再生混凝土力学性能

再生混凝土力学性能（精选12篇）

再生混凝土力学性能 第1篇

关键词：再生骨料,强化技术,再生混凝土,力学性能

0 前言

在各项工程建设中,混凝土作为重要的建筑材料,每年都有着巨大的消耗量。 尤其是近几年来,我国混凝土的产量持续保持在世界总产量的一半以上, 仅用于生产混凝土的砂石材料每年就超过100亿t[1]。 目前,在我国对老旧建筑物的拆除和改造过程中产生的大量建筑垃圾的处理方法大部分都是直接随意堆放和填埋,这样不但浪费资源、占用土地,还给自然环境带来了严重的污染。 将废弃混凝土通过破碎加工成再生骨料用于混凝土中,发展绿色混凝土以减轻其对自然和社会环境的不利影响,是实施“可持续发展”战略中不可缺少的一项重要措施[2]。

美国CYCLEAN公司采用微波技术,100%地回收利用再生旧沥青混凝土路面料,其质量与新拌沥青混凝土路面料相同,而成本降低了1/3,同时节约了垃圾清运和处理费用,大大减轻了城市的环境污染[3]。 日本在1977 年就相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生产工厂,生产再生骨料和再生混凝土[4]。 德国Lower Saxong的一条双层混凝土公路采用了再生混凝土, 该混凝土路面总厚度26cm,底层混凝土19cm采用再生混凝土; 面层7cm采用天然骨料配制的混凝土[5]。 而荷兰在20 世纪80 年代就制定了有关利用再生骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的技术规范[6]。 经过多年研究, 其废弃混凝土的利用率已达到较高水平。我国建设部在1997 年将“建筑废渣综合利用”列入科技成果重点推广项目[7]。

再生骨料内部缺陷多,强度偏低,用再生骨料制成的再生混凝土坍落度小,坍落度损失大,再生混凝土收缩徐变大,容易出现裂缝和预应力损失等问题。 再生骨料一般包括两部分:天然骨料和硬化水泥浆体[8],为提高再生骨料的物理力学性能,人们提出了对再生骨料进行强化, 其强化方法包括:除去附着水泥浆的机械研磨法[9]、湿处理法[10];强化附着水泥浆的聚合物乳液浸泡法[11]、火山灰浆液浸泡法[12]。 本文结合无锡锡澄运河三级航道整治工程中的废弃混凝土再生利用,采用不同化学浆液对再生骨料进行化学强化,并研究其对再生混凝土力学性能的影响。

1 原材料与试验方法

1.1 试验原材料

胶凝材料:本试验所用水泥为南京某水泥厂生产的P·Ⅱ52.5 级水泥,各项性能均满足相应标准要求。 所用的粉煤灰为镇江某电厂生产的Ⅰ级粉煤灰;所用的矿渣粉为S95 级矿渣微粉。 水泥、粉煤灰和矿渣微粉的化学成分列于表1。

%

细骨料:本试验所用细骨料为天然河砂,根据GB/T 14684—2011《建设用砂》对砂的基本性能进行检验,表明该砂为非活性细骨料,细度模数为2.92,中砂,级配合格。

粗骨料:再生粗骨料为现场废弃的C25 混凝土经过机械破碎、 清洗与分级处理后, 再筛分出5~16mm和16~31.5mm这两个粒级, 然后按照一定的比例混合复配形成5~31.5mm连续级配的再生粗骨料。 压碎指标值为14.4%,磨耗率为24.5%。

减水剂:本试验所用外加剂为HT-HPC型聚羧酸系减水剂,减水率30%。

水:自来水。

1.2 试验方法

1.2.1 试验方案

本试验强化再生骨料的几种化学强化试验方案列于表2 中。 所设计的几种化学浆液以水泥为主,分别掺入硅灰、硅藻土、苯丙乳液或聚乙烯醇溶液等, 考虑到强化效果和性价比因素的综合影响,具体所采用的无机粉体及有机聚合物掺量各有不同,所用化学浆液的水胶比为1∶1,试验中根据具体情况可作适当调整。

本试验结合工程实际,对再生骨料应用设计了全再生粗骨料的C30 再生混凝土,要求混凝土初始坍落度为(180±20)mm,试验配合比见表3。

kg/m3

注: 表中水灰比W/B为0.52,粉煤灰和矿渣微粉产量均为15%,砂率为42%,减水剂掺量为1%。

1.2.2 试验方法

再生骨料进行化学强化,实验室化学强化方法是将配制好的化学浆液均匀喷洒在搅拌状态的再生骨料表面,使骨料表面被充分浸润,然后静置晾干,这种方法可以减少生产成本、提高生产效率。 同时,试验还采用直接成型和延期成型两种骨料强化技术进行对比试验:直接成型就是将再生骨料喷淋浆液后直接成型再生混凝土;而延期成型就是将再生骨料喷淋浆液后在室内自然条件养护3d,再成型再生混凝土。

混凝土工作性试验依据GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 中的规定进行。 混凝土力学性能试验依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准 》 中的规定进行。 按标准成型混凝土试件,并测试混凝土不同龄期的力学性能。

2 试验结果与分析

2.1 化学强化对再生骨料性能的影响

本试验按表2 所选择的四种方法,强化4 组再生骨料,浆液喷淋后室内自然养护3d,并晾干,进行再生骨料的性能试验,其试验结果(7d)见表4。

试验结果表明,与未强化的再生骨料相比,其表观密度相差不大,而再生骨料的强度明显提高,吸水率明显降低。 其中掺硅灰的水泥浆液强化的再生骨料压碎指标值降低了19.2%,1h吸水率降低了3.3%;掺苯丙乳液的水泥浆液强化的再生骨料压碎指标值降低了14.0%,1h吸水率降低了16.4%; 掺硅藻土的水泥浆液强化效果与掺硅灰的水泥浆液相近。

2.2 强化方法对再生混凝土力学性能的影响

试验选用掺苯丙乳液和掺硅灰的水泥浆液的化学强化技术,并研究直接成型法和延期成型法这两种成型方法的强化效果。 将强化后的再生粗骨料按表3 的配合比制备再生混凝土,进行力学性能试验,测得再生混凝土的抗压、抗折和劈裂抗拉强度,结果列于表5 中。

从表5 中可以看出,对再生骨料无论采用掺硅灰的水泥浆液强化还是掺苯丙乳液的水泥浆液强化, 制备的再生混凝土其7d和28d抗压强度相对于未强化组都有一定的增加,抗折和劈裂抗拉强度的增加更明显;对直接成型法和延期成型法两种成型方法的比较, 延期成型法的强化效果更明显,其再生混凝土28d力学性能均提升10%左右。

2.3 骨料化学强化对再生混凝土性能的影响

2.3.1 工作性与表观密度

本试验按表2 所选择的化学强化技术,采用延期成型法强化4 组再生骨料,浆液喷淋后放于室内自然养护3d,并晾干,然后制备再生混凝土。 测试再生混凝土坍落度和表观密度,试验结果见表6。

由表6 中的试验结果可知,强化后的再生骨料配制的各组混凝土,其表观密度相差不大,但掺聚乙烯醇溶液的水泥浆液强化组,由于含气量高使得表观密度有明显的下降;强化后的再生骨料配制的各组混凝土由于骨料吸水率的降低使得混凝土的流动性明显增大, 各组的和易性和黏聚性均较好。但掺聚乙烯醇溶液的水泥浆液强化组坍落度较小,与未强化对比组差不多。

2.3.2 外观形貌

用再生骨料成型的混凝土制作再生混凝土试件,测其表面形貌,见图1。

由图1 可以看出,采用掺硅藻土的水泥浆液强化后的再生骨料混凝土, 表面孔隙得到明显改善,掺苯丙乳液的水泥浆液强化后得到的再生骨料混凝土,表面孔隙也好于未强化的对比组,而采用掺聚乙烯醇溶液的水泥浆液强化后混凝土表面孔隙较多,并影响了混凝土的表观密度和力学性能。

2.3.3 力学性能的提升

制备表6 相同的六组再生混凝土试件,标准养护,测试化学强化技术对再生混凝土不同龄期的抗压强度、抗折和劈拉强度的影响,试验结果见表7。

表7 的试验结果表明,化学强化对再生混凝土力学性能有明显的改善,掺硅灰、硅藻土和苯丙乳液的三组水泥浆液强化的再生骨料, 其混凝土7d抗压强度分别提高了7.8%、14.1%和11.9%,28d抗压强度分别提高了7.5%、9.2%和7.0%;而28d抗折强度分别提高了7.8%、7.8%和13.7%; 劈裂抗拉强度分别提高了10.0%、14.8%和18.5%。 苯丙乳液强化组的强化效果最明显。 而综合力学性能比较,以硅藻土强化组的综合强化效果最优。 由此可见,掺苯丙乳液的水泥浆液强化组在提高再生混凝土抗折和劈裂抗拉强度方面,强化效果最为明显,而掺硅藻土的水泥浆液强化组在提高再生混凝土综合力学性能方面较好,且成本较低。

2.4 性价比分析

对三组性能较好的化学强化再生骨料的成本费用进行计算,结果列于表8 中。

试验结果表明,对拆除重建的水工结构物或其他混凝土工程,就地利用废弃混凝土,并根据需要进行适当的化学强化,其经济性是很明显的,本文的几种强化方法以掺硅藻土的水泥浆液性价比最高,其次是掺苯丙乳液的水泥浆液和掺硅灰的水泥浆液。

对江苏等土地和骨料资源较为紧缺的地区,天然骨料运输费用很高,废弃混凝土运输、掩埋处理费用极高,并会造成环境污染。 因此,提倡充分利用废弃混凝土再生骨料资源,具有良好的技术经济效益和生态环境效益。

注:再生骨料费用主要是短途运输、破碎加工成再生粗骨料和清洗费用;原材料价格为:水泥300 元/t、硅灰1500 元/t、硅藻土500 元/t、苯丙乳液7000 元/t;天然粗骨料费用含运输通常不低于60 元/t。

3 结论

(1)再生骨料的性能由于其表面包裹或部分包裹一层砂浆,其性能一般低于天然骨料,再生骨料的强化有利于其强度的提高和吸水率的降低,并使得再生混凝土的性能提升。

(2) 改性水泥浆化学强化再生骨料时, 采用延期成型法强化效果较明显;苯丙乳液强化后的混凝土抗折和劈拉强度提升较抗压强度提升更为明显。

(3) 对比不同化学浆液强化( 延期成型法) 效果,掺硅藻土的水泥浆液的强化效果最佳,其再生混凝土不但具有较高的抗压强度,抗折和劈拉强度的提升也比较明显, 流动性能也有明显的改善,总体性价比较高。

(4)对拆除重建的水工结构物或其他混凝土工程,就地利用废弃混凝土,并根据需要进行化学强化经济性明显,具有良好的技术经济效益和生态环境效益。

参考文献

[1]水中和.构建可持续的混凝土原材料新体系[J].中国建材,2014(1):20-22.

