1、引言

目前,中国建筑垃圾量占城市垃圾总量的30%~40%。大部分建筑垃圾在露天或垃圾填埋场处理,未经任何处理,造成严重的环境污染。作为建筑垃圾中最重要的部分,废弃混凝土估计2003年中国混凝土垃圾量已达1.8亿吨,对环境造成了极大的负面影响。同时,混凝土生产需要大量的砂石砾石,随着天然砂砾的不断开采,天然骨料资源也将趋于耗尽,运输能耗和采矿成本惊人,而且对生态环境的破坏也很严重。

再生骨料混凝土被称为再生混凝土,废弃混凝土也被用作再生骨料的来源。通过破碎,清洁和分级废弃混凝土块形成的骨料称为再生骨料;由天然骨料如砂和砾石部分或完全取代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仅可以有效减少建筑垃圾的数量,还可以减少建筑垃圾对自然环境的污染。同时,再生骨料用于制造再生骨料混凝土也可以减少建筑工程中天然骨料的开采。保护环境的目的。

    2、再生骨料的基本性能

    2.1,再生骨料的堆积密度和表观密度

与天然骨料相比,再生骨料的表面覆盖了大量的水泥砂浆。由于水泥砂浆的孔隙率和角度大,再生骨料的表观密度和堆积密度低于天然骨料。表1和表2显示,再生骨料的表观密度和堆积密度分别为天然骨料的88%-97%和87%-99%,分别为2.31-2.62(Kg/m3)和1.29-1.47(在Kg/m3之间)。

再生骨料的表观密度和堆积密度也与再生骨料母混凝土的强度等级,比例,使用时间,使用环境和地理有关。再生骨料的密度随着母混凝土强度的降低而降低,降低率为7%。当再生骨料的破碎指数变大并且骨料强度降低时,骨料的表观密度和堆积密度也发生变化。小。

中华人民共和国鹅卵石和砾石建设国家标准GB/T14658-2001:骨料表观密度应大于2500kg/m3,堆积密度应大于1350kg/m3。从表1和表2可以看出,再循环的聚集体表观密度和堆积密度不符合天然聚集体的标准。然而,由于再生骨料的低密度有利于抗震性并减少结构的重量,因此再生骨料的相应程序应充分考虑再生骨料的实际性能。

2.2。再生骨料的吸水性

再生骨料的吸水率远高于天然骨料。当聚集体的粒度范围为5-20mm时,天然聚集体的吸水率约为2.2%。从表3可以看出,再生骨料的吸水率基本上为4%-10%。

影响再生骨料吸水率的因素很多,主要表现在以下几个方面:

(1)影响再生骨料吸水率的主要原因是天然骨料。再生骨料的表面覆盖一层砂浆,这使得再生骨料的表面比天然骨料的表面更粗糙和有角度;在混凝土块的崩解和破碎过程中的损坏累积导致再生骨料砂浆内部的大量微裂缝。这些因素大大提高了再生骨料的吸水率和吸水率。

(2)再生骨料的吸水率随着骨料粒径的减小而增加。

(3)再生骨料的吸水率也受母体混凝土材料的强度和成分以及使用环境的气候条件等因素的影响。再生骨料的吸水率与破碎指数密切相关,吸水率随破碎指数的增加而增大。主要原因可以通过再生骨料的破碎指数的增加来解释。水泥砂浆覆盖在骨料表面上越多,骨料表面上的空隙率越大,因此骨料的吸水性越大。同时,干燥机对母混凝土的环境,使用时间越长,再生骨料的吸水率越大。

2.3。再生骨料的破碎指数

压溃指数是表征聚合强度的参数。中华人民共和国建设卵石砾石国家标准GB/T14658-2001:一级骨料破碎指数应小于10%,二级破碎指数小于20%,三级应为不到30%。从表4可以看出,大多数再生骨料可以满足国家标准中II类骨料破碎指数的要求,并且根据国家标准GB/T14658-2001,II型骨料应该用于混凝土强度C30-C60,抗渗性。 ,防冻和其他所需的混凝土。因此,再生骨料的破碎指数性能满足大多数实际项目的需要。

