动闸门，使细骨料从离容量筒 50mm 的高处自由下落，直至细骨料装满容量 筒并超出容量筒口中心线为止。然后，用直尺沿筒口中心线两边刮平（不得振 动），称出细骨料及容量筒的质量 m2。 掺合料在再生砂浆中的试验研究 12 (2)紧密堆积密度：试样分两次装入容量筒。装完第一层后，在筒底垫放一根直 径为 10mm 的圆钢，将筒按

31、住，左右交替击地面各 25 次，然后装入第二层，第 二层装满后用同样方法颠实（但筒底所垫钢筋的方向与第一层时的方向垂直） 后，再加试样直至超出筒口，然后用直尺沿筒口中心线向两边刮平，称出试样 和容量筒的质量 m2。 容桶的容积为已知，记录数据，并计算细骨料的堆积密度： v mm l 12 式中： l 堆积密度(kg/m3)； 1 m 容量筒的质量(kg/m3)； 2 m 容量筒和试样总质量(kg/m3)； v 容量筒容积(l)； 2. 试验数据 表 2-2 细骨料的堆积密度 名称空桶质量 （g） 桶体积 （l） 桶和砂质量 （g） 密度 1 密度 2 平均密度 （g/m3） 松散堆 积密度 3

32、86.6 388 2.01 1.99 3669.3 3654.6 1.631.641.64 紧密堆 积密度 386.6 388 2.01 1.99 4286.4 4261.1 1.941.951.95 取松散堆积密度 1.95g/m3 2.1.3 细骨料的吸水率 1. 试验原理及基本方法 称取两份饱和面干试样，每份重 m0=500g，计算细骨料的吸水率。 1 21 m mm w 式中: w骨料的吸水率（%）； 掺合料在再生砂浆中的试验研究 13 m1饱和面干试样重量（g）； m2烘干后砂净重量（g）； 2. 试验数据 表 2-3 吸水率数据 组号m1（g）m2（g）w（%）不超过 3%吸水率%

33、 第 1 组 10096.53.63 第 2 组 10096.63.52 第 1 组 第 2 组 3.58 吸水率为：3.6%,精确至 0.1% 2.1.4 细骨料的表观密度 试验步骤 仪器设备 1. 1、电子秤 2、容量筒 3、烧杯 4、吸管 5、浅盘等 2.用带有刻度值的玻璃量筒装入一定容量的清水，记录下数据。称取一定量的 烘干集料骨料 g0=300g 从量筒中心慢慢倒入水中，尽可能地使 清水不溅起加水 至 500ml 处，称其重量 g2。轻轻地摇动玻璃量筒，清除水中气泡 后，静放 24 小时使水澄清后，再加入水至 500ml 处，称其总量 g1,并记录下数据。 3.以两次平行试验结果的算

34、术平均 值作为测定值，两次结果之差值大于 0.02g/cm3时，应重新取样进行试验。 4.结果整理用下式计算： 水 （) 1 120 0 0 ggg g 式中：g0砂的质量（300g）； g2瓶子、砂和水第一次的重量(g)； g124 小时后加入水至 500ml 处瓶子、水和砂的重量(g)。 5.结果处理 表 2-4 表观密度数据 组号瓶加水重量(g)重量(g)温度()值 g/cm 、 3 g/cm3 0 掺合料在再生砂浆中的试验研究 14 1 组 773.3964.616.80.0032.76 2 组 807.2998.617.50.00352.76 2.76 取平均值为 2.76g/cm3