[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[3]石峰,宁利中,刘晓峰,等.建筑固体废物资源化综合利用[J].水资源与水工程学报,2007(5):39-41.

[4]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.

[5]王东海,廖耀明,杨子江.废弃混凝土的再生利用研究[J].节能,2006(11):44-46.

[6]吴贤国,郭劲松,李惠强,等.建筑废料的再生利用研究[J].建筑技术与应用,2004(1):21-23.

[7]宋瑞旭,万朝均,王冲,等.高强度再生骨料和再生高性能混凝土试验研究[J].混凝土,2003(2):29-31.

[8]De Juan M S,Gutiérrez.Study on the influence of attached mortar content on theproperties of recycled concrete aggregate[J].Construction and Building Materials,2009,23(2):872-877.

[9]Tateyashiki H,Shima H,Matsumoto Y,et al.Properties of concrete with highquality recycled aggregate by heat and rubbing method[J].Proceedings of JCI,2001,23(2):61-66.

[10]Katz A.Treatments for the improvement of recycled aggregate[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2004,16(6):597-603.

[11]Zhu Y G,Kou S C,Poon C S,et al.Influence of silica-based water repellent onthe durability properties of recycled aggregate concrete[J].Cement and Concrete Composites,2013,35(1):32-38.

钢骨再生混凝土的耐火性能研究 第2篇

钢骨再生混凝土的耐火性能研究

研究了再生混凝土物理性能、高温性能、热工性能对钢骨再生混凝土耐火性能的`影响,研究结果表明,钢骨再生混凝土具有良好的耐火性能.以此为基础,计算分析了钢骨再生混凝土中钢骨的耐火时间,指出钢骨再生混凝土的耐火极限大于钢骨普通混凝土,有利于建筑抗火.

作 者：王兵 朱平华 作者单位：扬州职业大学,江苏,扬州,225009刊 名：新型建筑材料 PKU英文刊名：NEW BUILDING MATERIALS年，卷(期)：200936(12)分类号：X799.1 TU398关键词：钢骨再生混凝土 钢骨升温 耐火极限

再生混凝土力学性能 第3篇

关键词：短切纤维；抗压强度；试验方法

近年来碳纤维和玄武岩两种纤维被广泛地应用于混凝土结构中。目前玄武岩纤维（Basalt Fibre缩写为BF）和碳纤维（Carbon Fibre 缩写为CF）的供应产品常见的纤维布、纤维筋和短切纤维等几种形式，其中短切纤维可以和混凝土拌合物一起搅拌以提高混凝土的抗拉强度和抗冲击性能及降低混凝土干缩性能。

再生混凝土一般是指混凝土中的粗集料由旧建筑物或旧结构物的混凝土解体产物来代替部分制得的混凝土。再生混凝土强度经过试验验证一般会比普通混凝土强度有所降低，纤维混凝土能增强混凝土各项指标，尤其是抗拉强度的提高延迟了混凝土中微细裂纹的发展，对混凝土抗压强度也应有所提高。本实验通过研究短切纤维再生混凝土在不同的纤维掺加量及再生骨料的掺加量的情况下进行的对比研究，为再生混凝土的工程应用提供数据支持。

1 试验原材料

本次试验采用了工程中最常应用的C20、C25、C30三个强度等级，混凝土配合比由华北理工大学建筑工程学院建材试验室（该实验室是唐山市最早的一家建筑工程质量检测实验室）提供。

2 试件制作

试件的制作是依据普通混凝土力学性能试验方法（GB50081-2002）的要求进行制作和养护的，采用立方体标准试模（150mm×150mm×150mm）制作试件，在实验室用搅拌机进行搅拌，振捣台振捣，上表面手工抹平，严格试验以保证混凝土的强度符合设计要求。在标准室进行标准养护，养护条件为标准养护室的室温（20±2）°C；相对湿度95%以上。标准养护28天后进行抗压试验。图1为标准养护完成准备做试验时的试块。

3 试验现象

3.1普通再生混凝土试件

普通再生混凝土在试验机上试压的破坏现象与普通混凝土试块基本一致。首先是随着压力机荷载的加大，试块表面最早出现维小的裂纹，随着持续加载，裂纹沿斜向产生向上或向下的延展裂纹，同时裂纹宽度不断增加。并且由试块表面逐渐发展到内部，之后试件表层混凝土向外鼓出并局部剥落，试块被压碎。此时的压力机上的数值即为所加荷载，除以试件与加压板之间的接触面积即为混凝土试件的抗压强度即为物理学中的压强计算方法。从破坏现象来看，再生混凝土试块的破坏现象为粗骨料与水泥凝胶体之间的粘结破坏，与普通混凝土破坏现象一致。

3.2 纤维再生混凝土试件

相比普通再生混凝土试块，掺有纤维的再生混凝土试块，由于掺入纤维以后纤维本身具有一定的长度。并且在混凝土中处于杂乱分布，小团的短切纤维有一定的拉结力，整个加载过程，混凝土的裂纹的发展受到限制，一直到试块破坏，混凝土剥落时还能看到表面的混凝土还存在于表面，在表面只是见到了大量的裂缝，并不能很明确的看到或者经过手工处理得到普通混凝土试验时的倒锥体。破坏现象明显轻于普通混凝土。图2是纤维再生混凝土破坏形态图。

4 试验结果分析

全部混凝土立方体试件抗压加载结果见表1，表中所列数值是以C20为例，并未全部列出。

从上表可以得出，经过标准养护后的试验结果，在再生集料30%取代率的前提下，普通再生混凝土的强度可与普通混凝土强度代换，纤维再生混凝土的强度与普通混凝土相比而言，略有提高。

5 展望

本试验仅开展了标准养护的混凝土试件的研究工作，要想应用到工程实际中，混凝土构件是要长期承载的，并且现场构件与实验构件也有所区别，同时现场不具备标准养护的条件，因此本工程的试验结果若想应用到工程实践，还需要试验研究的进一步开展。

6 收获与体会

通过这次关于制作纤维再生混凝土，并对其相关性能的研究，我学习到了关于再生混凝土的配合比计算方法，及其制作完试件的力学性能测试整个过程，这是本人作为高中生的一次成功探索。我从中认识到当作建筑垃圾处理的废弃混凝土，经过一系列处理，能够再利用于工程实际，这样既节省了堆放垃圾的场地，有效避免建筑垃圾对环境的污染，又节约了混凝土原材料中粗骨料石子的用量，石子来源于岩石，这样减少了对大自然的危害。

这次试验主要应用的原理是高中物理中的压强计算原理。物理学中的力学知识可以应用到房屋建筑，而房屋建筑又是解决人们衣食住行中的“住”的关键所在。通过这次实验的参与，我不仅认识到努力学习物理知识的必要性，更认识到需要有敢于尝试、敢于创新的勇气，只有把所学知识与实践结合很好的结合在一起，才能让知识更好地服务于社会，创造出更大的价值。同时，在本次研究中我也看到，我的动手能力不足，理论计算和逻辑分析能力也急待提高。

参考文献：

[1]秦荷成.聚丙烯纤维再生混凝土研究现状和意义[J].南宁职业技术学院学报，2013，18（3）.

[2]丛晓红.碳纤维与玄武岩纤维对水泥基材料性能影响的对比实验研究[J].河北建筑工程学院学报，2009，27（2）：40-42.

再生骨料及再生混凝土性能研究 第4篇

一、混凝土强度及主要影响因素

混凝土工程是钢筋混凝土工程中的重要组成部分, 混凝土质量的好坏, 即对结构的安全, 也对结构物的造价有很大影响, 因此, 在施工中我们必须对混凝土的施工质量有足够的重视。

混凝土质量的重要指标之一是抗压强度, 从混凝土强度表达式不难看出, 水灰比计算公式如下:Rh=0.46Rc (C/W-0.52) 式中:Rh为混凝土的试配强度, Rc为水泥强度, C/W为灰水比, 即水灰比W/C的倒数, 其中C代表水泥, W代表水。从式中可以看出, 混凝土强度同水泥强度成正比, 同灰水比成正比, 即同水灰比成反比, (水灰比为灰水比的倒数, 1÷灰水比即为水灰比, 1÷水灰比即为灰水比) , 因此, 灰水比越大则水灰比越小, 混凝土强度越大则水灰比越小。综上所述, 影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比。要控制好混凝土质量, 最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两相关主要环节。此外, 影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。

粗骨料对混凝土强度的影响, 当石质强度相等时, 碎石表面比卵石表面粗糙, 它与水泥砂浆粘结性比卵石强, 当水灰比相等或配合比相同时, 两种材料配制的混凝土, 碎石的混凝土强度比卵石强, 因此, 对混凝土的粗骨料的研究是必要的。

二、再生骨料的基本性能

1. 再生骨料的堆积密度和表观密度

同天然砂石骨料相比, 再生骨料表面包裹着相当数量的水泥砂浆, 由于水泥砂浆的孔隙率大, 棱角众多, 所以, 再生骨料的表观密度和堆积密度比天然骨料低。再生骨料的表观密度和堆积密度如表1。

再生骨料表观密度、堆积密度, 还与再生骨料母体混凝土的强度等级、配比、使用时间、使用环境及地域等因素有关。再生骨料的密度随着母体混凝土强度的降低而减低, 降低幅度达到7%, 当再生骨料的压碎指标变大, 骨料强度降低时, 骨料表观密度和堆积密度也随之变小,

中华人民共和国建筑用卵石、碎石国家标准GB/T14658-2001规定:骨料的表观密度应大于2500kg/m3, 堆积密度应大于1350kg/m3, 再生骨料的表观密度和堆积密度达不到天然骨料的标准。但由于再生骨料的低密度有利于抗震, 降低结构物自重, 因此, 有关再生骨料的相应规程应充分考虑再生骨料实际性能。

2. 再生骨料的吸水率

再生骨料的吸水率远高于天然骨料, 当骨料的粒径范围为5～20mmm时, 天然骨料的吸水率为2.2%左右, 从表2可知再生骨料的吸水率基本处于4%～10%之间。

影响再生骨料吸水率的因素很多, 主要有以下几个方面:第一, 影响再生骨料吸水率大于天然骨料的最主要原因是再生骨料表面包裹着一层砂浆, 这层砂浆使得再生骨料表面比天然骨料表面粗糙、棱角更多;且母体混凝土块在解体、破碎过程中的损伤累积, 使再生骨料表面砂浆内部存在大量微裂纹, 这些因素使得再生骨料的吸水率和吸水速率大大提高。第二, 再生骨料的吸水随着骨料粒径的减小而增大。第三, 再生骨料的吸水率还受到母体混凝土材料的强度、组成及使用环境的气候条件等因素的影响。再生骨料吸水率和压碎指标有密切联系, 其吸水率随着压碎指标的增大而增大。主要原因可以解释为, 再生骨料压碎指标的增大, 骨料表面的水泥砂浆覆盖的越多, 骨料表面的空隙率越大, 因此, 骨料的吸水率越大。同时, 母体混凝土所出的环境越干燥, 使用时间越长, 再生骨料的吸水率也相应的越大。

