下载文档原格式
浅谈再生混凝土配合比设计及强度试验研究摘要: 对华东地区再生骨料的基本性质进行检测，采用自由水灰比方法进行再生混凝土配合比设计，讨论不同水灰比对抗压强度的影响，建议净水灰比取 0. 4。
通过对 90 组再生混凝土不同龄期的抗压强度分析，回归不同取代率再生混凝土的强度换算公式，公式计算结果与试验结果符合良好，为该地区再生混凝土工程应用和结构早龄期强度推算提供强度指标。
关键词: 再生混凝土; 抗压强度; 水灰比; 强度换算中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：利用废弃混凝土经破碎处理后形成再生骨料制作而成的混凝土称为再生骨料混凝土。
由于其可以有效地处理城市发展过程中产生的建筑固体废弃物，减少对天然砂石等自然资源的需求，减轻环境的破坏和污染，因此对废弃混凝土的再生利用在国外得到广泛重视，我国在近几年也有很多学者对此开展了相关研究。
实际工程中受工期等条件限制，需要加快施工进度并准确预测混凝土不同龄期时的强度值，对于不同混凝土的强度增长规律研究提出了较高要求。
再生混凝土由于再生骨料来源广泛，受废弃混凝土龄期、原始强度、使用环境、产地等因素影响较大，各地区生产出的再生混凝土会存在较明显的性能差异。
1 再生骨料基本性能再生骨料由某工程废弃混凝土块经腭式破碎机破碎筛分后制成粒径为 5 ～ 20 mm 自然级配的粗骨料。
参考 jgj 52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》，分别测得再生粗骨料的级配、含水率、吸水率、压碎指标等，结果见表 1。
试验所用砂为天然河砂，属中砂; 水泥为 32. 5 级复合硅酸盐水泥; 拌合水为普通自来水。
2 再生混凝土配合比设计2. 1 配合比设计方法国内外对于再生混凝土配合比设计方法大致有几种思路。
一种是考虑到再生骨料的高吸水率特性，采用骨料预吸水工艺，将拌制混凝土的用水量分别按不考虑吸水的总用水量和扣除骨料吸水消耗的净用水量，计算与之相对应的总水灰比和净水灰比( 净用水量这部分水主要对水泥水化和流动性起作用，总用水量则是包括再生骨料吸水在内的混凝土总用水量) ，来分别探讨更合理的经验公式表达式。
·99·粉煤灰对再生混凝土力学性能影响的试验研究苏彩丽1，2 邢晓飞1，2（1.开封大学，河南 开封 475004；2.开封市建筑固体废弃物再生利用技术重点试验室，河南 开封 475004）随着城市建设发展，拆除旧建筑物出现大量建筑垃圾，建筑垃圾资源化利用问题受到广泛关注。
粉煤灰是一种固体工业废弃物，常作为一种矿物掺和料加入混凝土拌合料中。
粉煤灰具有良好活性，表面呈圆球状，细度相对水泥较小，能够填充到水泥颗粒之间，提高水泥颗粒密实度，具有一定的级配作用。
加入粉煤灰能改变混凝土强度、和易性等性能。
本文通过试验方法，筛选破碎的建筑垃圾作为骨料，掺入粉煤灰，研究再生骨料混凝土强度等性能，为建筑垃圾资源化利用提供参考。
1 试验方案1.1 原材料1.1.1 水泥水泥采用开封市孟电P ·O42.5R 普通硅酸盐水泥，相关技术性质见表1。
表1 水泥技术性质安定性抗折强度（MPa）抗压强度（MPa）比表面积标准稠度3d28d 3d 28d （cm 3/g）（%）合格5.688.7826.750.23 87427.951.1.2 粉煤灰开封市火电厂生产的Ⅱ级粉煤灰密度为2.34g/cm 3，比表面积为5 124cm 3/g。
1.1.3 再生骨料破碎、筛选开封市建筑垃圾，最终选用粒径级配5~10mm 粒径作为再生骨料。
相关技术参数见表2。
表2 再生骨料技术性质粒径（mm）表观密度（kg/m 3）质量吸水率（24h）（%）空隙率（%）5~102 5745.8443.741.2 强化处理再生骨料再生骨料具有棱角多、外围包裹一层水泥砂浆、有较多内部裂纹、强度较低等特点。
本研究中，强化骨料主要运用水泥浆涂覆法。
该方法首先制备水灰比为2∶1的水泥净浆，将水泥浆涂覆在破碎、筛选好的再生骨料表面，充分搅拌后，每颗再生骨料表面都会有一层水泥浆薄层。
此时，将再生骨料放入试验盘中，自然风干，24h 后再进行混凝土拌和与试验。