35、 2.1.5 细骨料的压碎指标 1. 试验原理及基本方法 取单级砂样 330g 装入模内，使试样距底盘约为 50mm。平整试模内试样的表面， 将加压块放入圆筒内，并转动一周使之与试样均匀接触。将装好砂样的受压钢 模置于压力机的支承板上，对准压板中心后，开动机器，以 500n/s 的速度加荷， 加荷至 25kn 时，持荷 5 秒，而后以同样速度卸荷。取下受压模，移去加压块， 倒出压过的试样并称其质量然后该粒级的下限筛（如砂样为公称粒 5.002.50mm 时，其下限筛为筛孔公称直径 2.50mm 的方孔筛）进行筛分，称 出该粒级试样的筛余量。再计算细骨料压碎指标。 %100 mm m 21 2

36、s 式中 ：s压碎指标值(%)； m1试样通过量(g)； m2压碎试验后筛余试样质量(g)； 2. 试验数据 表 2-5 压碎指标数据 筛孔（mm） 质量 g g1g（筛余量）g2g（通过量） y1（% ） y2（% ） y3(%)y(%) 2.364.75 330 245.1 262.8 255.1 84.5 66.4 73.925.620.1722.4622.76 1.182.36 330 268.7 259.3 258.2 60.6 70.4 70.918.4021.3521.5420.43 0.61.18 330 247.8 257.3 248.8 81.3 71.3 8024.702

37、1.7024.3323.58 0.30.6 330238.6 244.7 88.9 84.5 74.027.1525.6722.4525.09 掺合料在再生砂浆中的试验研究 15 255.6 通过上面可以看出压碎指标为 25.09%，保留至 1%取 25%。 2.1.6 细骨料含泥量 1.称取试样 500g 精确至 0.1g。将试样倒入淘洗容器中，注入清水，使水面高 于试样面约 150mm，充分搅拌均匀后，浸泡 2h，然后用手在水中淘洗试样，使 尘屑、淤泥与砂粒分离，把浑水缓缓倒入 1.18mm 及 75um 的套筛上（1.18mm 筛 放在 75um 筛上面），滤去小于 75um 的颗粒。试

38、验前筛子两面应先用水湿润， 在整个过程中应小心防止砂粒流失。 2.再向容器中注入清水，重复上述操作，直至容器内的水目测清澈为止。 3.用水淋洗剩余在筛上的细粒，并将 75um 筛放在水中来回摇动，以充分洗掉小 于 75um 的颗粒，然后将两只筛的筛余颗粒和清洗容器中已经洗净的试样一并倒 入塘瓷盘，放在烘箱中于（1055）下烘干至恒量，待冷却至室温后，称出 其质量，精确至 0.1g。 4.结果计算与评定 含泥量: %100 0 10 a g gg q 式中：qa含泥量(%)； g0试验前烘干试样的质量(g)； g1试验后烘干试样的质量(g)； 含泥量取两个试样的试验结果算术平均值作为测定值 5.

39、测得数据 表 2-6 含泥量数据 组号原砂重（g)洗后砂重(g)含泥量 q(%) 最终含泥量 q(%) 第 1 组 500432.513.5 第 2 组 500435.112.98 13.24 天然细骨料含泥量取平均值为 13.2%，精确至 0.1%。 2.2.2 2 再生细骨料的基本性质再生细骨料的基本性质试验试验 掺合料在再生砂浆中的试验研究 16 2.2.1 再生细骨料的级配试验 试验步骤： 1.称烘干试样 500g，记为 m。将试样倒入按孔径大小从上至下组合的套筛（附 筛底）上，将套筛置于摇筛机上，摇 10 分钟；取下套筛，按筛孔大小顺序再逐 个用手摇筛，筛至每分钟通过量小于试样总量的

40、 0.1%（0.5g）为止。通过的试 样放入下一号筛中，并和下一号筛中的试样一起过筛，按顺序进行，直至各筛 全部筛完为止。 2.称出各筛号上的筛余量 g，试样在各筛上的筛余量不得超过按下式计算出的 量（精确至 1g） 200 d 2/1 a g 3.砂的细度模数按下式计算，精确至 0.01: 1 165432 f 100 5) a aaaaaa （ a1、a2、a3、a4、a5、a6 分别为各号筛的累计筛余百分率。 4.计筛余百分率取两次试验结果的算术平均值，精确至 1%。细度模数取两次试 验结果的算术平均值，精确至 0.1；如两次试验的细度模数之差超过 0.20 时， 须重新试验。 平行二组