3. 再生骨料的压碎指标

压碎指标是表征骨料强度的一个参数。中华人民共和国建筑用卵石、碎石国家标准GB/T14658-2001规定:Ⅰ类骨料的压碎指标应小于10%, Ⅱ类应小于20%, Ⅲ类应小于30%。大多数再生骨料能满足国标中Ⅱ类骨料对压碎指标的要求, 又根据国标GB/T14658-2001, Ⅱ类骨料宜用于混凝土强度C30-C60, 及抗渗、抗冻和其它要求的混凝土。因此, 再生骨料的压碎指标性能满足大多数实际工程的需要。

再生骨料强度下降的主要原因有两点:第一, 再生骨料表面包裹着水泥浆、砂浆和泥块等一些其它的杂物, 由于这些包裹骨料表面杂物的较低强度以及破碎加工过程对母体混凝土中的天然骨料造成的损伤, 使得再生骨料整体强度降低。第二, 同时再生骨料的压碎指标还与再生骨料母体混凝土的强度和加工破碎方法有关。再生骨料母体混凝土的强度越高, 再生骨料的压碎指标越小, 加工过程中水泥浆体和砂浆脱落越多, 再生骨料的压碎指标就越小。

三、再生骨料混凝土的基本性能

再生骨料混凝土简称再生混凝土。废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后形成的骨料简称再生骨料;再生骨料部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成的混凝土称为再生骨料混凝土。充分利用再生骨料混凝土, 不但能有效降低建筑垃圾的数量, 减少建筑垃圾对自然环境的污染, 同时, 利用再生骨料制造再生骨料混凝土还能减少建筑工程中对天然骨料的开采, 达到了保护环境的目的。

1. 抗压强度

众多的文献研究表明再生骨料混凝土的抗压强度和再生骨料的替代率密切相关, 当再生骨料替代率在30%以下时, 再生骨料混凝土与普通骨料混凝土抗压强度差距不大, 再生骨料混凝土抗压强度随着再生骨料替代率的增大而降低, 再生骨料50%取代天然粗骨料时, 再生骨料混凝土抗压强度降低5%～20%不等, 当再生骨料100%取代天然粗骨料时, 再生骨料混凝土抗压强度降低较多, 最大降幅达到30%。同时, 相关试验表明:由于再生骨料混凝土和天然骨料混凝土的骨料成分不同, 它们抗压强度随龄期的增长情况也不相同, 与天然骨料混凝土相比, 同一水灰比的再生骨料混凝土的28d抗压强度约低15%, 但其相差的幅度会随着龄期的增长而慢慢缩小。

再生骨料混凝土抗压强度受水灰比的影响非常大, 再生骨料混凝土随水灰比增加, 抗压强度急剧降低。水灰比平均增加0.1, 抗压强度下降20%左右。

2. 抗拉强度

再生混凝土利用现状研究论文 第5篇

关键词：再生混凝土 粗细骨料 经济效益

进入21世纪以来，随着城市化进程的不断加快，作为城市化最主要的物质基础——混凝土的需求量也在迅速增加。目前，全世界混凝土的年生产量约28×108m3，中国混凝土的年产量占世界总量的45%，已达13×108～14×108m3。在这些混凝土原材料中，粗细骨料约占混凝土总量的四分之三。据此推算：全世界每年需要粗细骨料约21×108m3，而我国建筑行业正在蓬勃地发展，对于粗细骨料的需求量很大，我国对粗细骨料的需求约占全世界需求量的一半，而且随着发展，将来还将越来越多。对于这么大的消耗量，这个地球的天然原生粗细骨料将殆尽，因此从资源合理开发使用及可持续发展的角度，寻求原生集料的替代品非常重要。

与混凝土粗细骨料的巨大需求量相对应是数量庞大的废旧混凝土。世界上每年拆除的废旧混凝土、新建建筑产生的废弃混凝土以及混凝土工厂、预制构件厂的废旧混凝土的数量是惊人的。2006年年4月在厦门召开的“建筑垃圾综合利用与新技术推广研讨交流会”上有最新资料显示我国每年因拆出建筑产生的固体废弃物2亿吨以上，新建建筑产生的固体废弃物大约1亿吨，两项合计约3亿吨。然而，对于这些废旧混凝土的处理方法目前显然不多，传统的处理方法主要是运往郊外露天堆放或填埋。这种方法产生的巨大处理费用和由此引发的环境问题十分突出。废弃混凝土中含有大量的砂石骨料，如果能将它们合理地回收利用，生产再生混凝土用到新的建筑物上，不仅能降低成本，节省天然资源，缓解骨料供求矛盾，还能减轻废弃混凝土对环境的污染，是可持续发展战略的一个重要组成部分。因此，如何充分、高效、经济的利用建筑垃圾，特别是废弃混凝土已经成为许多国家共同研究的一个课题。

再生骨料是将废弃混凝土经过破碎、清洗、分级和按一定比例相互配合后得到的骨料。而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土，称为再生骨料混凝土，简称再生混凝土。再生骨料按尺寸大小可分为再生粗骨料、再生细骨料；按来源可分为道路再生骨料、建筑再生骨料；按用途可分为混凝土再生骨料、砂浆再生骨料、砌块再生骨料。通过再生骨料混凝土技术可实现对废弃混凝土的再加工，使其恢复原有的性能，形成新的建材产品，从而既能使有限的资源得以再利用，又解决了部分环保问题。这是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，为将来子孙后代留下宝贵的财富。

一、发达资本主义国家对再生混凝土的利用现状

美国、日本和欧洲等发达国家对废弃混凝土的再利用研究得较早，第二次世界大战后，德国、日本等国对废弃混凝土进行了开发研究和再生利用，已经召开过三次有关废混凝土再利用的专题国际会议，提出混凝土必须绿色化。混凝土的利用已成为发达国家所共同研究的课题，有些国家还采用立法形式来保证专项研究和应用的发展。一些发达国家已经大量运用到实际工程中。

（一）日本

日本由于国土面积小，资源相对匮乏，因此将建筑垃圾视为建筑副产品，日本非常重视将废弃混凝土作为可再生资源而重新开发利用。早在1977年日本政府就制定了《再生骨料和再生混凝土使用规范》，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，并制定了多项法规来保证再生混凝土的发展。此外，日本还对再生混凝土的吸水性、强度、配合比、收缩、耐冻性等进行了系统的研究。

（二）美国

美国政府制定的《超基金法》给再生混凝土的发展提供了法律保障。美国除鼓励应用再生混凝土外，还对其性能进行了研究。如根据密歇根州的两条用再生混凝土铺筑的公路进行了再生骨料混凝土干缩性能的试验研究，试验表明再生骨料混凝土的收缩率大于天然骨料混凝土。美国的公司采用微波技术，做出回收的再生沥青混凝土路面，其质量与新拌沥青混凝土路面料相同，而成本降低了1/3，同时节约了垃圾清运和处理等费用，大大减轻了城市的环境污染。

（三）欧洲各国

欧洲国家如德国目前将再生混凝土主要用于公路路面。德国钢筋委员会1998年8月提出“在混凝土中采用再生骨料的应用指南”，要求采用再生骨料配制的混凝土必须完全符合天然骨料混凝土的国家标准；奥地利的有关试验表明，采用50%的再生骨料配制的混凝土，其强度值可达到奥地利标准，而且发现再生骨料混凝土的弹性模量降低；法国还利用碎混凝土和碎砖块生产了砖石混凝土砌块，所获得的混凝土砌块已被测定，符合与砖石混凝土材料有关的标准。

二、我国对再生混凝土的利用现状

中国虽然在短期内混凝土的原材料危机不会突现，但是将来我国肯定也会面对原材料短缺的问题，而且我国建筑业的发展远远超过一些发达国家，同时对再生混凝土的开（转上页）（接下页）发研究晚于工业发达国家，因此我国政府也鼓励废弃物的研究和应用，同时国内的一些专家学者在这方面进行已加紧对再生混凝土的研究利用进行立项研究。像上海市建筑构件制品公司利用建筑工地爆破拆除的基坑支护等废弃混凝土制作混凝土空心砌块，其产品各项技术指标完全符合上海的混凝土小型空心砌块工程规范。将废弃混凝土破碎或粉碎后的碎块用作新拌混凝土的骨料，在一些改建或重建工程项目中也有所应用。

我国再生混凝土不仅运用到建筑业，而且很多再生混凝土运用在在交通行业中，当混凝土道路的混凝土路面到达其使用年限，或者重物碾压等原因破损，则需要修补或者重建时，现在的一般做法是破除并废弃旧的水泥混凝土面层，修补基层后，重新进行铺筑。目前，在我国水泥混凝土路面再生技术中主要应用的是现场再生技术，即破碎或粉碎现有路面，然后将破碎或粉碎后的路面用作新路面结构中的基层或底基层，这一种做法在我国公路养护维修中普遍采用。例如，合肥至南京的高速公路采用再生混凝土骨料作为新拌混凝土的集料来浇注混凝土路面。合肥至南京的高速公路，路面为水泥混凝土，于1991年建成通车，随着交通量的增长、使用年限的增加，路面出现了不同类型的病害，每年路面维修工程量很大，每年维修产生大量的旧混凝土。为此，在养护维修过程中，根据高速公路快速通行的特点，采用再生混凝土骨料，并加入早强剂，达到快速通行的目的。施工前测试了再生混凝土骨料的表观密度、吸水率、压碎值、坚固性和冲击值，并且充分注意了集料的最大粒径和级配。用再生混凝土骨料代替天然集料，再生混凝土骨料的利用率可以达到80%，每年还可以节约大量骨料的运输费用。同时，节省了废弃的混凝土占用的土地费用。这样既节省了大量的养护资金，又有利于环境保护，获得了良好的社会经济效益。

总体而言，虽然再生集料的部分性能不如天然集料，利用再生集料研制和生产的混凝土构件性能也比天然集料的差。但若通过掺加外加剂，则可以大大改善再生混凝土的性能，只要选择合适的外加剂，再生混凝土的利用就可以十分广泛，而且利用废弃混凝土做集料来生产再生混凝土，对资源循环利用、净化环境、造福子孙后代具有重要意义。因此，这就需要政府加强宣传力度，出台一些强制措施限制废弃混凝土的排放，建立相应的废弃物加工厂。同时，政府应当在财力和政策上予以支持，并制定有关再生混凝土的行业标准，推动再生混凝土这一新型建筑材料的发展，促进中国经济的发展。

参考文献

杜婷，李惠强，吴贤国．再生混凝土的研究现状及存在问题[J]．建筑技术，2007，(2)．

宋瑞旭．高强度再生骨料和再生高性能混凝土试验研究[J]．混凝土，2006，(2)．

覃银辉，邓寿昌．再生混凝土抗冻性能研究[J]．混凝土，2005，(12)．

杜婷．再生骨料混凝土基本特性的研究思路探讨[J]．建筑技术开发，2002，29(6)