再生混凝土力学性能试验研究随着建筑行业绿色环保发展要求的日益提升，再生混凝土作为新一代建筑材料在建筑行业中受到越来越多的重视,并取得了良好的发展。
再生混凝土是一种由再生砂、粉煤灰、矿渣、矿灰和细水泥等组成的新型混凝土。
与传统的混凝土相比，再生混凝土具有更佳的绿色环保、质量可靠和经济性的特点，是一种具有良好发展前景的建筑材料。
然而，再生混凝土具有较低的力学性能，并且受环境温度和湿度的影响较大，因此研究其力学性能非常必要且具有重要意义。
针对再生混凝土的力学性能，本研究根据国家规定，通过试验研究其力学性能，以研究是否符合国家相关规定的要求。
为了更加准确的研究其力学性能，使用了标准试件进行力学性能的试验，包括抗压强度、抗折强度和抗弯强度等。
试验结果表明，再生混凝土的抗压强度平均值为15.4MPa，抗折强度平均值为2.3MPa，抗弯强度平均值为17.5MPa，均大于国家规定的要求值。
考虑到试件厚度、施工厚度、湿度、气候等影响，各项指标仍有较大的变化。
另外，研究还提出相关对策，以提高再生混凝土的力学性能，如添加合理的添加剂，改变混凝土的配合比，降低影响再生混凝土力学性能的气候条件，进行有效的验收管理等。
同时，本文还基于现有的再生混凝土力学性能研究结果，对再生混凝土的应用范围进行了分析，指出其可以广泛应用于建筑行业，如加气混凝土、砌块、面层混凝土等。
经过上述研究，再生混凝土具有较高的力学性能，并可大大减少建筑行业对环境的污染。
但是还应不断改进其力学性能，拓展其应用范围，以应对未来建筑行业的发展要求。
综上所述，本次研究为再生混凝土的力学性能的研究奠定了基础，以促进建筑行业的绿色环保发展，使其成为一种可持续发展的建筑材料，为未来全面发展和繁荣做出贡献。
粉煤灰再生混凝土的试验研究
粉煤灰再生混凝土（RCC）是一种利用废弃煤烟灰作为主要原料而制造的新型绿色混凝土。
自20世纪90年代以来，这种混凝土一直备受关注，并被认为是一种新型的绿色建筑材料。
粉煤灰再生混凝土研究在物理性能、力学性能、抗震性能、耐久性能、本构和表面质量等方面都进行了研究，以了解其特性和使用范围及优缺点。
首先，在物理性能方面，对粉煤灰再生混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗剪强度等参数进行了测试。
研究结果表明，随着粉煤灰比例的增加，粉煤灰再生混凝土的密度有所下降，而其吸水率、抗压强度、抗剪强度有所下降。
其次，在力学性能方面，对粉煤灰再生混凝土的弹性模量、抗压强度、抗剪强度等参数进行了测试。
研究结果表明，随着粉煤灰的比例的增加，粉煤灰再生混凝土的弹性模量、抗压强度、抗剪强度有所下降。
第三，在抗震性能方面，研究者研究了不同粉煤灰比例下，粉煤灰再生混凝土的抗剪比、抗拉比、抗压比等参数，研究发现随着粉煤灰比例的提高，所有的抗剪比、抗拉比和抗压比都会有所提高。
第四，在耐久性能方面，研究者分别比较了使用和未使用粉煤灰再生混凝土的钢筋裂缝破坏模式、氯离子的侵蚀率以及抗腐蚀强度的变化情况，研究表明，使用粉煤灰再生混凝土的钢筋裂缝破坏模式更加均一，其氯离子侵蚀率和抗腐蚀强度都比未使用粉煤灰再生混凝土的混凝土更低。
最后，在本构和表面质量方面，研究者使用拉伸-压缩试验机分析了粉煤灰再生混凝土的本构关系和表面质量，研究发现，随着粉煤灰比例的提高，能量降低和抗拉和抗压强度的下降加快，而其表面质量也有所改善。
综上所述，粉煤灰再生混凝土具有较好的物理性能、力学性能、抗震性能、耐久性能、本构和表面质量等特性，可以应用于建筑工程中。
再生混凝土基本性能试验研究*谭红霞*，范志甫，汪超平，涂莉，李建南（湘潭大学土木工程与力学学院，湖南湘潭411105）［摘要］考虑再生骨料替代率、纤维掺量、外加剂掺量，制作再生混凝土试块分别进行和易性、抗压弹性模量、抗压强度、劈裂强度试验，研究这些因素对再生混凝土基本性能的影响．通过试验分析可知，相对于普通混凝土来说，再生混凝土的基本力学性能较差．随着再生骨料替代率的增加，对再生混凝土的基本力学性能产生明显的不利影响，但通过添加聚丙烯纤维，可有效地改善其基本力学性能．另外，掺加引气减水剂，可有效地改善其再生混凝土的和易性．关键词：再生混凝土；再生骨料；抗压强度；劈裂强度中图分类号：TU502．