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閱讀 4178 次 再生混凝土粗骨料分級的試驗研究

摘要：首先簡要論述在我國大部分地區運用再生混凝土的可行性，進而對所收集的再生粗骨料所配置再生混凝土進行了基本力學性能試驗，在考慮影響再生粗骨料對再生混凝土性能的主要影響因素的基礎上，提出適合中國的再生粗骨料的分級標準。...

再生混凝土粗骨料分級的試驗研究

趙曉   曹曉輝   陳琪

（ 西安建筑科技大學土木工程學院 西安 710055 陜西省建筑科學研究院 西安100044

我國四川汶川大地震后，由于房屋倒塌和危房拆除，將直接產生建筑垃圾2億噸以上。僅對于西安而言，每年因城中村改造，再加之市政建設，普通商品房建設，每年將至少產生3500萬噸建筑垃圾。若將這些建筑垃圾均采用填埋處理，則全市將面臨著建筑垃圾消納場越來越不足的現狀，而且還將污染環境，影響國民經濟建設的可持續發展。若能將此建筑垃圾加以利用，不但能使有限的資源得以再生利用，而且能夠保護環境并且使得國民經濟走可持續發展路線。故此研究再生混凝土這種資源循環利用的重要途徑是十分有意義的。

根據已有的研究結果，再生混凝土的性能很大程度上決定于再生粗骨料的性能，不同的含水量，原始混凝土的不同初始強度，不同的年限，不同的含磚量，不同的年限等因素都大大的增加了再生混凝土性能的離散性，而為了使配制強度能夠滿足規范要求的95%保證率，故需要在配制再生混凝土時提高標準差，這樣必然會導致對原材料的浪費，并增加生產成本。因此，在研究再生混凝土的基本性能之前，有必要對再生粗骨料的性能進行試驗并進行分級研究。

試驗概況

RA-0（齡期0年），由西安建筑科技大學結構振動實驗室某廢棄試件破碎制得； RA-40（齡期40年），由陜西省人民代表大會家屬院拆遷建筑垃圾破碎制得。以上二種材料均經過人工破碎和顎式破碎機破碎，并加工為公稱粒徑為5-31mm的再生粗骨料。天然粗骨料為天然碎石，各項性能指標均滿足JGJ52-2006《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》，公稱粒徑為5-31mm。水泥為秦嶺牌32.5R級普通硅酸鹽水泥；砂為普通砂，細度模數為2.75；本實驗進行配合比試驗時參照《普通混凝土配合比設計規程JGJ55-2000》中普通混凝土配合比設計方法，進行再生混凝土配合比的初步設計，之后經現場調整、適配，所得最終配合比如表1所示。并將所得RAC立方體試塊按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》進行抗壓強度試驗。

表1 再生混凝土的配合比設計

序號

RAC類型

單位體積用量（kg/m3）

水泥

砂子

粗骨料

計算用水量

附加用

水量

天然

再生

1

天然

500

465

1199

0

215

0

2

RA-0-30

500

465

839

360

215

4

3

RA-0-50

500

465

600

600

215

7

4

RA-0-70

500

465

360

839

215

10

5

RA-0-100

500

465

0

1199

215

14

6

RA-40-30

500

465

839

360

215

9

7

RA-40-50

500

465

600

600

215

15

8

RA-40-70

500

465

360

839

215

22

9

RA-40-100

500

465

0

1199

215

31

圖1再生混凝土粗骨料

圖2天然粗骨料

2、試驗分析

按照《JGJ52-2006普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》，確定了試驗所用的天然，RA-0，RA-40三種再生粗骨料的表觀密度，含泥量，壓碎指標等指標。

從表2中可以看出，表觀密度，含泥量，壓碎指標三項性能隨著年限的增長，均有規律的進行變化。故此本試驗將以上述指標及骨料年限作為再生粗骨料分級的主要依據。

表2 天然骨料與再生粗骨料的性能指標

骨料類型

含水率/%

含泥量/%

表觀密度/（kg/m3）

堆積密度/（kg/m3）

吸水率/%

壓碎指標δa

壓力值/kN

天然

0

0.83

2772.31

1543.51

0.76

6.39

211.04

RA-0

2.75

3.67

2484.36

1231.25

1.92

15.78

202.82

RA-40

2.08

4.25

2429.18

1270.52

2.08

17.39

201.87

2.1 再生骨料年限的影響

為消除取代率的不同對混凝土立方體28天抗壓強度的影響，故設計試驗時，分別對再生骨料取代率取為r=30%，r=50% ，r=70% ，r=100%后，再對抗壓強度進行比較：