浅析再生骨料混凝土应用技术 第6篇

关键词：废旧混凝土 再生骨料 再生混凝土 基本性能

中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

Analyses regenerated aggregate concrete application technology

Sai Tian Wei Lin Zhi-chun Yao Xin-hua Zhang

（College of Civil Engineering， Shanghai Normal University Shanghai China 201418）

Abstract：This paper summarizes some of the research results at home and abroad of waste concrete processed into regeneration aggregate，reproduction recycled concrete and normal concrete performance influence，this paper puts forward the comprehensive use advice，to further promote the regeneration concrete research and application in engineering.

key words：Waste concrete Regenerated aggregate Regeneration concrete Basic performance

随着我国城市化和小城镇建设进程的加快，旧建筑物改造和新建筑物兴建都产生了大量的建筑垃圾需要处理，常规的填埋处理方法不利于保护环境、节约资源。将废弃建筑垃圾经裂解、破碎、清洗和筛分等加工处理成再生骨料，减少建筑业对天然集料的消耗，减少砂石开采对生态环境的破坏而产生良好的经济价值和社会效益。

1 废旧建筑材料制作再生骨料研究

1.1 再生骨料的特性

由于再生骨料的来源复杂，性能不稳定，离散性较大，原生混凝土强度越高，附着旧水泥砂浆的再生骨料表面粗糙、破碎得到的再生粗骨料颗粒越大、表观密度和堆积密度越大。在混凝土块处理时存在大量微裂纹，再生骨料易破碎，坚固性、耐久性较差，密度低、吸水率大和吸水速率快。并建筑垃圾中带过来很多如粘土颗粒、沥青碎块、石膏残片、碎砖有害杂质，降低了再生骨料拌制的再生混凝土力学性能和耐久性。其中再生骨料的特性与天然骨料主要差别在于：

1.1.1 含泥量由于其来源和破碎工艺问题再生骨料的含泥量大于天然骨料，不符合JGJ52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。而且骨料中过高的含泥量降低了混凝土的强度，体积收缩增大，经过水洗或改进加工工艺后才能拌制混凝土。

1.1.2 吸水率和压碎指标值由于再生骨料表面还附着部分水泥砂浆，其孔隙率大、吸水率高。拌制再生混凝土时需要增加拌合水的用量才能与普通混凝土和易性一致。再生骨料表面水泥砂浆与骨料粘接较弱，比天然骨料易碎。经检测再生骨料的压碎指标值明显高于天然骨料，足以说明问题。

1.2 再生混凝土的基本性能

1.2.1 拌合物的和易性与表观密度由于再生骨料吸水率大，骨料粗糙的粒形效应、棱角效应，导致用浆量多，从而降低混凝土坍落度，再生混凝土的流动性降低。由于再生骨料表面粗糙，砼拌合物在拌和与浇筑时的摩阻力加大，使混凝土拌合物的保水性与粘聚性增强。由于再生骨料表面砂浆附着量多，随着其增加掺量，再生混凝土表观密度和自重随之降低，有利于降低建筑物自重和提高构件

跨度。

1.2.2 硬化后强度与弹性模量随着再生骨料用量增加再生混凝土的强度、弹性模量都降低，由于再生骨料的品质随机性较大，再生混凝土的强度变化随机性也大。再生混凝土一般比基体混凝土强度低15％～30％左右，随基体混凝土的强度、再生骨料品质、再生骨料替代率以及再生混凝土配合比的不同表现出强度

差异。

1.2.3 抗渗性能因再生集料在破碎过程中产生的裂缝增加了再生混凝土的孔隙率，其抗渗性能低于配比相同的普通混凝土，孔隙率或密实度直接影响混凝土抗渗性能。掺加适量的矿渣、粉煤灰、硅粉等矿物掺合料及减水剂，引气剂等外加剂均可提高再生混凝土的抗渗性能。

1.2.4 抗碳化性能再生混凝土的抗碳化性能也与抗渗性相关，而抗气体渗透性更为明显，随着再生骨料取代率的增加，再生混凝土的密实度降低，CO2扩散速度加快，碳化深度也就越大。

2 再生混凝土的开发前景

由于再生骨料来源复杂，其性能不稳定随机性大，根据废料的具体状况制定相应措施，可明显地提高经济和环境效益。

2.1 综合利用建筑垃圾废料

随着我国可持续发展战略的确定，全民环保意识加强，综合回收利用建筑垃圾废料越来越重视。利用废弃混凝土块生产再生骨料部分代替天然骨料配制再生混凝土，减少开采砂石骨料对环境造成的破坏，合理利用建筑废弃物处理、废物利用的

问题。

（1）集中处理的缺陷影响再生骨料生产成本的重要因素是处理废弃混凝土的设备装置及工艺技术水平。国外最经济的处理措施如欧洲、日本等用集装箱型移动式的成套处理装置，初步处理后，再经过除杂物、分级及二次破碎后得到可利用的再生骨料。

（2）再生混凝土的应用将废弃的混凝土处理成再生骨料替代部分天然骨料，并掺入粉煤灰等工业矿渣和外加剂改善再生混凝土性能。

3 结语

再生混凝土符合节约资源、能源；保护环境；可持续发展的潮流，既满足当代人的需求，又不危害后代满足发展的能力。因此，再生混凝土是一种可持续发展的绿色混凝土，其研究和应用会有更大的发展空间。

参考文献：

[1]任伟.再生骨料混凝土性能的试验研究[J].吉林工程技术师范学院学报，2010（9）：78-80.

[2]韩越，张新东，李福新，等.再生混凝土的应用分析[J].塔里木大学学报，2007（12）：97-100.

[3]汪加粱.再生骨料混凝土的基本性能分析研究[J].中国新技术新产品，2011（7）：166.

再生保温混凝土的力学性能试验研究 第7篇

近年来,随着我国城市建设速度的加快,每年拆除的废混凝土数量巨大,废旧混凝土传统的简易掩埋或堆放方式污染环境、占用土地、浪费资源[1];与此同时,我国基础建设对砂石料需求巨大,导致大量开山采石,破坏生态环境。如何变废为宝,合理利用废旧混凝土生产再生骨料,循环利用引起诸多专家学者的关注。肖建庄[2,3,4]对再生混凝土的力学性能进行了系统的研究。刘数华和冷发光[5]阐述了再生混凝土各方面的性能。李秋义等[6]从再生混凝土的工作性、强度和耐久性等方面对混凝土再生产品的性能进行了较为全面的研究。邢振贤等[7]全部采用再生骨料配置的再生混凝土,与配合比相同的天然混凝土相比,抗压强度降低9%,抗拉强度降低7%,抗折强度约为天然混凝土强度的75%~90%。Nixon[8]分析了国外早期的相关研究成果,统计分析表明,再生混凝土的抗压强度较普通混凝土降低20%左右。Sami W Tash[9]的研究发现,再生混凝土的抗压强度较普通混凝土降低10%~25%。张泽平等[10,11]对玻化微珠保温混凝土进行了研究,分析了相关因素对玻化微珠保温混凝土导热系数和抗压强度的影响规律,验证了再生混凝土中掺加一定数量的玻化微珠配制玻化微珠保温混凝土的可行性等。

考虑到再生骨料本身多孔隙等特性,其保温性能较天然骨料混凝土好,结合我国建筑节能的重要性和迫切性,将大批量废旧混凝土生产再生骨料循环利用,掺加玻化微珠保温材料,经过一系列的工艺处理后重新用于建设中,不仅有利于节约天然资源,降低能耗,而且能够解决日益增长的垃圾处理危机,具有显著的社会、经济及节能环保效益,对城市的可持续发展具有深远的意义。基于此,本文对再生保温混凝土的力学性能进行了探讨。

1 试验原材料及方案设计

1.1 试验原材料

水泥:建福牌P·O42.5级水泥。再生粗骨料:由强度等级为C30废弃混凝土试块通过搅拌站破台二次破碎加工而成,5~10 mm连续级配,表观密度2340.5 kg/m3,针片状含量8%,吸水率7.8%,压碎指标13.0,含泥量0.8%;再生细骨料的表观密度2330.1 kg/m3,细度模数2.9,吸水率8.9%,空隙率42%,含泥量1.9%;砂:大田中砂,细度模数为2.7,表观密度为2764 kg/m3;减水剂为聚羧酸系减水剂;水:自来水;玻化微珠:粒度0.5~1.5 mm,密度110 kg/m3,导热系数0.047~0.054W/m·K,筒压强度38%~46%,耐火性1280~1360℃。

1.2 试验配合比

参考JGJ 55—2000《普通混凝土配合比设计规程》进行再生保温混凝土的配合比设计,再生混凝土配合比为:再生粗骨料1205 kg/m3、水泥384 kg/m3、粉煤灰96 kg/m3,大田中砂301kg/m3、水285 kg/m3,水胶比0.25。

再生粗骨料的取代率为100%,再生细骨料的取代率分别为0、50%、100%,玻化微珠掺量分别为混凝土总体积比的120%、110%、100%、90%、80%、60%,进行再生保温混凝土的试配。每次搅拌0.025 m3,各组配合比见表1。

2 试验结果分析

按表1配合比,对应每组试验共制作了立方体试块(150mm×150 mm×150 mm)6个;板体试块(300 mm×300 mm×30 mm)2个。在搅拌混凝土前,先用水将搅拌机润湿,加入砂或再生细骨料和水泥,再加入粗骨料,搅拌均匀,最后加入水,搅拌3~5min后测其坍落度。若坍落度满足要求,将混凝土拌和物注入塑料模,并放置在标准振动台振动成型。振动结束后抹平,收浆后再抹1次。且表面与试模边缘的高低差不得超过0.5mm,放置在湿度较高、温度适宜的地方,24 h后拆模,立即放入标准养护室养护,养护温度(20±2)℃、湿度95%以上养护至龄期7 d、28 d后,取出各试件进行力学性能试验。

150 mm×150 mm×150 mm立方体标准试件的抗压强度依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》进行测试,试验设备为TYE-2000A型压力试验机。导热系数测试采用沈阳紫薇机电设备有限公司生产的CD-DR3030导热系数测定仪,其测量范围为0.02~1.00 W/(m·K)。7 d和28d立方体抗压强度及导热系数测试结果见图1~图3。

由表1及图1、图2可知:

(1)粗骨料取代率为100%时,不同配合比的再生骨料保温混凝土立方体7 d抗压强度,以再生细骨料取代率为50%时的平均值最大,分别比细骨料取代率为0和100%时的平均值大21%和18.6%;总体随玻化微珠掺量降低,7 d强度下降(第1组和第2组)或先增大后降低的趋势(第3组)。

(2)粗骨料取代率为100%时,不同配合比的再生骨料保温混凝土立方体28 d抗压强度,以再生细骨料取代率为50%时的平均值最大,分别比细骨料取代率为0和100%时的平均值大14.5%和10.8%;各配合比的再生骨料保温混凝土立方28 d体强度均随玻化微珠掺量增加而降低。