6文献标识码：A文章编号：1000-5900（2011）03-0065-05Experimental Research on Basic Properties of Recycled ConcreteTAN Hong-xia *，FAN Zhi-fu ，WANG Chao-ping ，TU Li ，LI Jian-nan（College of Civil Engineering and Mechanics ，Xiangtan University ，Xiangtan 411105China ）【Abstract 】Considering the replacement rate of recycled aggregate ，fiber content and admixture content ，this thesis experiments respectively workability ，compressive elastic modulus ，compressive strength and splitting tensile strength by the production of recycled concrete test block ，and studies the effect of these factors on the basic me-chanical properties of the recycled concrete．Analysis of the experiment shows that ，compared to ordinary con-crete ，the basic mechanical properties of recycled concrete is poor and reduces with the increase of recycled coarse aggregate content ，but their basic mechanical properties can be effectively improved by adding fiber．By adding gas-lifting and water-reducing ，the recycled concrete can get a good workability．Key words ：recycled concrete ；recycled aggregate ；compression strength ；split strength随着人类社会的发展，在房屋、道路、桥梁等大量人类构造物的建设和拆毁过程中，产生了大量的建筑垃圾，为了对其进行合理有效的处理和再利用，发展出再生混凝土．所谓再生混凝土就是以这些经过处理后的建筑垃圾作为主要粗骨料，再添加其他细骨料和粘合剂拌制而成的混合物．目前，在国外，已对再生混凝土进行了系统化深入化的研究并已进入实际应用阶段；而在我国，对再生混凝土的研究还较为欠缺，因此对于再生混凝土基本性能的研究极具必要性和现实意义［1，2］．1试验概况1．1试验基本材料表1粗骨料基本物理性能Tab．1The basic physical property of coarse aggregate骨料类型粒径/mm 表观密度/（kg ·m 3）堆积密度/（kg ·m 3）压碎指标/%吸水率/%天然粗骨料5 40271015605．40．30再生粗骨料5 402550134014．23．71（1）水泥，采用荥阳隆鑫水泥有限责任公司生产的32．5R 级普通硅酸盐水泥；（2）聚丙烯纤维，所用纤维为聚丙烯合成的束状单丝纤维；（3）引气性减水剂，河南省平顶山市化工厂生产的高效引气性减水剂；（4）天然粗骨料，采用卵石和碎石两种粗骨料；第33卷第3期2011年9月湘潭大学自然科学学报Natural Science Journal of Xiangtan University Vol.33No.3Sep.2011*收稿日期：2011-01-06基金项目：国家自然科学基金项目（50708035）；湖南省自然科学基金项目（09JJ3126）通信作者：谭红霞（1969—），女，湖南湘乡人，副教授．