再生骨料和再生混凝土配合比设计,建筑工程论文

再生骨料和再生混凝土配合比设计,建筑工程论文伴随着城市化的进程，废弃混凝土作为城市这个综合生命体的代谢产物,其产生量也迅速增加，怎样对废弃混凝土进行再生资源化利用,用再生骨料来替代天然骨料，并进行有效利用，既能够减少混凝土工程对天然砂、石的依靠，又保卫了生态环境，是将来发展的趋势，也是城市发展的必然要求[1~5].然而再生骨料与天然骨料在性能上存在显著差异，所以在进行配合比设计时，除参考普通混凝土配合比设计的影响因素外，还需要考虑再生骨料的吸水性、表观密度和替代率等其它因素影响，为此课题组针对再生骨料和再生混凝土进行了相应研究。1再生粗骨料的特性〔1〕再生骨料表观密度和堆积密度。再生骨料来源较复杂，同天然砂石相比，其外表还包裹着相当数量的水泥砂浆等，其外表粗糙、棱角较多，骨料外表粘附着不少水泥砂浆，其孔隙率大、吸水率也高，再加上混凝土块在加工、破碎、解体经过中，会构成一定损伤，因而再生骨料内部存在着大量的微裂纹，进而导致再生骨料的表观密度比普通骨料低，吸水率高和吸水迅速等特点，单纯的再生骨料其级配不如天然骨料，因而其堆积密度也较小。课题组在浦东随机抽取了天然骨料和再生骨料生产企业的粗骨料〔编号为A、B、C、D、E、F、G、H,再生粗骨料取代率为60%〕各八次经试验结果如表1所示。显示再生骨料的堆积密度为天然骨料的96%,堆积密度的89%.〔2〕粗糙程度。再生骨料比天然骨料粗糙，在加工经过中，部分石子，因受力而沿着裂纹开裂，产生了新的粗燥面，棱角效应明显增加，同时通过破碎、筛分，原有骨料中的软质颗粒、不良砂浆面会被重新整形，增加了粗糙程度、加强了棱角效应，改善了粒形，并通过一系列的加工，再生骨料的性能得到了相应优化，使再生粗骨料能够知足配制混凝土的要求。〔3〕压碎指标。再生粗骨料的压碎指标是衡量其在逐步增加荷载情况下抵抗压碎的能力，压碎指标值越小，证明其坚固性能越好，而再生粗骨料的压碎指标值高于天然骨料，因此再生粗骨料的坚固性明显低于天然骨料，从实验数据看，再生粗骨料压碎指标值平均为13.88%,远大于天然骨料的2.46%,主要原因是再生粗骨料外表水泥砂浆含量较高，导致其容易破碎。(普通混凝土用砂、石质量及检验方式方法标准〕对的混凝土要求，C40~C60粗骨料的压碎指标，从实验数据看不能知足要求，因而对一般再生粗骨料的应用范围应予以限制，即C40.但能够知足C35混凝土对粗骨料的要求〔压碎指标16%〕，因而再生粗骨料一般可用于C35混凝土中。〔4〕含泥量。再从表1能够看出，经过加工，再生粗骨料的平均含泥量2.22%,和天然骨料的含泥量2.46%相当，(普通混凝土用砂、石质量及检验方式方法标准〕中对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时，可进行适当清洗除泥。〔5〕工作性能。在未考虑再生骨料吸水特性情况下拌制的再生混凝土，其流动性小，坍落度较普通混凝土小，粘聚性和保水性较普通混凝土好；假如对再生粗骨料的吸水特性予以考虑，增加附加用水，再生混凝土能够到达与普通混凝土类似的流动性和坍落度，其粘聚性和保水性较普通混凝土好。2配合比设计设计的有关问题2.1强度计算混凝土强度等级不大于C60等级时，混凝土水胶比宜按下式计算[6]:式中，a、b为回归系数；fb为胶凝材料〔水泥与矿物掺合料按使用比例混合〕28d胶砂强度，MPa;试验方式方法应按现行国家标准B/T17671(水泥胶砂强度检验方式方法〔ISO法〕〕执行。2.2配合比计算再生混凝土应采用体积法进行配合比计算，不宜采用质量法，这主要基于不同等级、不同取代率的再生粗骨料配制的再生混凝土，其干表观密度可在较大范围内变动考虑的。2.3附加用水问题再生混凝土不能机械地套用普通混凝土配合比的设计方式方法，应考虑再生粗骨料吸水率比拟大的问题[7],可对再生粗骨料进行预湿处理，保证再生混凝土良好的工作性能。预湿处理用水量W,可按W=5%mRCA,可以根据再生骨料的详细情况通过试验确定。〔mRCA为再生骨料的质量，kg〕，从实验数据看粗骨料采用预湿处理的再生混凝土获得比拟高的强度和良好的工作性能〔采用预湿处理的F组粗骨料60分钟坍落度到达75mm,28d强度到达36.31MPa〕。2.4微粉含量微粉含量是指再生骨料中粒径小于75的组分。在再生骨料生产经过中不可避免的产生，是再生骨料生产的副产品。再生骨料的微粉含量的高低很大程度上影响再生骨料的堆积密度，含泥量，吸水率。随着微粉含量的增加，比外表积增加，吸水、蓄水作用增加，对混凝土的工作性能有很大影响，进而对混凝土的硬化性能产生影响。2.4.1同等用水量情况下，微粉含量对再生混凝土性能的影响〔1〕工作性能。