表3再生粗骨料取代率r=30%立方體抗壓強度

骨料類型

抗壓強度（MPa）

天然

31.379

RA-0

30.574

RA-40

29.627

表4再生粗骨料取代率r=50%立方體抗壓強度

骨料類型

抗壓強度（MPa）

天然

31.379

RA-0

30.386

RA-40

29.561

表5再生粗骨料取代率r=70%立方體抗壓強度

骨料類型

抗壓強度（MPa）

天然

31.379

RA-0

30.385

RA-40

28.561

表6再生粗骨料取代率r=100%立方體抗壓強

骨料類型

抗壓強度（MPa）

天然

31.379

RA-0

30.085

RA-40

28.351

綜上，由表3~6知，隨著再生粗骨料年限的增長，混凝土立方體28天抗壓強度不斷降低。

2.2 表觀密度的影響

再生粗骨料表觀密度低表明其孔隙率較大，即表層砂漿質地疏松，而這將直接導致由其拌制的再生混凝土密度的降低，從而引起再生混凝土的抗壓強度和彈性模量的降低。Muller得出了再生粗集料的表觀密度與再生混凝土的立方體抗壓強度之間的線性關系。

圖3 再生粗骨料表觀密度與再生混凝土立方體抗壓強度之間的關系

2.3 含泥量的影響

再生粗骨料會隨著其含量的增加而顯著的降低混凝土的強度，其最主要原因是粘土的介入阻礙了粗骨料與水泥石之間的粘結，并形成軟弱界面層，而此軟弱界面層則會大大的降低有效載荷面積，使得抗壓強度降低。我國張瑞芳等做過類似實驗得出結論如下：

圖4再生粗骨料含泥量與再生混凝土立方體抗壓強度之間的關系

2.4 壓碎指標的影響

粗集料的壓碎值用于衡量粗集料在逐漸加荷的情況下抵抗破碎的能力，是石料力學性質的指標之一。倪修全，嵇紅軍等人對壓碎指標對混凝土強度的影響做了較為深入的研究，得出的結論如下：壓碎指標即使滿足了標準要求，也不一定能配制出所需強度等級的混凝土。因此，壓碎指標只能是判斷粗骨料強度的間接指標，并非控制因素。

綜上，基于已有的試驗數據，同時參考了國外再生粗集料的分級標準，建議將我國再生粗集料分為I、II兩級：（見表7）

表7 再生粗骨料分級建議標準

等級 II I

表觀密度 ≥ 2400   ≥2200

含泥量 ≤0.5 ≤1.5

再生粗骨料年限 ≤ 0 ≤40

3、結論

（1）隨著再生粗骨料年限的增長，混凝土立方體28天抗壓強度不斷降低。

（2）再生粗集料的表觀密度與再生混凝土的立方體抗壓強度之間的線性關系。

（3）再生粗骨料會隨著其含量的增加而顯著的降低混凝土的強度。

（4）壓碎指標只能是判斷粗骨料強度的間接指標，并非控制因素。

（5）提出推薦的粗骨料分級標準如下：

等級 II I

表觀密度 ≥ 2400   ≥2200

含泥量 ≤0.5 ≤1.5

再生粗骨料年限 ≤ 0 ≤40

參考文獻

[1]普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準北京:中國建筑工業出版社,2006。

[2]普通混凝土配合比設計規程北京:中國建筑工業出版社,2002。

[3]普通混凝土力學性能試驗方法標準北京:中國建筑工業出版社,2006

[4]張瑞芳、含泥量對混凝土強度的影響建材技術與應用2007。

[5]倪修全、石子參數對混凝土強度影響的在探討西部探礦工程2004。

[6]嵇紅軍、石子參數對混凝土強度的影響江蘇建材2009。

[7]李佳彬、再生混凝土基本力學性能研究上海:同濟大學, 2004。

[8]肖建莊、謝賀、王長青等、汶川地震災區建筑廢物統計分析四川大學學報:工程科學版, 2009。

 (本文來源：陜西省土木建筑學會    文徑網絡：劉軍 呂琳琳 編輯  劉真 文徑 審核)

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