41、试验每组天然砂 500g 表 2-7 级配数据 组号 4.75mm2.36mm1.18mm0.6mm0.3mm0.15mm0.15mmf 第 1 组 4.5g131.3g98g65.7g72.2g43.8g87.5g2.84 第 2 组 2.5g125.9g91.9g83.2g69.9g46.5g77.3g2.87 第一组细度模数： a1=0.9%; a2=27.16%; a3=46.16%; a4=59.3%; a5=73.74%; a6=82.5%. 掺合料在再生砂浆中的试验研究 17 %84. 2 %9 . 0100 %9 . 05% 5 . 82%74.73% 3 . 59%16.46

42、%16.27 f ）（ 根据表格天然砂的细度模数为 2.86，根据表格砂的颗粒级配在第区，为中砂。 =3.73.1 为粗砂，=3.02.3 为中砂，=221.6 为细砂，=1.50.7 f f f f 为特细砂。 2.2.2 再生细骨料的堆积密度 1.试验原理及基本方法 （1）松散堆积密度：取试样一份，用小铲将试样从容量筒口中心上方 50mm 处 徐徐倒入，让试样以自由落体落下，当容量筒上部试样呈锥体，且容量筒四周 溢满时，即停止加料。除去凸出容量筒口表面的颗粒，并以合适的颗粒填入凹 陷部分，使表面稍凸起的部分和凹陷的部分的体积大致相等（试验过程中应防 止触动容量筒），称出试样和容量筒总质量

43、m2。 （2）紧密堆积密度：取试样一份分三份装入容量筒。装完第一层后，在筒底垫 放一根直径为 16mm 的圆钢，将筒按住，左右交替击地面各 25 次，然后装入第 二层，第二层装满后用同样方法颠实（但筒底所垫钢筋的方向与第一层时的方 向垂直），然后装入第三层，如法颠实。试样装填完毕，再加试样直至超出筒 口，用钢尺烟筒口边沿刮去高出的试样，并用合适的试样填平凹处，使表面凸 起部分与凹陷部分的体积大致相等。称取试样和容量筒的总质量 m2。 计算天然粗骨料的堆积密度： v mm l 12 式中: l 堆积密度（kg/m3）； 1 m 容量筒的质量（kg/m3）； 2 m 容量筒和试样总质量（kg/m3

44、）； v 容量筒容积（l）； 2. 试验数据 表 2-8 堆积密度数据 名称空桶质量桶体积桶和砂质量(g)密度密度平均密度 掺合料在再生砂浆中的试验研究 18 (g)(l)12 (g/cm3） 松散堆 积密度 386.6 388 2.013 1.99 2981.6 2956.11.291.291.29 紧密堆 积密度 386.6 388 2.013 1.99 3397.1 3451.01.501.531.52 结果：由上面的可以看出，再生细骨料的松散堆积密度为 1.29 g/cm3，再生细 骨料的紧密堆积密为 1.52 g/cm3 2.2.3 再生细骨料的吸水率实验 骨料的吸水率是指试样在饱和

45、面干状态所含的水分，以质量百分率来表示。 试验方法：称取试样两份，每份 2000g(m1)浸入盛水的容器中，液面应高出试样 表面约 50mm,浸泡 24h 后，将试样从盛水容器中取出，用湿毛巾将试样表面多 余的水分擦去，使试样成饱和面干状态。并称量其质量（m0）。 计算以干试样为基准的 mw （精确至 0.1%） 1 21 m mm w 式中: w骨料的吸水率（%）； m1饱和面干试样重量（g）； m2干试样净重量（g）； 表 2-9 吸水率数据 组号m1（g）m2（g）w（%）吸水率（%） 第 1 组 10092.28.45 第 2 组 10092.28.45 8.45% 最终天然砂的吸水率