再生骨料混凝土的构成比较复杂,与普通混凝土相比,增加了再生骨料、老界面过渡区(再生集料内原始集料与老水泥石之间界面)和新界面过渡区。新界面包括新水泥石与天然粗集料之间的界面,新水泥石与再生粗集料中岩石部分之间的界面,以及新水泥石与再生粗集料中老砂浆之间的界面。与普通混凝土类似,再生混凝土的破坏往往在界面过渡区开始,首先出现断裂面,而混凝土的破坏与界面过渡区有密切的联系。但与普通混凝土不同的是,在破碎生产的过程中再生骨料内部往往产生损伤和微裂纹,导致再生粗骨料的强度低,再生粗骨料的界面力学性能较差,所以造成再生混凝土的强度一般较普通混凝土低。再者,再生粗集料与水泥石弹性模量不同,导致造成混凝土受力时,集料和水泥石界面存在应力集中,使得再生混凝土的强度降低。另外,再生粗集料表面通常会附着大量粉尘,粉尘主要是水泥石在碾磨过程中相互摩擦产生的,活性很小,这样在生产再生混凝土时,这些粉尘使再生集料与新水泥石之间的界面更厚且更薄弱。最后,再生粗骨料的吸水率大,导致一部分水被再生粗骨料吸收,这减小了实际用水量,同样也减小了实际水灰比,使得再生混凝土的强度有一定的提高。以上几方面的因素综合作用,使得再生混凝土的力学性质较普通混凝土更为复杂。

由图3可知:

(1)随着玻化微珠的增加,再生骨料保温混凝土的导热系数逐渐减小。当再生细骨料的取代率为0时,玻化微珠掺量分别为80%、90%、100%、110%、120%的再生骨料保温混凝土导热系数,比玻化微珠掺量为60%的再生骨料保温混凝土的导热系数分别降低了1.5%、3.3%、10.0%、17.1%、20.8%;当再生细骨料的取代率为50%时,玻化微珠掺量分别为80%、90%、100%、110%、120%的再生骨料保温混凝土,比玻化微珠掺量为60%的再生混凝土的导热系数分别降低了5.9%、11.1%、13.9%、17.4%、25.4%;当再生细骨料的取代率为100%时,玻化微珠的掺量为80%、90%、100%、110%、120%的再生骨料保温混凝土导热系数,比玻化微珠掺量为60%的再生骨料保温混凝土的导热系数分别降低了3.6%、5.9%、6.2%、9.6%、15.3%。

这主要是由于玻化微珠的掺入,在再生骨料保温混凝土中形成一个个小介质,其导热系数远远低于普通混凝土的导热系数,当热辐射通过时,阻隔了热流的传递,降低了再生骨料保温混凝土的导热系数。

(2)再生细骨料的取代率增加,使得再生骨料保温混凝土的导热系数呈现先减小后增大的趋势。当再生细骨料的取代率为50%时,其相对应的玻化微珠掺量相同,则导热系数为最小,其保温性能较好;当玻化微珠掺量为120%时,其导热系数较相同再生细骨料取代率增大。表明再生细骨料用量增加,影响了再生骨料保温混凝土的导热系数,且再生细骨料取代率为50%时,为本研究再生骨料保温混凝土保温性能的最优取代率。

3 结论

通过选取玻化微珠掺量为混凝土总体积比120%、110%、100%、90%、80%、60%,再生粗骨料的取代率为100%,再生细骨料的取代率为0、50%、100%,试验研究了玻化微珠掺量、再生粗细骨料取代率对再生骨料保温混凝土力学性能的影响,并对各组试块进行了龄期为7 d与28 d的立方体抗压强度试验和导热系数试验,得出如下结论:

(1)粗骨料取代率为100%时,不同配合比的再生骨料保温混凝土的7 d立方体抗压强度,以再生细骨料取代率为50%时的平均值最大;随玻化微珠掺量降低,再生骨料保温混凝土7 d抗压强度呈降低(第1组和第2组)或先增大后降低的趋势(第3组)。

(2)粗骨料取代率为100%时,不同配合比的再生混凝土的28 d立方体抗压强度,以再生细骨料取代率为50%时的平均值最大;各配合比的28 d立方体抗压强度均随玻化微珠掺量增加而降低。

(3)随着玻化微珠的增加,再生骨料保温混凝土的导热系数逐渐减少,并呈现出递减的趋势。

(4)再生细骨料的取代率增加,使得再生骨料保温混凝土的导热系数呈现先减小后增大的趋势。当再生细骨料的取代率为50%时,其相对应的玻化微珠掺量相同时,则导热系数为最小,为本文研究再生混凝土保温性能的最优取代率。

摘要：研究了玻化微珠掺量、再生粗细骨料取代率对再生保温混凝土力学性能的影响,玻化微珠掺量分别为混凝土总体积的120%、110%、100%、90%、80%、60%,再生粗骨料取代率为100%,再生细骨料的取代率分别为0、50%、100%,并对各组试块进行了龄期为7 d与28 d的立方体抗压强度试验和导热系数试验,结果表明,再生粗骨料取代率为100%、再生细骨料取代率为50%时,混凝土抗压强度最大,能够达到C30混凝土的设计值;随着玻化微珠掺量的增加,再生混凝土抗压强度随之降低,导热系数明显降低。

关键词：再生保温混凝土,力学性能,试验研究

参考文献

[1]李秋义,全洪珠.再生混凝性能与应用技术[M].北京:中国建材工业出版社,2010.

[2]肖建庄.再生混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

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[4]肖建庄,李佳彬.再生混凝土强度指标之间换算关系的研究[J].建筑材料学报,2005,8(2):197-201.

[5]刘数华,冷发光.再生混凝土技术[M].北京:中国建材工业出版社,2006.

[6]李秋义,全洪珠.再生混凝土性能与应用技术研究[M].北京:中国建材工业出版社,2010.

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[8]Nixon P J.Recycled concrete as an aggregate for concrete-areview[J].Materials and Structures,1978,11(6):371-378.

[9]Sami W.Tabsh.Influence of recycled concrete aggregates onstrength properties of concrete[J].Construction and Building Ma-terials,2009,23:1163-1167.

[10]张泽平,董彦莉,李珠.玻化微珠保温混凝土实验研究[J].新型建筑材料,2007(11):73-74.

正交法分析再生混凝土基本力学性能 第8篇

1 试验概况

1.1 试验原材料

水泥:郑州天瑞牌P·O42.5水泥;砂:洛阳产天然河砂,细度模数2.9;天然粗骨料:5~26.5 mm连续级配,再生粗骨料:来自实验室废弃的混凝土梁,经破碎,筛分后得到,粗骨料的基本性能见表1;粉煤灰:Ⅱ级粉煤灰,性能指标见表2;矿渣微粉:济源市国泰微粉科技有限公司生产的S95级矿粉,性能指标见表3;外加剂:河北省混凝土外加剂厂生产的DH9型引气剂和DH13聚羧酸高性能减水剂;聚丙烯纤维:呈束状单丝,自分散性好;水:郑州市普通自来水。

1.2 试验配合比设计

本试验目的是通过正交试验分析研究矿粉(等量取代法)、粉煤灰(采用超量取代法,超代系数为1.3)、引气剂、聚丙烯纤维和再生粗骨料对混凝土抗压及劈拉强度的影响程度,并获得最佳配合比。采用L16(45)正交试验,正交试验因素水平见表4,配合比设计见表5。

注:引气剂掺量按占胶凝材料质量计;减水剂掺量均为胶凝材料质量的0.7%。

2 试验结果及分析

2.1 和易性分析

本试验在进行配合比设计时,以普通混凝土的配合比设计为标准,拌合物用水量以普通混凝土Z1为基准。试验表明,普通混凝土Z1的和易性较好,可满足施工要求。在用水量相同的条件下,再生混凝土的坍落度较天然混凝土小(见表6),和易性比天然混凝土差。这是因为再生粗骨料吸水率为4.2%,而天然粗骨料吸水率仅为1.0%,再生粗骨料与天然粗骨料相比,表面有旧砂浆附着、粗糙且棱角多,在破碎过程中形成大量微裂缝,这些因素使得其吸水率和吸水速率大大提高,是天然粗骨料的数倍,从而大大降低了混凝土的坍落度。虽然粉煤灰和矿渣粉可改善再生混凝土的流动性,但是本试验中再生粗骨料对坍落度的影响要大于粉煤灰和矿渣粉的影响,聚丙烯纤维的加入虽然可提高再生混凝土的保水性,但使其流动性变差;所以在本试验配合比情况下,粉煤灰、矿渣粉等对混凝土拌合物和易性改善效果不明显。

2.2 基本力学性能分析

依据表5拌制再生混凝土,24 h后拆模,在标准养护条件下养护28 d和90 d后进行力学性能试验,结果见表6。根据表6分别计算出矿粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯纤维、再生粗骨料对再生混凝土含气量、28 d抗压强度、90 d抗压强度、28 d劈拉强度影响的极差值,极差分析结果见表7。

由表6可知,与不掺粉煤灰相比,再生混凝土中粉煤灰取代水泥,其28 d抗压和劈拉强度分别降低2.6%~8.8%和0.6%~4.7%,28 d抗压强度与90 d抗压强度比较增长幅度分别为26%、35%、37%、49%,再生混凝土后期强度随粉煤灰掺量增加而增大,当掺量为30%时增幅最大;再生混凝土中掺入矿粉等量取代水泥,28 d抗压强度和劈拉强度分别提高4.9%~8.1%和0.4%~4.6%,矿粉可增强粉煤灰再生混凝土抗压强度和劈拉强度,改善粉煤灰再生混凝土早期强度低的缺点

由表7可以看出:影响再生混凝土含气量的主次因素为引气剂掺量>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>再生粗骨料掺量>矿粉掺量;影响再生混凝土28 d抗压强度的主次因素为粉煤灰掺量>矿粉掺量>引气剂掺量>再生粗骨料掺量>聚丙烯纤维掺量;影响再生混凝土90 d抗压强度的主次因素为粉煤灰掺量>矿粉掺量>引气剂掺量>再生粗骨料掺量>聚丙烯纤维掺量;影响再生混凝土28 d劈拉强度的主次因素为引气剂掺量>再生粗骨料掺量>粉煤灰掺量>矿粉掺量>聚丙烯纤维掺量。

通过点图分析的方法可见各因素水平变化时,相应指标的变化趋势。根据表6针对再生混凝土中5种因素的不同水平,分别做出含气量、28 d抗压强度、90 d抗压强度、28 d劈拉强度的趋势图,分别见图1~图4。

由图1可见,再生混凝土含气量随着因素C(引气剂)掺量增加而明显增大,且呈线性增加,因素B(粉煤灰)对含气量影响较大,当掺量为20%时,含气量较大,其余各因素对含气量影响不明显。引气剂的主要作用是在混凝土中引入封闭、独立的微小气泡,且在混凝土中被集料和水泥浆包裹不易消失,对混凝土拌合物起到活化界面的作用[5],增加混凝土拌合物流动性,可明显改善混凝土的抗冻性,但是混凝土的抗压强度随着含气量的增加而降低。