再生骨料强度下降的主要原因是:

(1)再生骨料的表面覆盖有一些其他杂质,如水泥浆,砂浆和泥浆,这是由于这些骨料的表面碎屑强度较低以及破碎过程对天然骨料造成的破坏。父混凝土。再生骨料的整体强度降低。

(2)同时再生骨料的破碎指数也与再生骨料母混凝土的强度和加工破碎方法有关。再生骨料母混凝土的强度越高,再生骨料的破碎指数越小,在加工过程中水泥浆和砂浆脱落越多,再生骨料的破碎指数越小。

   3、再生骨料混凝土的基本性能

3.1,抗压强度

从图4可以看出,许多文献研究表明,再生骨料混凝土的抗压强度与再生骨料的替代率密切相关。当再生骨料的置换率低于30%时,复合骨料混凝土和普通骨料混凝土具有抗性。压力强度差距不大。在8%以内,如果再生骨料的替代率继续提高,再生骨料混凝土的抗压强度随着再生骨料替代率的增加而降低,50%的再生骨料取代天然粗骨料。当再生骨料混凝土的抗压强度降低5%-20%时,再生骨料100%被天然粗骨料替代后,再生骨料混凝土的抗压强度降低更多,最大降幅为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,其抗压强度随年龄增加而增加,再生骨的水灰比与天然骨料混凝土相比较。混凝土的28d抗压强度降低约15%,但随着年龄的增加,差异程度将逐渐减小。

再生骨料混凝土的抗压强度受水灰比的影响很大。从图5中可以看出,再生骨料混凝土随着水灰比的增加而增加,并且抗压强度急剧下降。水灰比平均增加0.1,抗压强度减少约20%。

因此,基于再生骨料混凝土抗压强度与再生骨料替代率之间关系的较低包络线,再生骨料混凝土的抗压强度与水灰比之间的关系如图5所示,经过回归分析。计算再生混凝土抗压强度的公式如下:

其中,fn是再生骨料混凝土的抗压强度,fc是在水灰比为0.4时由再生骨料代替的原始天然骨料混凝土的设计强度,α是再生骨料的替代率,β是再生骨料混凝土。水灰比。该配方中使用的水灰比为0.4至0.7。

3.2。抗拉强度

再生骨料混凝土的抗拉强度与再生骨料的替代率密切相关。再生骨料混凝土的抗拉强度随再生骨料的更换率降低。当再生骨料替代100%天然骨料时,再生骨料混凝土与天然骨料混凝土的抗拉强度下降了6.9%。许多研究人员用再生骨料的替代率提高了再生骨料混凝土的抗拉强度,虽然强度降低所得到的结果是离散的,但总结了许多研究成果。发现再生骨料混凝土的抗拉强度被再生骨料所取代。压缩强度效果不高,因此使用10%的抗压强度作为再生骨料混凝土的抗拉强度是保守和安全的。

3.3,萧条

在相同的水灰比下,再生混凝土坍落度与天然骨料混凝土坍落度的比值如图7所示。再生骨料混凝土随着再生骨料替代率的增加而急剧下降。由于再生骨料比天然骨料具有更多的空隙并且具有大的吸水率,因此在相同的水灰比下再生骨料的取代率越高,再生骨料混凝土的坍落度越低。同时,再生骨料的表面粗糙并具有许多有棱角的边缘,这增加了混合和浇注过程中混合物的摩擦,并减少了再生骨料混凝土的坍落度。再生骨料混凝土的坍落度随着水灰比的增加而增加,这与普通混凝土一致。因此,为了满足再生骨料混凝土的性能要求,有必要改善再生骨料混凝土的水灰。这增加了再生骨料混凝土中使用的水量。同时,通过在再生骨料混凝土中加入适量的粉煤灰或高效减水剂,可以提高再生骨料混凝土的坍落度,确保更好的保水性和粘结性。