E-mail ：thx_123@163．com（5）再生粗骨料，由废弃C30混凝土简支梁构件经过人工破碎、碾磨、筛分加工得到［3］．粗骨料基本物理特性如表1所示．1．2试验方案设计根据再生骨料掺量不同，共制作了4类混凝土试件，每类试件中，又根据外加剂、纤维掺量的不同划分为4组，每组3个试件．其中，用于抗压强度试验和劈裂强度试验的分别为48个在标准条件下养护28天得到的100mmˑ100mmˑ100mm的非标准试块，在数据处理时，需换算成150mmˑ150mmˑ150 mm的标准试块，其换算系数分别为0．95和0．85；用于弹性模量试验的试块中，C01 C07试块为直径150mm，高300mm的24个圆柱体；C08 C16为150mmˑ150mmˑ300mm的24个棱柱体．试验中采用的混凝土配合比见表2．表2再生混凝土配合比设计Tab．2Mix proportions of recycled concrete编号再生骨料替代率聚丙烯纤维掺量/%引气减水剂掺量/%1m3混凝土中组成材料用量/kg水水泥砂天然骨料再生骨料减水剂纤维C01C02 C03 C040．00．00．0165413626118000．0000．00．40．2165413626118000．8260．40．70．4165413626118001．6520．71．00．6165413626118002．4781．0C05C06 C07 C080．40．00．21654136267084720．8260．00．40．01654136267084720．0000．40．70．61654136267084722．4780．71．00．41654136267084721．6521．0C09C10 C11 C120．70．00．41654136263548261．6520．00．40．61654136263548262．4780．40．70．01654136263548260．0000．71．00．21654136263548260．8261．0C13C14 C15 C161．00．00．6165413626011802．4780．00．40．4165413626011801．6520．40．70．2165413626011800．8260．71．00．0165413626011800．0001．02试验结果与分析再生混凝土经28天养护后得到的各试块抗压强度、劈裂强度、抗压弹性模量试验结果数据经求和平均后见表3．2．1再生混凝土的和易性根据表3的试验结果数据，绘制不同引气减水剂掺量下，坍落度与不同再生骨料替代率的关系图，见图1．在图1中，相同引气减水剂掺量下，随着再生粗骨料掺量的增加，坍落度呈明显降低趋势，降低量为56%．主要是由于再生粗骨料较天然碎石表面粗糙、裂纹多、吸水率大、用浆量多，并且增大了拌合物在拌和与浇筑时的摩擦阻力，因而降低了混凝土坍落度．另外，相同再生骨料替代率下，随着引气减水剂掺量的增加，坍落度明显增加，这与普通混凝土流动性随引气减水剂掺量的变化规律是一致的，故引气性减水剂的掺加可明显的改善再生混凝土的和易性．弹性模量直接取决于混凝土的强度和密度，体现了混凝土的变形特征，是进行混凝土受力分析的重要参数．由于再生混凝土所用骨料为再生骨料，决定了其弹性模量的不同，本文混凝土弹性模量计算公式［1，4］为EC =Fa－FAˑ1ε，（1）66湘潭大学自然科学学报2011年式中：E C 为混凝土抗压弹性模量（MPa ），F a 终荷载（N ）（1/3轴心抗压强度所对应的荷载值），F 0初荷载（N ）（0．5MPa 时对应的荷载值），A 试件的承压面积（mm 2），ε试件的纵向应变．表3试件试验结果数据Tab．3List of main test results 编号C01C02C03C04C05C06C07C08C09C10C11C12C13C14C15C16抗压强度/MPa 48．745．840．036．942．242．434．836．735．934．442．942．232．536．241．642．0劈裂强度/MPa 2．562．792．082．011．872．131．991．671．901．632．572．491．761．