由图2可见,再生混凝土早期抗压强度随因素A(矿粉)掺量的增加而提高,当掺量为30%时取得最大值,随因素B(粉煤灰)掺量增加抗压强度降低,28 d抗压强度随因素C(引气剂)掺量增加降低,因素D(聚丙烯纤维)掺量对抗压强度增强效果不明显,因素E(再生粗骨料)也是影响抗压强度的重要因素之一,表现为总体上呈下降趋势。因为再生粗骨料表面旧砂浆与新砂浆之间的粘结是应力薄弱区,而再生粗骨料在加工过程中遭受到了损伤破坏,从而导致再生混凝土的强度随着再生骨料掺量的增加而降低。粉煤灰再生混凝土存在早期强度较低的问题,因为粉煤灰颗粒对水泥中各种矿物质的早期水化速度有明显影响,粉煤灰颗粒具有吸附Ca2+的作用,从而减缓了C-S-H的结晶与成核,进而阻碍了早期的水化进程。矿渣粉等量取代水泥后可显著改善粉煤灰再生混凝土的早期强度,矿渣粉作用于混凝土的主要作用机理有微集料效应、微晶核效应、火山灰效应[6,7],因为矿渣粉颗粒粒径要远小于粉煤灰颗粒,在粉煤灰再生混凝土中掺入矿渣粉,由于矿渣粉颗粒和粉煤灰之间良好的“叠加效应”可以更好地改善再生混凝土中各集料之间结构连接,同时起到填充作用,使其内部结构更加致密,使粉煤灰再生混凝土的强度得到改善。粉煤灰再生混凝土与普通混凝土一样,后期强度发展较快,这是由于在中后期随着火山灰反应的继续和水化反应的进行,矿渣粉和粉煤灰参与反应也相应越充分,矿渣粉的化学潜能得到较好地释放,可促进粉煤灰再生混凝土中后期强度的发展。

由图3可见,再生混凝土90 d抗压强度随各因素掺量的变化趋势,因素B粉煤灰掺量对再生混凝土的后期抗压强度影响发生了变化,即再生混凝土后期抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而提高,其余几种因素在90 d龄期时,对抗压强度的影响趋势与28 d时抗压强度变化趋势相同。

由图4可知,再生混凝土28 d劈拉强度随着因素A(矿粉)掺量的增加呈线性增加趋势,在矿粉掺量为30%时劈拉强度取得最大值;随因素B(粉煤灰)掺量增加而呈线性降低;因素C(引气剂)是影响再生混凝土劈拉强度的重要因素,其掺量的增加引起的劈拉强度下降较为明显;因素D(聚丙烯纤维)掺量增加劈拉强度略有提高;随因素E(再生粗骨料)掺量增加劈拉强度降低,在再生粗骨料掺量70%时,劈拉强度略有提高。

综上所述,满足再生粗骨料混凝土具有良好和易性、抗压强度和劈拉强度要求的最佳组合为A4B4C3D1E2。

3 结语

(1)满足再生粗骨料混凝土良好和易性、抗压强度和劈拉强度要求的最佳正交组合为A4B4C3D1E2;粉煤灰和矿渣粉是影响再生混凝土基本力学性能的重要因素。

(2)再生混凝土中粉煤灰超量取代水泥,其28 d抗压和劈拉强度与不掺粉煤灰相比,分别降低2.6%~8.8%和0.6%~4.7%,28 d抗压强度与90 d抗压强度比较增长幅度分别为26%、35%、37%、49%,再生混凝土后期强度随粉煤灰掺量增加而增大,当掺量为30%时增幅最大;再生混凝土中掺入矿粉等量取代水泥,28 d抗压强度和劈拉强度分别提高4.9%~8.1%和0.4%~4.6%,矿粉可增强再生混凝土抗压强度和劈拉强度,改善再生混凝土早期强度低的缺点。

(3)再生混凝土强度随再生粗骨料掺量增加而降低;掺入引气剂会降低再生混凝土的抗压强度,相对粉煤灰和矿粉,影响并不十分明显,对再生混凝土劈拉强度的降低作用显著;聚丙烯纤维对再生混凝土抗压强度影响较小,但对劈拉强度有着补强作用。

摘要：用正交分析法分析矿渣粉、粉煤灰、引气剂、聚丙烯纤维和再生粗骨料5个因素对再生混凝土抗压和劈拉强度的影响,得出再生混凝土的最佳配合比。试验表明:粉煤灰和矿渣粉是影响再生混凝土力学性能的主要因素;随着粉煤灰掺量增加,再生混凝土28 d抗压强度和劈拉强度分别降低2.6%～8.8%和0.6%～4.7%,粉煤灰掺量30%的再生混凝土90 d抗压强度比28 d提高了49%;再生混凝土的强度随着矿渣粉掺量的增加呈增大趋势,抗压强度增幅为4.9%～8.1%,劈拉强度增幅为0.4%～4.6%。

关键词：再生混凝土,强度,正交试验

参考文献

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[6]蒋家奋.矿渣微粉在水泥混凝土中应用的概述[J].混凝土与水泥制品,2002(3):3-6.

再生混凝土力学性能 第9篇

1.1 能谱分析原理

当用一定能量的电子束、X射线或紫外光作用于试样, 其表面原子不同能级的电子将激发成自由电子。这些电子带有试样表面的信息, 也具有特征能量。收集这些电子并整理和记录它们的能量分布, 就是电子能谱分析。以X射线为激发源时称为X光电子能谱 (XPS) 。XPS对化学分析最为有用, 故又叫做化学分析用电子能谱法 (ESCA) , 可用于鉴别试样表面的组成与结构。若以紫外光作为激发源时只能激发原子、分子的价电子, 所获得的能谱称为紫外光电子能谱 (UPS) , 可用来研究试样表面的成分、结构及其化学价态[1,2,3,4,5]。

1.2 温拌剂的能谱分析

为全面分析温拌剂的改性机理, 本文采用X射线光电子能谱 (XPS) 方法对温拌剂进行电镜扫描及能谱分析。试验仪器为美国PE公司的PHI5400ESCASYSTEM X射线光电子能谱仪。采用Mg靶, Ka=1 253.6 e V, 功率250 W, 电压15 k V。采用XPS分析是基于法赛温拌剂在沥青中的分布必须是均匀的这一假设, 这样表面分析的结果才能代表温拌沥青的整体性质。由于本仪器不适于做液体样品, 故本次分析样品为法赛温拌剂原样、SBS改性沥青+3%法赛, 其扫描结果如图1、图2所示, 2种样品元素组成分别如表1、表2所示。

从图1、图2和表1、表2可以看出, 法赛温拌剂中含有极性较高的;C<O键, 和沥青反应后;C<O键变化不大, 其降低沥青黏度的作用机理如下:

(1) 温拌剂分子中含有的部分基团;C<O, 其极性高于芳香烃的苯基, 可以借助较强的形成氢键的能力和渗透、分散作用进入胶质和沥青质片状分子之间, 部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体, 形成片状分子无规堆砌、结构比较松散、有序程度较低、空间延伸度不大、有温拌剂分子参与 (形成新的氢键) 的聚集体, 剩余的平面重叠堆砌聚集体包含的胶质、沥青质分子数目减少。沥青的胶团体系中因氢键缔合及配位络合物形成等作用使胶质、沥青质分子间的芳香片相互重叠聚集在一起, 形成沥青质“粒子”。在这种粒子中, 以沥青质大分子为核心, 胶质小分子“吸附”于其上, 形成沥青质粒子的包覆层或溶剂化层。

(2) 温拌剂分子结构中的基团与胶质、沥青质之间形成更强的氢键, 从而拆散平面重叠堆砌而成的聚集体, 使沥青中的大分子结构由较高层次向较低层次转化, 同时释放出胶团结构中所包裹的饱和成分。这就会引起沥青胶团体系的分散度增加, 结构尺寸减小, 分散相体积减少, 连续相体积增加, 从而降低沥青的黏度。

(3) 在沥青胶体体系中, 沥青质分子形成的大分子结构处在胶束中心, 其表面吸附有大量的分子量较大、芳香性较强的分散介质。温拌剂分子结构中含有一定长度的烷基长链, 当温拌剂分子中的极性基团与胶质或沥青质芳香片侧面的等极性基团形成氢键时, 温拌剂的长链烷基舒展地露类在芳香片外侧, 形成温拌剂溶剂化层, 起屏蔽作用, 使沥青质聚集体的外围形成一个非极性的环境, 防止胶质或沥青质芳香片重新聚集。沥青中其它的芳香分物质也将在沥青中均匀分布, 而不会在沥青质聚集体周围堆积, 粒子的空间延展度大大减小。可见, 沥青质芳香片的溶剂化层由胶质分子转化为温拌剂分子时, 可以防止芳香片的重新聚集, 减小聚集体的尺寸, 从而起到降黏的作用。

2 温拌剂的适宜掺量分析

温拌沥青混合料的拌和及碾压温度介于热拌沥青混合料和冷拌沥青混合料之间, 与热拌沥青混合料相比较, 温拌沥青混合料的拌和温度及摊铺温度可显著降低, 同时其性能又可得到很好的保持[6,7,8,9,10]。

2.1 温拌添加剂的适宜掺量

有机添加剂法赛主要是通过降低沥青在高温时黏度, 降低沥青混合料摊铺和碾压温度, 其适宜掺量可以用不同掺量有机添加剂的沥青胶结料的技术性质进行比较获得。法赛温拌剂的室内试验掺量为2% ~6% (掺量为沥青用量的百分比, 外掺法, 下同) , 温拌剂的技术指标见表3。

根据江苏地区多年来的使用情况, 结合以后的发展, 本次试验主要选取有代表性的2种沥青, 70#道路石油沥青和SBS改性沥青的性能指标见表4。

掺量为2% ~6%法赛的70#道路石油沥青和SBS改性沥青的性能指标见表5。

由表5可知, 针入度、延度曲线在法赛温拌剂3%掺量时有明显的拐点, 老化后沥青的15 ℃延度在3%掺量达到最大值, 表明沥青耐久性在3%掺量的情况下达到最好;在法赛温拌剂掺量3%时的软化点比基质沥青增加46.3%, 大幅度提高沥青的软化点, 达到规范对改性沥青的软化点要求。综合以上因素, 针对70#沥青法赛温拌剂的最佳掺量确定为3%。SBS改性沥青法赛温拌剂的最佳掺量也有相似结果。

2.2 添加方式的影响

温拌添加剂施工时的添加方式总体上可分为预先投到沥青罐中和生产时投到混合料拌缸中2种方式, 为比较这2种添加方式对沥青胶结料性能的影响, 对温拌添加剂添加方式进行了室内模拟试验。试验方法是比较温拌添加剂添加到SBS改性沥青在170 ℃保温1 h和24 h后主要技术指标变化情况, 试验结果见表6。