3.4。弹性模E问题

再生骨料混凝土的弹性模量随着再生骨料置换率的增加而降低。再生骨料的置换率小于30%,弹性模量损失基本在15%以内,再生骨料的置换率达到100%。当时,最大弹性模量损失达到45%。同时,灰分比对再生骨料混凝土的强度和弹性模量影响很大。当水灰比从0.8降低到0.4时,弹性模量增加33.7%。在现有文献资料的基础上,综合考虑再生骨料置换率和水灰比对再生骨料混凝土压缩弹性模量的影响,并结合我国规范中普通混凝土弹性模量的计算公式。分析后,再生骨料混凝土的压缩弹性模量计算公式如下:

其中En是再生骨料混凝土的压缩弹性模量,fcu是原水混凝土用水泥比为0.4的再生骨料代替的原始天然骨料混凝土的极限抗压强度,a是再生骨料的替代率,β是再生。混凝土水灰比。该配方适用于水灰比为0.4-0.7的范围。

3.4,收缩

用再生粗骨料代替天然骨料后,再生骨料混凝土的收缩率显着增加,随着再生骨料的替代率增加,当再生粗骨料取代100%天然骨料时,收缩值不断增加。当时,再生骨料混凝土的收缩率增加了50%,再生细骨料被用来代替30%的天然细骨料。再生骨料混凝土的收缩值略有增加,但幅度不明显。从混凝土结构的角度来看,粗骨料是混凝土的骨架,水泥砂浆作为骨架间隙之间的结构耦合组分填充。因此,在相同的外部条件下,混凝土的收缩率取决于粗骨料和砂浆。收缩率。当混合比相同时,由于再生骨料含有大量旧砂浆,收缩率远高于天然骨料。因此,采用再生粗骨料制备的再生骨料混凝土的收缩率明显高于天然骨料混凝土,随着再生粗骨料更换量的增加,收缩率显着提高。另外,为了改善再生骨料混凝土混合物的流动性,增加的混合水部分也是收缩值增加的原因之一。 TR同时,再生骨料混凝土骨料较高干缩值的特征与再生骨料表面的多孔结构有很大关系。多孔结构将显着影响聚集体和砂浆之间的聚集界面中的水分输送,从而改变界面过渡区中的水合产物的微观结构。对于具有大吸水能力的再生骨料,当水含量过高或过低时,这些骨料的周围可能由大量水分流失或由于水膜厚度过大引起,导致孔隙率界面区微观结构,导致收缩增加。 。结构逐渐压实后,混凝土的收缩特性将得到改善。

通过改善再生骨料的吸水特性,例如研磨再生骨料,改善再生骨料的表面特性,降低再生骨料表面的砂浆含量,可以提高再生骨料混凝土的收缩性能。母混凝土用于制造再生骨料或在混合再生骨料混凝土时加入适量的减水剂以改善再生骨料的吸水特性,从而减少再生骨料混凝土的收缩。

3.6。再生骨料混凝土的耐久性

采用再生粗骨料制备的再生骨料混凝土与普通混凝土具有相同的抗冻性。不同水灰比再生骨料混凝土的抗冻融性能不低于普通混凝土,再生粗骨料的替代率对再生骨料混凝土的抗冻性基本没有影响。当再生骨料混凝土的水灰比为0.5-0.7时,再生骨料混凝土的渗透率是普通混凝土的2~5倍,再生骨料混凝土的渗透率随着水灰比的增加而增加。相比之下,再生骨料混凝土的渗透性约为普通混凝土的3倍;当水灰比较高时,再生骨料混凝土的渗透性与普通混凝土的渗透性差别不大。当再生骨料混凝土的强度等级为C30和C35时,如果再生替代率小于50%,再生骨料混凝土的碳化速度与普通混凝土相当;随着再生骨料替代率的进一步提高,再生骨料混凝土碳化率略有提高,随着水灰比的增加,再生骨料混凝土的碳化深度增加。再生骨料混凝土的抗硫酸盐性能略低于普通水泥水泥比。当再生骨料的置换率小于30%时,再生骨料混凝土的抗硫酸盐性能与普通混凝土基本相同:再生总量替代率的提高降低了再生骨料混凝土的抗硫酸盐性能,但差异较大。并不重要。

