再生粗骨料取代量对混凝土性能的影响

《混凝土配置技术》论文
再生粗骨料取代量对混凝土性能的影响
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再生骨料取代量对混凝土性能影响
摘要系统研究了相同水灰比情况下再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响。

试验中再生粗骨料取代率分别为0，20％，40％，60％，80％和100%，保持混凝土的水灰比不变。

主要研究了再生粗骨料取代率对混凝土立方体抗压强度的影响。

试验结果表明，再生粗骨料取代率在不同水泥用量情况下，对强度均有一定影响，但程度不同。

研究再生混凝土抗压强度有一定提高的基础上，再生粗骨料最佳取代率。

引言近年来，随着我国经济飞速发展，城市化进程不断加快，大量废旧建筑物和新建工程施工导致了大批废弃混凝土的产生。

如果这些废旧混凝土通过掩埋进行处理，不仅浪费了资源，还将对环境造成污染，因此，废弃混凝土的再生利用成为了很多人的研究课题。

只有合理的利用废弃混凝土才能做到可持续发展。

废弃混凝土的回收利用对于建筑业的可持续发展以及节约型社会的构建具有重要意义。

将废弃混凝土破碎、加工成再生骨料，进而用于配制新的混凝土（通常称为再生混凝士），是实现废弃混凝土高效回收利用的重要途径，因此，它的出现很好地解决了废弃建筑材料的运输、堆放和处理问题，同时还具有巨大的社会和经济效益，符合人类的可持续发展，因而具有广阔的应用前景。

本课题通过研究再生骨料中的粗骨料取代率对混凝土性能的影响，得出一种最佳的再生粗骨料配合比，对于合理的利用废弃混凝土和提高其性能具有相当重要的意义。

本文在参考国外制备技术的基础上，试验研究不同的再生骨料的配合比准备的再生混凝土的性能，通过对比，得出最佳的再生骨料配合比设计。

再生骨料表面含有大量的强度低、吸水率高且与骨料结合较弱的硬化水泥石，导致再生骨料性能与天然骨料的差异较大，与普通混凝土、轻骨料混凝土、钢纤维混凝土相比，再生混凝土配合比设计的影响因素复杂得多，再生混凝土配合比设计理论必须基于再生骨料性能差异的原则建立。

原材料和试验步骤
试验原材料
水泥：山水水泥厂生产的P·O 42.5普通硅酸盐水泥，其物理性指标如表1所示，其化学成分如表2所示。

粗骨料：简单机械破碎粗骨料
细骨料：天然砂，符合JGJ52–2006要求的细度模数为2.4的中粗河砂，含泥量
1.6%。

外加剂：聚羧酸高效减水剂。

水：自来水。

表1 水泥的物理力学性能指标/ Mpa
水泥品种
抗压强度抗折强度
安定性
（沸煮发）
3d 28d 3d 28d
合格
P·O 42.5R 17.0 44.4 4.6 6.8
表2 水泥化学成分/ %
名称CaO SiO
2
Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O MgO SO3 TiO2 P2O5 水泥61.71 20.07 5.09 2.93 0.70 0.36 1.58 1.99 0.34 0.07 试验方案
以水泥用量不同，将实验分为五组，每组采用不同的再生粗骨料取代率，采用聚羧酸高效减水剂制备混凝土试块（100mm×100mm×100mm），测定不同龄期的抗压强度（3d，14d，28d）。

1）采用P·O42.5普通硅酸盐水泥，不同的水泥用量，通过改变再生粗骨料取代率，分别制备每组相同强度等级的再生混凝土，并研究其工作性能和力学性能。

2）混凝土配合比的确定：水泥用量分别取300k g/m3、350 k g/m3、
400 k g/m3、450 k g/m3和500 k g/m3，再生粗骨料，采用聚羧酸高效减水剂等制备不同强度的混凝土。

3）每组通过使用再生粗骨料不同取代率取代天然骨料的方法（取代天然骨料取代率分别为（0、20%、40%、60%、80%和100%）通过控制坍落度在180~220mm来调整用水量，进行对比，来纵向及横向测定再生粗骨料对再生混凝土性能的影响。

混凝土配合比如表3所示。

试验按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081-2002)进行，测试不同胶凝材料体系的混凝土的力学性能，抗压强度制作100mm×100mm×100mm的立方体试块，测试3d、7d、28d及56d的抗压强度，抗压强度测定值乘以系数0.95换算成标准的抗压强度。

进行力学性能试验时所用压力试验机及万能试验机均符合有关规范要求，试验过程中加荷速度按照相应规定，根据试件强度等级选定，连续均匀加荷；强度值的计算结果按照相关规定确定。

试验设备如图1和图2所示。

图1卧轴强制式混凝土搅拌机图2 混凝土万能试验机
表3 试验配合比
试验结果及分析
试验数据结果折线图
实验结果分析
抗压强度试验中发现，各再生粗骨料取代率混凝土的破坏模式基本相同，但是有一些再生混凝土试块表现出一定的脆性。

各组混凝土的3d，7d，28d立方体抗压强度见上表。

表中混凝土抗压强度值均取自3块l50mm×150mm×l50mm立方体抗压强度试验结果平均值。

水泥用量为300时，由表中可以看出，再生粗骨料取代率对混凝土的抗压强度存在一定的影响，但是混凝土的强度并不是随着再生粗骨料取代率的多少而严格增加或降低，而是大致围绕普通混凝土立方体抗压强度上下波动。

当再生粗骨料取代率为20%左右时，混凝土的立方体抗压强度较普通混凝土增加明显，但是当再生粗骨料取代率超过40%时，混凝土的强度则有所降低，但是较普通混凝土
还是有一定增长，但是增长不明显。

其主要原因是当再生粗骨料取代率较少时，再生粗骨料吸收了部分水分，使得实际水灰比降低，导致混凝土立方体抗压强度增加，而再生粗骨料取代率较大时，实际水灰比较低，但是此时混凝土的抗压强度趋向于由再生粗骨料决定，导致再生混凝土的抗压强度不能随水灰比的进一步降低而增加。

其具体原因有待于进一步从微观的角度进行研究。

水泥用量为350时，由表中可以看出，再生粗骨料为较小取代率时，混凝土立方体强度有降低趋势，超过20%时，立方体强度不断增加，增加不是很明显。

水泥用量为400时，再生混凝土立方体强度随取代率的增长有降低趋势，降低不明显，基本是在普通混凝土强度左右波动。

水泥用量为500时，表中显示再生混凝土立方体强度随取代率增长反而降低，降低趋势不是很明显。

综合不同水泥用量分析，水泥用量较少时，再生混凝土立方体抗压强度增长随取代率增长较明显，水泥用量较多时，立方体抗压强度随取代率增长反而降低，降低趋势不是非常明显。

考虑水泥用量对再生混凝土立方体抗压强度影响变异较大，综合多种水泥用量分析，在取代率为20%—40%时，对再生混凝土配置用料较为经济，且强度与普通混凝土相差不多，并稍有增长趋势。

结论本文通过系统研究了相同水灰比情况下再生粗骨料取代率对混凝土基本性能的影响，基本是对不同水泥用量下再生混凝土立方体抗压强度的研究，同时与普通混凝土各基本力学性能指标间作一定对比，对再生混凝土的适用性，初步得出了一些关于再生混凝土再生粗骨料用量得出最佳取代率，为进一步推动再生混凝土研究应用提供了一些基础数据，为再生粗骨料在混凝土配置中的取代量提供有效参考。

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