46、为 8.5% 2.2.4 再生细骨料的表观密度试验 1.试验原理及基本方法 细骨料的表观密度（也称视密度）是其颗粒（包括内部空隙在内）单位体积的 质量。粗骨料的表观密度可以反映骨料的坚实、耐久程度，是一项评价骨料质 量的技术指标。 掺合料在再生砂浆中的试验研究 19 取试样两份，浸入盛水的容器中，液面应高出试样表面约 50mm,浸泡 24h 后， 移放到称量用的盛水容器中，并用上下升降吊篮的方法排除气泡（试样不得露 出水面），吊篮每升降一次约为 1s，升降高度约为 3050mm。 计算表观密度（精确至 10 kg/m3） 1000)( 210 0 t mmm m 式中: 表观密度（kg/）；

47、3 m 空吊篮在水中质量（g）； 1 m 空吊篮及石子在水中的总质量（g）； 2 m 石子烘干的质量（取 3000g）； 0 m 修正系数（取 0.02）； t 2. 试验数据 表 2-10 表观密度数据 组号瓶加水重量 g224 小时重量 g1温度值 g/cm 、 3 g/cm3 0 1 组 737.1920.316.50.0032.57 2 组 738.1918.3170.0032.50 2.54 结果取平均值为 2.54g/cm3 2.2.5 再生细骨料的压碎指标 1. 试验原理及基本方法 取试样分两层装入桶内，下垫 10mm 直径圆钢左右各颠击 25 次，平整试样表面， 盖上压头，上机

48、加荷至 200kn,稳定 5s,卸荷，过 2.36mm 筛筛除细粒，称量留在 筛上试样。计算粗骨料的压碎指标： %100 mm m 21 2 s 式中: s压碎指标值(%)； m1试样通过量(g)； 掺合料在再生砂浆中的试验研究 20 m2压碎试验后筛余试样质量(g)； 2. 试验数据 表 2-11 压碎指标数据 筛孔（mm） 质量 （g） g1(g)筛余量g2(g)通过量 y1(%)y2(%)y3(%)y(%) 2.364.75 330 216.0 218.3 215.9 113.6 111.3 113.6 34.533.834.534.27 1.182.36 330 209.5 211.7

49、 214.5 119.9 117.8 115.1 36.435.834.935.7 0.61.18 330 159.3 166.5 164.8 170.7 163.5 163.5 51.749.549.850.33 0.30.6 330 216.4 262.8 228.9 113.1 66.9 99.9 34.320.330.428.33 2.2.6 再生细骨料的含泥量 1.称取试样 500g 精确至 0.1g。将试样倒入淘洗容器中，注入清水，使水面高 于试样面约 150mm，充分搅拌均匀后，浸泡 2h，然后用手在水中淘洗试样，使 尘屑、淤泥与砂粒分离，把浑水缓缓倒入 1.18mm 及 75u

50、m 的套筛上（1.18mm 筛 放在 75um 筛上面），滤去小于 75um 的颗粒。试验前筛子两面应先用水湿润， 在整个过程中应小心防止砂粒流失。 2.再向容器中注入清水，重复上述操作，直至容器内的水目测清澈为止。 3.用水淋洗剩余在筛上的细粒，并将 75um 筛放在水中来回摇动，以充分洗掉小 于 75um 的颗粒，然后将两只筛的筛余颗粒和清洗容器中已经洗净的试样一并倒 入塘瓷盘，放在烘箱中于（1055）下烘干至恒量，待冷却至室温后，称出 其质量，精确至 0.1g。 4.结果计算与评定 含泥量： 0 10 a g gg q 式中: qa含泥量（%）； g0试验前烘干试样的质量（g）； 掺合料