从表6可以看出, 添加法赛温拌剂后改性沥青针入度较原样沥青减小, 软化点增加, 黏度降低, 延度降低。随着170 ℃下保温时间的延长, 沥青延度有了显著的下降, 其它指标变化则相对较小。由此可以看出, 法赛温拌剂会降低沥青的低温性能, 这种情况会随着沥青高温保存时间的延长而逐渐明显, 经过分析, 温拌剂的添加方式不能在使用前投放到改性沥青中, 否则会对沥青混合料的低温性能产生不利影响。

综上, 温拌剂添加方式为:添加集料的同时将固体温拌剂投入拌锅搅拌均匀, 尽量采用自动称量添加设备, 也可以采用人工投放方式, 但用量必须控制准确, 固体温拌剂掺量为沥青用量的3% (外掺法, 质量比) 。

3 再生剂的适宜掺量分析

把不同旧料新料比例转化为旧沥青和外加新沥青的比例, 进行沥青胶结料的针入度、软化点及延度试验[11]。从旧料1 (用于Sup13配合比) 提取出的沥青记为沥青1, 从旧料2 (用于Sup20配合比) 提取出的沥青记为沥青2, 试验结果见表7。

分别选用3%、5%和8%的再生剂掺量 (占旧沥青用量) , 测定旧沥青+新沥青和旧沥青+新沥青+再生剂的三大技术指标 (见表8) , 从而确定出再生剂最佳掺量。沥青混合料再生前后DSR和BBR试验结果见表9、表10。

注:Sup13沥青胶结料再生新料采用SBS改性沥青;Sup20沥青胶结料再生新料采用70#道路石油沥青

从表7可以看出, 老化后的旧沥青1和旧沥青2的针入度均大于20, 故2种老化沥青均可再利用。从表8可看出, 不掺加再生剂时, 旧料掺量为20%、25%和30%时的沥青胶结料三大指标均能满足要求;旧料掺量为40%时, SBS的延度不满足要求, 而再生剂掺量≥3%时, 沥青胶结料三大指标均能满足要求;再生剂掺量为8%、旧料掺量为50%时的沥青胶结料三大指标均能满足要求。从表9、表10可看出, 不掺加再生剂时, 旧料掺量为20%、25%和30%时的车辙因子和疲劳因子均能满足要求;旧料掺量为40%时, 70#沥青劲度模量不满足要求, 而再生剂掺量≥3%时, DSR和BBR指标都满足要求。

根据以上数据, 再生剂的掺量需要根据沥青的老化程度通过试验来确定, 一般RAP用量为40%时, 再生剂掺量为3%。

再生剂添加方式为:待旧料与新集料、温拌剂干拌后, 在主拌缸入口处喷入再生剂, 尽量采用自动称量添加设备, 用量必须控制准确。

注:新沥青为70#道路石油沥青。

注:新沥青为70#道路石油沥青。

4 结论

(1) 法赛温拌剂与基质沥青70#道路石油沥青和SBS改性沥青的配伍性和相容性较好。

(2) 通过沥青软化点、延度、针入度和黏度值初步确定法赛的最佳掺量为沥青量的3%。

(3) 再生剂的掺量需要根据沥青的老化程度通过试验来确定, 一般RAP用量30%时, 可以不掺加再生剂;用量为大于40%时, 再生剂掺量为3%。

(4) 温拌剂和再生剂在添加集料的同时投入拌锅搅拌均匀, 尽量采用自动称量添加设备, 也可以采用人工投放方式, 但用量必须控制准确。

参考文献

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再生混凝土力学性能 第10篇

将废弃的混凝土骨料回收并经破碎、分级处理后,作为再生骨料生产再生混凝土用于新建建筑物中,经过证实是可行的,解决了不少因废弃混凝土产生的问题。如果再生骨料可以用于空心砌块,那样可以使得再生骨料的利用率大大的提高,可以带来更高的社会、经济和环保效益,对社会的可持续发展具有重大意义。目前,国内对再生混凝土空心砌块砌体结构和构件性能方面的研究相对较少,而再生混凝土空心砌块砌体基本力学性能的研究对于再生混凝土空心砌块砌体的推广运用具有重要意义[1]。本文主要对再生混凝土砌块砌体的抗剪和抗压等基本力学性能进行试验研究,并对抗压承载力计算提出了初步的建议。

1 再生混凝土空心砌块的配制

本次试验再生骨料的设计掺量为75%,试验的预配制混凝土等级为C20,再生混凝土配合比见表1。

试验所用砌块尺寸为190 mm×190 mm×390 mm。将试件放入温度为(20±2)℃、相对湿度大于95%的标准室中养护28d后进行抗压试验,试验结果见表2。

2 再生混凝土空心砌块砌体的抗剪试验

2.1 抗剪试验设计及步骤

抗剪标准试件如图1所示,3种砂浆制作2组试件,每组6件。再生混凝土砌块实测抗压强度平均值为8.6 MPa。在进行抗剪试件制作时,每种型号砂浆制作砂浆试块2组,每组3块,与试件同条件养护,用来进行砂浆试块抗压试验,A组、B组、C组砂浆立方体抗压强度分别为3.74、5.48、6.50 MPa,平均值为5.24 MPa。试验数据显示,砂浆强度偏低,主要是由于试件同条件在现场养护,而且冬季施工质量比较差的缘故。

再生混凝土抗剪试验采用由千斤顶、3 t传感器和应变计组成的加荷系统,匀速连续加荷,避免冲击,加荷速度按试件在1~8 min内破坏进行控制。当有1个受剪面被剪坏即认为试件破坏,并记录破坏荷载值和试件破坏特征。

试验时,在砌块承压处垫2 cm厚的钢板,钢板尺寸和砌块的端面尺寸相同。砌块下面加滚轴小车,以减少摩擦对试验的影响。千斤顶的作用点位于中间砌块的端面中心[2]。

2.2 抗剪试验结果(见表3)

再生混凝土空心砌块砌体达到受剪承载力极限时,受剪面发生突然破坏,且为试件上层的通缝剪坏。砌块强度对砌体通缝抗剪强度影响不大,提高砂浆强度将增大砌体抗剪强度。从表3可以看出,试验结果有一定离散性,这是由砌体的材料特性决定的,但同类砂浆条件下的平均值离散性不大。

3 再生混凝土空心砌块砌体抗压试验

3.1 抗压试验设计及步骤

由于抗压试件和抗剪试件同批制作,故抗压试件砂浆强度与抗剪试件砂浆强度相同。每种编号砂浆各制作抗压试件9件。抗压标准试件如图2所示。试验加载时,每级荷载为预估破坏荷载值的10%,并应在1~1.5 min内均匀加完;恒荷1~2 min后施加下一级荷载。加荷至预估破坏荷载值的80%后,按原定加荷速度连续加荷,直至试件破坏。当试件裂缝急剧扩展和增多,试验机的测力计指针明显回退时,定为该试件丧失承载能力而达到破坏状态,其最大荷载读数应为该试件破坏荷载值[3]。

3.2 抗压试验结果(见表4)

由表4可以看出,所有试件的初裂荷载在极限荷载的40%~70%,和一般混凝土砌块的开裂情况一致。从表4中还可以看出,试验结果有一定离散性,按GB 50003—2001《砌体结构设计规范》计算的结果较试验值很接近。

4 试验结果分析

4.1 砌体抗剪试验结果分析

根据GB 50003—2001,砌体抗剪强度平均值采用式(1)计算:

计算结果见表5。

用表5试验得出的砌体抗剪强度平均值作为砌体抗剪强度,与砌体抗剪强度计算平均值进行比较,发现偏小。

将上述试验值代入式(1)中,可以得到对应的k5计算值,结果见表6。

通过计算,最后得到k5=0.043,与GB 50003—2001中混凝土砌块的k5=0.069相比偏小,这可能是冬季施工及砂浆强度偏低所致。

4.2 砌体抗压强度分析

GB 50003—2001中采用的砌体抗压强度的计算公式见式(2):

将上述试验值代入式(2)中,此处考虑α的取值与GB50003—2001中混凝土小型空心砌块的相同(为0.9),砌体抗压强度修正系数k2取1.0。计算结果见表7。

从表7可知,通过计算k1=0.506,该数值较规范值偏大,因此,GB 50003—2001中的轴心抗压强度平均值的计算公式可以用于再生混凝土的抗压计算[4]。

5 结语

(1)再生混凝土空心砌块砌体达受剪承载力极限时,受剪面发生突然破坏,且为试件上层的通缝剪坏。砌块强度对砌体通缝抗剪强度影响不大,提高砂浆强度将增大砌体抗剪强度。

(2)再生混凝土空心砌块砌体抗剪强度低于普通混凝土空心砌块砌体抗剪强度,具体计算公式尚需大量抗剪试验验证。

(3)再生混凝土空心砌块砌体的受压、破坏情况和普通空心混凝土空心砌块砌体的受压、破坏情况基本相同。

(4)再生混凝土空心砌块砌体的抗压强度可以参照GB50003—2001《砌体结构设计规范》中给出的普通混凝土空心砌块砌体轴心抗压强度计算公式进行计算。

参考文献

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再生混凝土应用现状和存在问题分析 第11篇

关键词：再生混凝土；应用现状；问题；分析

从现如今的建筑工程中可以看出，混凝土材料是不可缺少的材料类型。主要是由于混凝土材料的基本特点是其他材料没有的。而且随着社会发展的不断加快，很多很多建筑物都被拆除，从这些建筑中产生很多废弃的混凝土材料，这些混凝土块的作用也比较突出。所以说可以进行重新应用。如果应用方式不当就会造成严重的环境问题，成为影响城市形象的重要因素。因此，对废弃的混凝土材料进行合理地应用不仅具有一定的经济价值，同时还有一定的生态价值。

1、再生混凝土的研究现状

所谓的再生混凝土就是将一些原本废弃的混凝土材料进行破碎和清洗，然后按照科学的比例制成再生骨料的形式，使其能够代替天然骨料在建筑工程中进行应用，人们将这种混凝土结构称为再生混凝土。

对废弃混凝土结构进行应用最早出现在二战时期，西方的一些发达国家就对再生混凝土材料的性能和应用可行性进行研究，并且在工程中得以应用。而且这种研究受到了国际可持续发展研究结构的充分认可，发达国家在对混凝土材料进行应用的过程中，不仅速度相对加快，而且还逐渐以立法的形式来对再生混凝土材料的研究推向高潮。

1.1国外研究和应用情况

从国外的研究中可以看出，日本是相对比较典型的国家。在日本的一些城市中可以看到废弃混凝土的加工厂，在研究的过程中主要是对再生混凝土的吸水性以及强度等因素进行研究。在美国，为了对再生混凝土的研究工程进行鼓励，政府加大了对研究工作的投资力度。事实证明，对再生混凝土结构进行应用，不仅可以减少对城市环境的污染程度，还可以提升混凝土材料的利用率。

德国、比利时和荷兰都是不得不提到的国家。不同的国家都形成了不同的研究成果。在将再生混凝土和天然骨料混凝土进行对比的过程中，对再生混凝土的稳定性，收缩性等方面进行了深入研究，还对混凝土的弹性模量进行细致地分析。可见，国外一些国家的研究范围相对较广，我国应该积极借鉴。