同等用水量的实验可看出，微粉含量多对于混凝土工作性能是不利的，主要原因是微粉的比外表积大，吸水、蓄水能力强，使得拌合水量降低，而不能到达要求的工作性能，因而参加微粉的同时，要采取相应措施，如参加减水剂或增加用水量等来保证混凝土的流动性、粘聚性和保水性，见图1.〔2〕强度。实验数据显示，用再生粗骨料配制的混凝土强度较基准混凝土高，在混凝土拌制经过中，增加微粉含量，再生混凝土的强度有小幅度增大。主要是由于由于微粉的蓄水效应，导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强度。2.4.2保持同等坍落度情况下，微粉含量对再生混凝土的影响同等坍落度实验发现混凝土早期强度没有特别显著的变化趋势，后期强度明显下降见图2.因此对于后期强度，再生骨料中微粉的颗粒尺寸较大，不能够起到微集料效应，去填充混凝土中的孔隙。但在不能起到积极作用的同时，微粉影响了混凝土的流动性能，也就影响了混凝土的密实性。从数据看，少量微粉对强度没有不利影响，但随着微粉含量的增加，大量微粉吸附的水分会蒸发构成毛细孔洞，这些对强度都会产生不利影响，同时对工作性能产生严重不利影响，因而要对再生混凝土的微粉含量应进行控制，保证在合理范围内，以保证再生混凝土的质量。2.5粉煤灰的掺量为找出粉煤灰掺量对再生混凝土的影响，课题组进行了相应实验，分别用10%~30%的粉煤灰取代等量水泥，采用一样的水胶比，再生粗骨料的取代率为60%,细集料采用河砂。从图3看，当粉煤灰取代率为0时〔1#试样〕，新拌混凝土的坍落度为67mm粘聚性和保水性较好，30%的水泥用粉煤灰取代〔6#试样〕，流动性方面，新拌混凝土的坍落度到达89mm,粘聚性和保水性与粉煤灰取代率为0时〔1#试样〕相差不大，粉煤灰取代率与坍落度的提高基本呈线性关系。因而，在混凝土的配合比设计中，用等量的粉煤灰取代水泥，可明显改善再生混凝土的流动性，得到类似的坍落度值，而粘聚性和保水性不会受太大的影响。但同时必须注意，粉煤灰的取代量过高会使混凝土早期强度大幅下降，因而对粉煤灰的掺量必需要严格加以控制。3再生混凝土的特性〔1〕再生混凝土施工经过中的泵送与浇捣性能良好，施工工艺与普通混凝土基本一样。〔2〕再生混凝土28d强度可达设计要求，但稳定性稍差。需在生产和施工环节注意。课题组经实验，显示用再生粗骨料30%,70%和100%取代天然骨料，再生混凝土的强度均低于普通混凝土。即便对再生粗骨料附加吸水特性进行考虑，其强度仍低于普通混凝土，且随着再生粗骨料取代率的提高，其配制的再生混凝土强度降低越多，变异越大。通太多组实验显示，未考虑再生粗骨料吸水特性时，再生混凝土比普通混凝土强度降低约10%~15%;考虑再生粗骨料的附加吸水特性时，再生混凝土的强度降低20%~25%,但其降低程度随水灰比的增大而减小。3〕再生混凝土收缩较大，徐变增大。再生粗骨料外表较普通骨料粗糙、棱角也多，再生粗骨料的组成中，包含着不少已经硬化的水泥浆体，浆体的孔隙率较其它部分要大，因而浆体本身的吸水率大，且在加工经过中，不可避免遭到冲击，而构成不规则的裂纹，因而与天然骨料相比，再生粗骨料的吸水速度要快、吸水率大。空隙率大、吸水多的骨料，必然在枯燥失水后，其干缩性增大，会增加混凝土的徐变。〔4〕耐久性及抗渗性能：再生混凝土的耐久性能如表2所示。从表2能够看出，随着取代率的增加，再生混凝土的抗碳化能力较普通混凝土大。当前实验室的数据初步显示再生混凝土的耐久性能较普通混凝土差，但是从工程实践角度尚需要进一步证实。4结束语〔1〕再生粗骨料来源的多样性，决定了再生粗骨料性能的不稳定性。实验结果也显示，再生骨料性能呈现比天然骨料较大的变异性和离散性，因而在配制再生混凝土的经过中，必须再生粗骨料的质量予以严格控制，以减少质量的离散型，保证再生粗骨料的质量，进而确保再生混凝土的质量的稳定性。〔2〕从总体来看，再生粗骨料完全能够用于C35及下面强度等级的混凝土，其制备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，来配制混凝土，混凝土的工作性能和强度等，完全能够到达天然骨料所配制的混凝土。〔3〕用再生粗骨料配制混凝土，其配合比设计，与普通混凝土配合比设计的方式方法类似。因再生粗骨料具有较大的吸水率，外表水泥砂浆含量较高，在配制时，可用附加用水的方式方法加以解决，同时再生混凝土生产中可参加适量微粉、粉煤灰等，并采取相应措施，严格控制，可使再生混凝土的流动性、粘聚性、保水性知足施工要求，其强度同时知足设计文件要求。以下为参考文献：[1]陈道普。废弃混凝土的回收利用-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强化试验研究[D].武汉：华中科技大学，2001.[3]李惠强，杜婷，吴贤国。建筑垃圾资源化循环再生骨料混凝土研究[J].华中科技大学学报，2001,29〔6〕：83-84.[4