51、在再生砂浆中的试验研究 21 g1试验后烘干试样的质量（g）； 含泥量取两个试样的试验结果算术平均值作为测定值 5.测得数据 表 2-12 含泥量数据 组号原砂重(g)洗后砂重(g) 含泥量 q（g） 最终含泥量 q（g） 第 1 组 500450.49.92 第 2 组 500447.310.54 10.23 再生细骨料含泥量取第 1 组和第 2 组的平均值为 10.2% 2.32.3 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥7 7 本课题试验所用的水泥为矿渣硅酸盐水泥，凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高 炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料称为矿渣硅酸盐水泥（简称故渣 水泥），代号 ps。水泥中粒化高炉矿

52、渣掺加量按重量百分比计为 20%-70%。 允许用石灰石、窑灰、粉煤灰和火山灰质混合材料中的一种材料代替矿渣，代 替数量不得超过水泥重量的 8%，替代后水泥中粒化高炉矿渣不得少于 20%。其 具有早期强度较低，后期强度增长较快；水化热低；耐腐蚀性较强 抗冻性较差； 干缩性较大；抗碳化性能差；耐磨性较差；抗渗性差；耐热好；湿热养护效果 好。在这次试验中，我们选用的水泥是宜良县永兴水泥有限公司生产的矿渣硅 酸盐水泥 （psa32.5）。 表 2-13 矿渣硅酸盐水泥抗压强度 矿渣硅酸盐水泥抗压强度 3d 单位（kn) 23.122.624.0020.223.0022.4 平均值 22.55 抗压强

53、度（mpa） 14.09 28d 单位（kn） 52.353.251.1052.152.1052.1 平均值 52.15 抗压强度（mpa） 32.59 表 2-14 矿渣硅酸盐水泥抗折强度 矿渣硅酸盐水泥抗折强度 掺合料在再生砂浆中的试验研究 22 3d 单位 （n） 125013701295 平均 1305 抗折强度（mpa） 3.06 28d 单位 （n） 235022602460 平均 2356.67 抗折强度（mpa） 5.52 本章小结本章小结 本章详细叙述了天然细骨料、再生细骨料的基本物理性能.。包括表观密度、 颗粒级配、堆积密度、吸水率、压碎指标等。本章试验天然骨料按照 gb/

54、t 14684-2011 建设用砂检验，再生细骨料按照 gb/t 25177-2010混凝土用 再生骨料检验。 表 2-15 根据试验数据对天然细骨料和再生细骨料做如下对比表 试验名称天然细骨料再生细骨料 松散堆积 1.641.29 堆积密度 （g/cm3）紧密堆积 1.951.52 吸水率(%) 3.68.5 表观密度（g/cm3） 2.762.48 压碎指标(g) 2550 级配（%） 2.62.9 含泥量（g） 13.210.2 从表中可以看出，对于堆积密度、表观密度，天然骨料大于再生骨料；而 吸水率、压碎指标，再生骨料远大于天然骨料。下面对出现这种差异的原因进 行具体分析: （1）堆积

55、密度分析：再生细骨料堆积密度略小于天然细骨料，影响因素主 要包括：材料之间空隙体积大小的差异，另外再生细骨料表面不均匀、棱角较 多等因素增加了再生细骨料之间的齿和能力。 （2）吸水率分析：由试验结果知道，天然细骨料与再生细骨料的吸水率分 别为3.6%、8.5%。与天然细骨料比较，再生细骨料的吸水率是天然粗骨料的2倍 多。再生细骨料的吸水率升高与再生细骨料的表面粗糙度、孔隙率以及骨料的 内部缺陷有关。再生细骨料棱角较多、表面粗糙, 骨料表面含有大量未曾脱落 掺合料在再生砂浆中的试验研究 23 且孔隙率比较大的水泥砂浆( 包裹在天然骨料表面或以碎屑形式存在) , 此外 再生细骨料本身带有大量的破碎