再生骨料混凝土的耐久性低于普通混凝土。主要原因是再生骨料的表面性质与天然骨料的表面性质有很大不同。再生骨料的空隙率和吸水率大于天然骨料的空隙率和吸水率。 ,从而影响再生骨料混凝土的耐久性。

   4、再生骨料及再生骨料混凝土的应用

虽然再生骨料,再生骨料混凝土和天然骨料,普通混凝土具有以下差异:再生骨料的破碎指数,高吸水性,低密度;再生骨料混凝土的抗压强度和抗拉强度,弹性模量,坍落度和耐久性低,收缩量大。然而,由于大量废弃混凝土和再生骨料的回收利用,再生骨料混凝土的制备具有很大的环境和经济效益,节约了大量资源。一些国家已经对世界上许多国家的再生骨料混凝土进行了大量研究。还开发了相应的再生骨料规格。

美国混凝土骨料规格C0033-03规定混凝土骨料包括再生骨料。德国钢筋混凝土委员会的第二部分《再生骨料混凝土的应用指南》给出了再生骨料的质量要求,指出再生骨料混凝土必须符合DIN 4226中与天然骨料相同的技术要求。日本于1994年4月颁布《再生骨料混凝土材料的质量试行条例》。法规给出了再生骨料,再生基础材料和填充材料的质量标准,并根据其质量将再生粗骨料分为三个等级。

国外再生骨料混凝土材料性能研究结果表明,合理设计的再生骨料混凝土基本可以满足普通混凝土的性能要求,在土木工程中的应用是可行的。但是,由于中国使用的水泥和骨料以及国外使用的水泥和骨料的成分和性能差异很大,因此不可能直接使用相关的国外标准。国内对再生骨料在商品混凝土中应用的研究表明,再生骨料混凝土的强度符合设计要求;混凝土具有良好的可加工性和可泵性,可以满足现场施工的需要,但由于再生骨料混凝土和普通混凝土在原材料,配合比和施工工艺上存在重要差异。普通混凝土的现行标准和程序不适用于再生骨料混凝土。因此,为了促进再生骨料混凝土的应用,迫切需要规范再生骨料的技术法规和应用范围。

  5、 结论

通过大量的文献调查,本文总结了再生骨料和再生骨料混凝土的性能,得出再生骨料和再生骨料混凝土具有以下特性:

1.再生骨料的表观密度和堆积密度低于天然骨料。一般来说,它不符合现行的建筑用卵石和砾石国家标准(GB/T14658-2001)。

2.由于在再生骨料表面缠绕一层砂浆,再生骨料的吸水量远大于天然骨料的吸水性,并且与再生骨料的粒度和使用环境有关。使用父混凝土的时间。

3.再生骨料的破碎指数基本满足中国现行国家建筑用卵石和砾石标准(GB/T14658-2001)中二级骨料的要求。

4.再生骨料混凝土的抗压强度,抗拉强度和弹性模量随再生骨料的置换率和水灰比的增加而降低。本文总结了许多学者的研究数据,并通过回归分析提出。再生混凝土抗压强度和弹性模量计算公式。

随着再生骨料的替代率,再生骨料混凝土的收缩率迅速增加。当再生骨料100%被天然骨料取代时,再生混凝土的收缩率显着提高。

6.再生骨料混凝土的耐久性指标明显低于普通混凝土。

简而言之,再生骨料,再生骨料混凝土,天然骨料和普通混凝土的性能差异是由于再生骨料的表面性质,改善再生骨料的表面性能,改善再生骨料和再生骨料混凝土的性能。同时,再生骨料混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出口问题,减少废弃混凝土的环境污染,节约自然资源,减少自然资源和能源的消耗,具有重要的社会效益。和经济利益。环境效益符合可持续发展的要求,是开发绿色混凝土的主要方式之一。

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2017年02月20日

再生骨料及再生骨料混凝土的性能分析与评价

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