812．182．22弹性模量/GPa 42．941．540．135．532．733．830．932．031．627．535．633．326．829．232．834．6坍落度/㎜508015018575451701201001402565100553020含气量/%－1．63．35．81．8－6．13．53．36．2－1．76．43．11．8－注：表中结果均为转换为标准试块时所计算的数据．图1混凝土坍落度与不同再生骨料替代率的关系图2再生混凝土抗压强度与弹性模量的关系Fig．1Relationship between concrete slump and the different Fig．2Relationship between compressive elastic replacement rate of recycled aggregatemodulus and compressive strength根据试验数据可得再生混凝土抗压强度与弹性模量的关系如图2所示．将试验数据进行统计回归分析，并依据现行《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）中弹性模量的计算公式［4］，拟合出再生混凝土弹性模量计算公式为E C=1053．15+121/f cu．（2）由图3可知，混凝土抗压弹性模量随再生骨料替代率的增加而降低，再生混凝土的抗压弹性模量明显要低于普通混凝土的抗压弹性模量，这与再生骨料中有大量的硬化水泥砂浆附着于原始骨料颗粒及其本身含有较多的裂纹空隙有关．当再生骨料替代率为0．4、0．7、1．0时，再生混凝土抗压弹性模量分别降低19．0%、20．0%、22．8%，极限应变随着再生骨料取代率增大而缓慢增大．再生骨料混凝土的弹性模量偏低，在弹性性质上表现为受力时变形较小，脆性增大．在图4中，再生混凝土的弹性模量随着纤维掺量的增加而增加，增加量约为13%，聚丙烯纤维可明显提高再生混凝土的弹性模量，且其掺量对不同替代率的再生混凝土影响的区别不是很明显．这主要是因为掺加的纤维能够与砂浆或混凝土中水泥水化物之间形成较好的粘结．同时由于加入的纤维是三维不定向分布，有助于削弱混凝土塑性收缩，收缩的能量分散到每立方米中的千万条具有高抗拉强度和较低弹模的纤维丝上，这样可使混凝土成三向受力，从而提高了混凝土的弹性模量．76第3期谭红霞，等再生混凝土基本性能试验研究图3再生骨料替代率对压弹模的影响图4纤维掺量对再生混凝土弹性模量的影响Fig．3Effect of replacement rate on compressive elastic modulus Fig．4Effect of fiber content on compressive elastic modulus此外，和普通混凝土一样，再生混凝土的弹性模量也和砂浆、骨料的弹性模量及其体积分数有关．再生混凝土的强度和表观密度都反映了再生混凝土的组成和内部结构．因此，影响混凝土的强度和表观密度的因素也影响再生混凝土的弹性模量．2．2抗压强度分析考虑到混凝土配合比的正交设计方法，提取再生骨料不同替代率的前两组试验数据进行对比分析［5，6］．图5再生骨料替代率对抗压强度的影响图6聚丙烯纤维掺量对抗压强度的影响Fig．5Effect of replacement rate on compressive strengthFig．6Effect of fiber content on compressive strength由图5可知，再生混凝土抗压强度随再生骨料的掺加量而降低，整个变化过程较为均匀，且再生混凝土的强度明显低于普通混凝土的强度，其强度降低约11%．这主要是因为在天然骨料混凝土中，骨料的强度较高，不是影响强度的主要因素．而对再生混凝土而言，由于再生骨料表面包裹的水泥砂浆强度较低，再加上混凝块在破碎过程中，由于损伤积累而使再生骨料内部存在大量微细裂缝，这些都对再生混凝土的强度产生不利影响，故造成再生混凝土的强度降低．并且，在同等条件下，不同引气减水剂的掺量，也对再生混凝土抗压强度产生不利影响．在图6中，再生混凝土的抗压强度随着聚丙烯纤维掺量的增加而明显提高，掺加量大于0．7%时，其强度变化趋势由快至慢，强度提高约15%．