56、时形成的微裂纹, 这都会提高再生细骨料的吸 水率。 （3）表观密度分析: 再生细骨料表观密度为2.48g/cm3，天然细骨料的表 观密度为2.76g/cm3，再生细骨料的表观密度比天然细骨料表观密度小。影响再 生细骨料表观密度的因素主要包括:原始混凝土的强度等级、配比、砂率、水灰 比、粒径和级配、再生细骨料的颗粒组成和性状、再生细骨料表面含有大量水 泥砂浆与否、使用时间、使用环境及地域因素。针对本次试验，从再生细骨料 的表面即可看出，骨料被大量的水泥砂浆包裹。与天然骨料相比，其密度自然 要低很多。 （4）压碎指标分析：本试验的再生细骨料是人工敲击得到的，其压碎指标 为 50.33g，而天然细骨

57、料为 25.09g。影响压碎指标的因素同样是多方面的，与 再生细骨料的表面粗糙度、孔隙率以及骨料的内部缺陷有关。 掺合料在再生砂浆中的试验研究 24 第三章第三章 砂浆配合比设计砂浆配合比设计 3.13.1 初步配合比的计算初步配合比的计算10 10 3.1.1 初步确定强度 ,2 0.645 m o ff=+ 式中： fm,o砂浆的试配强度，精确至 0.1mpa； f2砂浆抗压强度平均值，精确至 0.1mpa； 砂浆现场强度标准差，精确至 0.01mpa； pa7 . 888 . 1 645 . 0 5 . 7f 0m m ， 砌筑砂浆现场强度标准差的确定符合下列规定： 1、当有统计资料时，

58、按下式计算： 1 1 22 , n nf n i fmim 式中： fm，1统计周期内同一品种砂浆第 1 组试件的强度 mpa。 f统计周期内同一品种砂浆 n 组试件强度的平均值 mpa。 n统计周期内同一品种砂浆试件的总组数，n25。 2、当不具有近期限统计资料时，砂浆现场强度标准差 可按表。 表 3-1 砂浆强度标准差 选用值(mpa) 砂浆强度等级 施工水平 m2.5m5m7.5m1om15m20 优良 0.501.001.502.003.004.00 一股 0.62l.251.882.503.755.00 较差 0.751.502.253.004.506.00 3.1.2 计算水泥用量

59、 1.每立方米砂浆中的水泥用量，按下式计算： 掺合料在再生砂浆中的试验研究 25 ce 0m f f (1000 ） ， c q 式中：qc每立方米砂浆的水泥用量，精确至 lkg。 fm.0砂浆的试配强度，精确至 0.1mpa； fce水泥的实测强度，精确至 01mpa； 、砂浆的特征系数，其中 =3.03，-15.09； 2.在无法取得水泥的实测强度值时，可按下式计算： c cece ff 式中：fce.k水泥强度等级对应的强度值。 c水泥强度等级值的富余系数，该值应按实际统计资料确定。无统 计资料时 c可取 1.0。 水泥混合砂浆的掺加料用量按下式计算： dac qqq=- 式中：qd 每

60、立方米砂浆的掺加料用量，精确至 lkg，石灰膏使用时的稠度为 1205mm。 qc每立方米砂浆的水泥用量，精确至 lkg。qa每立方米砂浆中水泥 和掺加料的总量精确至 1kg，宜在 300-350kg 之间。 pa 5 . 32 5 . 321fcem 3 c m/g242 5 . 3203 . 3 09.157 . 81000 kq ）（ 3.1.3 初步估计单位用水量 w 每立方米砂浆中的用水量，根据砂浆稠度等要求可选用240310kg。 注：1.混合砂浆中的用水量，不包括石灰膏中的水。 2.当采用细砂或粗砂时，用水量分别取上限或下限。 3.稠度小于70mm时，用水量可小于下限。 4.施工