1.2国内研究和应用的现状

从我国的研究范围和研究力度上看，不仅起步晚，而且成果明显不如发达国家。通过相关的实验表明，我国一些混凝土骨料的吸水量相对较大，因此，在实际的研究中也加强了对再生混凝土优化的力度。但是由于缺乏系统性和完整性的规范和体系，最终研究工作一直停滯不前。国内也出现了很多混凝土回收的例子，而且不同的城市都进行了不同程度的尝试。我国的再生混凝土研究还具有一定的发展空间。

2、再生混凝土存在的问题

从混凝土材料的应用和配制的过程中可以看出，骨料是相对比较重要的材料类型。不仅对混凝土的骨架的稳定性产生严重的影响，而且还决定着混凝土本身的工作性和力学性。对于再生混凝土来说，其本身的空隙相对较高，吸水性强，这和普通的混凝土骨料之间存在着一定的差别，在其应用的过程中存在的问题比较严重。

2.1强度问题

由于再生骨料的来源是原本废弃的混凝土，因此，其本身会出现一定的裂缝现象，骨料的强度也会受到严重的影响。由于混凝土碎块的成分比较复杂，所以混凝土的强度也就不同。往往混凝土表面会出现严重的碳化现象。混凝土骨料在经过腐蚀侵蚀之后，内部会变得酥软，强度明显下降。一般情况下，混凝土骨料的强度相对较低，应用情况相对比较复杂。现阶段，我国的再生骨料混凝土主要是用来对中档或者是低挡的混凝土来进行配制。要想提升混凝土的强度，就应该不断增强骨料的强化作用。在此过程中，不可避免地要进行机械和溶液的处理。在机械处理的过程中，其主要的目的就是要去除混凝土骨料表面的水泥砂浆等成分。相关的实验和研究表明，如果再生混凝土骨料经过球磨机活化之后，必然会提升自身的质量。而且，再生骨料的压碎指标明显降低，可以在钢筋混凝土构件中得以高效的应用。

溶液处理的复杂程度相对较高，需要经过酸液和其他的化学浆液的清理之后，再对骨料进行浸泡，待其完全干燥之后就可以进行高效地处理。另外，还应该对可再生骨料的结构进行优化，提升其密集程度，提升骨料的稳定性和坚实程度。

2.2收缩率大问题

由于可再生混凝土材料颗粒中的棱角相对较多，其表面比较粗糙，在很大程度上包含水泥砂浆在其中。所以说，孔隙必然较大。严重的还会出现尺寸相对较大的裂缝。这种再生骨料和天然骨料相比，其吸水性和吸水速度都比较大，而且在砂率和再生骨料的含量等方面也存在着一定的差异。砂浆量岷县增加，吸水率也在不断增加。在实际的配置过程中，混凝土土地的干缩程度明显增加，应该加强对骨料，水泥品种以及养护方式的重视，减少再生混凝土的收缩率。

2.3耐久性

由于再生骨料孔隙率较高，吸水率大，再生混凝土抗渗性能较相同配合比的普通混凝土差，氯离子的渗透性也差。对于再生混凝土的抗冻融性的实验结果差异较大，有比普通混凝土抗冻融性差的结果，造成实验研究结果差别较大的原因可能是由于再生骨料的来源和性能的差异较大。

2.4变异系数

基于实验室得出的再生混凝土抗压强度的变化系数与普通混凝土相差不大，一般也在2%～7%之间，但实验中采用的再生骨料来源均较为单一，质量相对均匀，而对于实际工程中来源、性能不同的再生骨料，因其本身性能随机和变异性较大会使再生混凝土抗压强度的变异性大幅增加。

3、总结

总而言之，世界各国都在利用拆毁的混凝土废弃物，在重建工程中用作再生骨料，有效地节约天然资源的优质骨料，这对于节省能源和资源、保护生态环境具有重要意义。

参考文献：

[1]谢玲君，翟爱良，翟文举，王纯合，季昌良.影响烧结砖瓦再生骨料混凝土强度主要因素的试验研究[J].混凝土.2012（05）

[2]寇光钦.浅议我国建筑垃圾现状及再生利用研究[J].科技致富向导.2012（15）

[3]古松，雷挺，陶俊林.再生混凝土配合比设计及早期强度试验研究[J].工业建筑.2012（04）

再生混凝土力学性能 第12篇

关键词：废砖再生混凝土,组合墙体,构造柱,竖向受压,极限承载力

0 前言

随着城市建设不断加快,建筑垃圾的产生量也在不断增加,如何利用废弃混凝土和废砖等建筑垃圾已成为各国研究的热点[1]。将废弃混凝土和废砖经过粉碎、分拣和筛分后,作为再生资源加以利用,可保护环境,实现资源的可持续利用。目前,国内外学者和科研人员对再生混凝土材料性能的研究较多,而对废砖再生混凝土结构或构件方面的研究较少。通过对废砖再生混凝土组合墙体在竖向荷载作用下的受力特点、变形特征、破坏形态等力学性能试验研究,分析了墙体在竖向荷载作用下的承载能力,提出了单片墙体竖向承载力的计算公式,为废砖再生混凝土墙体在工程中的应用提供参考依据。

1 试验方法

1.1 试件概述

水泥:PC32.5复合硅酸盐水泥。细骨料:土木工程学院建筑材料试验室废弃的混凝土,采用小型锷式破碎机进行破碎,筛选直径5 mm以下的骨料。粗骨料:土木工程学院实训基地废弃的砖混结构拆除后回收的建筑垃圾,经过破碎、分拣,粒径范围5~75 mm。废砖再生混凝土的组成性能为:水灰比0.7,砂率45%,水185 kg/m3,水泥264 kg,细骨料(废混凝土)624kg,粗骨料(废砖)762 kg。墙体为废砖再生混凝土组合墙体,编号为W-1和W-2,墙体尺寸均为2000 mm×2240 mm;木梁及构造柱采用普通混凝土,截面尺寸为180 mm×180 mm,配置4C12钢筋;测得木梁和柱、墙板的立方体试块的抗压强度平均值分别为20.85 MPa、10.26 MPa。

1.2 测试内容及仪表布置

仪表布置见图1,测试内容为废砖再生混凝土组合墙体在轴心压力作用下的位移和墙体各点应变;分析墙体的破坏特征、应力应变关系。

1.3 试验方法

采用多个油压千斤顶同步加载,为了使试件承受均布荷载,千斤顶下设置了大工字木梁和高强立方体试块,每次加载量约为预计破坏荷载的10%左右,加载装置见图2。

2 试验结果分析

2.1 应变试验结果及分析

理论上讲,平截面变形假定只适用于连续匀质弹性材料的构件,钢筋混凝土构件也符合平截面假定[2]。废砖再生混凝土组合墙体是否也符合平截面假定?本试验考虑轴压墙体在不出现横向裂缝的情况下,对墙体进行了较小标距范围的应变实测。

废砖再生混凝土组合墙体不同部位(墙体顶部、中部、底部)在不同等级荷载下的各点实测应变值见图3。

由图3可以看出,试件在受力过程中,即使是小标距应变量测也是基本符合平截面假定的。

2.2 破坏形态及受压过程中的荷载位移曲线分析

墙体的荷载-位移曲线见图4,破坏形态及裂缝见图5、图6。

从图4可以看出,与普通混凝土组合墙体破坏规律相同,废砖再生混凝土组合墙体,也具有明显的弹性阶段、带裂缝工作阶段和破坏阶段。初期荷载位移曲线基本为线性变化,墙体处于弹性工作阶段;荷载增大时,墙板中开始出现裂缝,荷载位移曲线斜率变小,随着荷载的增加,墙板中的裂缝不断变密,框架混凝土中也开始出现裂缝;墙体的刚度降低,变形明显加快,荷载继续增大,墙体破坏。

从图5、图6可以看出,废砖再生混凝土组合墙体的生产、施工可以参照普通混凝土组合墙体执行。

2.3 受压试验结果

砌体组合墙体内的主拉应力迹线见图7,竖向压应力的分布见图8。

从图7、图8可以看出,在竖向均布荷载作用下,废砖混凝土组合墙体与砌体组合墙体的特点大致相同。

(1)构造柱墙体的主压应力迹线向构造柱方向扩散[3];试验结果与其相符,墙体内水平拉应力均很小;靠近构造柱与圈梁的墙体处于双向受压应力状态。

(2)墙体顶部、中部和底部截面上的竖向压应力为上部大、下部小,它沿墙体水平方向是中间大、两端小,应力峰值位于墙体上部跨中处。

(3)构造柱水平截面上的竖向应力呈线性分布,竖向压应力上部截面小、下部截面大。

(4)组合墙体受压时,构造柱与圈梁形成“弱框架”,约束墙体的横向变形,从而间接提高了墙体的受压承载力[4]。再生混凝土墙体和构造柱具有良好的整体性能。

2.4 组合墙体的受压承载力

对砖砌体和钢筋混凝土构造柱组合墙体的轴心受压承载力计算,国内科研人员提出不同的计算方法,本文采用较有代表性的由湖南大学提出的砌体组合墙体的计算方法[5]:

式中:N——组合墙体的轴向受压承载力,k N;

φcom——组合墙体稳定系数,可按文献[4]表6-2,

η——强度系数;

L——沿墙长方向构造柱的间距,m;

bc——沿墙长方向构造柱的宽度,m;

A——废砖再生混凝土墙的截面面积,mm2;

Ac——构造柱的截面面积,mm2;

A's——受压钢筋的截面面积,mm2;

f——废砖再生混凝土的抗压强度,MPa;

fc——构造柱中混凝土的抗压强度,MPa;

f'y——钢筋的抗压强度设计值,MPa。

废砖再生混凝土组合墙体的试验值与理论值见表1。

从表1可以看出,采用砌体组合墙体计算方法计算废砖再生混凝土组合墙体的极限承载力与试验值吻合较好,再生混凝土组合墙体的极限承载力计算可以参照砌体组合墙体计算,再生混凝土组合墙体的设计可参照砌体组合墙体执行。

3 结论

(1)墙体在受力过程中截面变化基本符合平截面假定。

(2)在轴向压力作用下,墙体破坏表现为明显脆性破坏。

(3)废砖再生混凝土组合墙体的极限承载力的计算可参照砌体组合墙的极限承载力计算方法。

(4)废砖再生废砖混凝土组合墙体的生产、设计和施工可以参照砌体组合墙板执行。

参考文献

[1]肖建庄,李佳彬,兰阳.再生混凝土研究最新进展与评述[J].混凝土,2003(10):17-20.

[2]孙恒军,周广强,程才渊.混凝土小砌块配筋砌体墙片受压性能试验研究[J].山东建筑大学学报,2006,21(4):317-320.

[3]施楚贤.砌体结构理论与设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003:198-202.

[4]张立人,施楚贤.钢筋混凝土圈梁与构造柱在垂直荷载作用下承载力的实验研究[J].湘潭矿业学院学报,1993,8(3):64-68.