这主要是因为，在混凝土中掺加纤维进行拌合时，形成三维不定向分布的各向同性拌合物，进而在受力时约束其横向变形，使其由轴向受压变为三向受压体．并且在试块进行抗压破坏时，聚丙烯纤维可大大提高其塑性变形性能，延缓破坏时间，使其由脆性破坏变为塑性破坏．此外，再生混凝土抗压强度的提高程度还与所掺加纤维的各种性能指标、拌合时搅拌的均匀性等因素有关．2．3劈裂强度分析通过试验测定再生混凝土的劈裂强度来间接衡量再生混凝土的抗冲击强度以及开裂性能．提取试验数据进行分析．86湘潭大学自然科学学报2011年图7再生骨料替代率对劈裂强度的影响图8纤维掺量对再生混凝土劈裂强度的影响Fig．7Effect of replacement rate on splitting tensileFig．8Effect of fiber content on splitting tensile strength strength在图7中，随着再生骨料替代率的增加，掺加纤维和不掺加纤维的再生混凝土劈裂强度都呈现逐渐降低的趋势，当再生骨料替代率大于0．7时，其劈裂强度降低量约为8．9%．由此可知，再生骨料的替代率是造成其劈裂强度变化的主要因素，这主要缘于再生骨料制作破碎过程中，在内部由于损伤积累而产生的大量微细裂缝．其中，同等替代率下的含有0．4%纤维掺量的劈裂强度要小于对应的无纤维掺量的劈裂强度，主要是因为在正交配合比设计时，该纤维掺量下的引气减水剂掺量相对较高，由此也可以看出引气减水剂对再生混凝土的强度产生不利影响．另外，由图8可以看出再生混凝土劈裂强度随着聚丙烯纤维掺量的增加而明显的提高，其幅度约18．5%，这主要得益于再生混凝土中拌合抗拉纤维改变了混凝土受力破坏的形成机理．3结论（1）普通混凝土的和易性明显好于再生混凝土的和易性，通过掺加引气减水剂可有效地改善再生混凝土的和易性．（2）再生混凝土的抗压弹性模量低于普通混凝土的抗压弹性模量，且其抗压弹性模量主要与再生骨料的替代率、纤维掺量有关．当再生骨料替代率大于0．4时，其弹模变化量降低较为明显，约为普通混凝土的70% 80%．（3）再生混凝土的抗压强度、劈裂强度随再生骨料替代率的增加而明显降低，且再生混凝土的强度明显低于普通混凝土的强度．当再生骨料替代率大于0．7时，其抗压强度降低约11%，其劈裂强度降低约8．9%．此外，当聚丙烯纤维掺量大于0．7%时，可明显提高其抗压强度约15%，提高其劈裂强度约18．5%．（4）再生混凝土由于再生骨料的掺加，而改变了混凝土的基本力学性能，且这种改变量大小与再生骨料的替代率、再生骨料本身的性状、外加掺合物如抗拉纤维、外加剂等因素有关，并可通过人为措施有效的改善再生混凝土的基本性能．此外，由于其基本力学性能的改变，造成其力学计算与普通混凝土的差别，在这方面还需进一步加深研究，以促进对建筑垃圾的有效利用，达到较好的经济、社会效益［1，7］．参考文献［1］范志甫，陈爱玖，王静．再生骨料及再生混凝土基本性能研究［D ］．郑州：华北水利水电学院，2008．［2］陈爱玖，王静，章青．正交法分析再生粗骨料混凝土的基本性能［J ］．混凝土，2009，23（1）：1002—3550．［3］刘昕，张雄，李雯霞，张永娟．国内外再生粗骨料研究新进展［J ］．建筑技术，2010，41（1）：63—66．［4］张李黎，柳炳康．再生混凝土材料性能试验研究［D ］．合肥：合肥工业大学，2009．［5］沈海宁，王振波，张卫东．再生混凝土力学性能试验研究［J ］．山西建筑，2009，35（27）：167—168．［6］宋灿，邹超英，徐伟．再生混凝土基本力学性能的试验研究［J ］．低温建筑技术，2007（3）：15—16．［7］TOMOSAWA F．The recycling of concrete the Japanese exoerience ［C ］．Proceeding of the 4th Canmet /ACI /JCI International Conference onRecent Advances in ConcreteTechnology．Tokushima ，Japan ，1998：221—237．责任编辑：罗联96第3期谭红霞，等再生混凝土基本性能试验研究。
