再生混凝土骨料（通用9篇）
再生混凝土骨料 篇1
随着我国砖混建筑的不断拆除, 产生了大量的建筑垃圾。其中主要是碎砖和废弃混凝土两种成分。将这两种成分循环利用重新配制到混凝土中是非常有意义的:一方面节省了大量的垃圾清理费用, 减少占用土地, 减少由运输过程中产生的粉尘对环境的污染。另一方面节约天然骨料资源, 对减少资源消耗起到积极的作用。
从一般意义上讲, 再生混凝土骨料, 是将废旧的混凝土块和碎砖块经过破碎、清洗与分级后, 按一定的比例混合形成的骨料称为再生骨料或再生混凝土骨料 (Recycled Aggregate or Recycle Concret Aggregate) 。用其部分或全部替代砂石等天然骨料配制而成的新混凝土称为再生混凝土 (Recycled Concret) 。将传统意义上的骨料简称为“天然骨料”, 将全部由天然骨料配制的混凝土称为“普通混凝土”[1]。
本文对再生骨料进行基本性能试验检测, 然后将两种再生骨料按一定比例混合代替天然粗骨料配制混凝土, 对再生混凝土工作性能和力学性能的试验研究及规律性的探索分析。
1 再生骨料的基本性质试验
本论文试验所用粗骨料是将工地废弃混凝土和碎砖组成的混合物运到试验室, 经过清理剔除杂质, 人工分离、破碎、筛分后取得再生碎砖骨料和再生混凝土骨料。再生骨料粒径规格 (方孔筛) 4.75mm~19mm。两种骨料经过合理掺配能够达到连续级配要求。然后将再生碎砖和再生混凝土骨料按照100:0;70:30;50:50;30:70;0:100进行混合, 把混合后的再生骨料作为试验对象。按照《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52-2006执行。主要检测项目有:密度、吸水率、含泥量、压碎值指标。主要试验数据见表1。
本试验测得再生骨料的吸水率远远大于天然骨料。天然骨料的孔隙体积一般不大于10%, 所以天然骨料的吸水速度和吸水率都较小。相比而言, 再生骨料的表面特征粗糙, 水泥砂浆包裹, 拆除破碎中产生的微裂缝, 及砖骨料内部孔洞较多等诸多因素导致再生骨料中孔隙较大, 吸水率自然较高。Topcu[2]等人的试验发现表观密度为2470kg/m3的再生骨料浸水30min后吸水率达到7%。尚建丽[3]等试验数据表明:再生粗骨料10min吸水达到饱和程度的85%左右, 30min达到饱和程度的95%以上, 可见再生骨料吸水速度很快, 同时吸水率也相当的高。由再生骨料的试验过程和结果研究所得, 再生骨料的吸水速度和吸水率与天然骨料相比有较大差异。如果仍然按照普通混凝土配合比设计选择单位用水量显然是不合理的。史巍[4]提出了基于自由水灰比设计方法:再生混凝土的拌合用水量分为两部分:一部分为骨料所吸附的水分, 这部分完全被骨料所吸收, 在拌合物中起不到润滑和提高流动性的作用, 把它称为吸附水, 吸附水为骨料吸水至饱和面干状态时的用水量。另一部分为拌合用水量, 这部分水分布在水泥砂浆中, 提高拌合物的流动性, 并且在混凝土凝结硬化时, 这部分自由水除有一部分蒸发外, 其余要参与水泥的水化反应, 称为自由水。其中自由水量与水泥用量之比为自由水灰比。再生混凝土强度设计时, 主要考虑自由水灰比。本试验参照基于自由水灰比试验方法:首先结合骨料的吸水率确定单位体积混凝土中吸附水的用量, 再考虑普通混凝土设计方法中计算的单位用水量, 将二者结合即为再生混凝土所需的用水量。而水灰比取自由水灰比。吸附水的加入方法有两种, 一种是在拌制混凝土前将骨料预湿使骨料达到饱和面干吸水状态。这种方法很难控制, 一般很少采用。另外一种方法就是将吸附水和自由水一起在混凝土拌制时加入, 这种方法简便可控制。张宴清[5]试验表明:采用两种方式加水, 坍落度基本相同, 但是预先润湿再生骨料的混凝土强度低于两种水加入时拌制的混凝土。其原因可能为预先吸水饱和状态下骨料含水量高, 水灰比增大, 导致混凝土强度下降。
本试验采用上述的第二种加水方式。同时为了避免在拌合过程中加入的附加水, 从水泥的水化过程中释放出来, 采用加入外加剂降低水灰比和延长搅拌时间的方法控制此问题的发生。此外, 混凝土中加入粉煤灰可以有效改善再生混凝土和易性和耐久性, 还可降低水泥和细骨料的用量。本试验中采用的粉煤灰, 掺量占总胶凝材料的20%。粗骨料完全采用再生骨料。细骨料采用天然砂。
2 再生混凝土试验用原材料
水泥采用普通硅酸盐水泥42.5#水泥, 其技术性能指标见表2。
粉煤灰为Ⅱ级 (掺量为胶凝材料的20%) 。
细骨料:天然砂。Ⅱ区中砂, 见表3。
外加剂采用高效减水剂, 掺量为1.0%, 减水率21%。
粗骨料:其技术性能指标见表1。
拌合用水采用试验室自来水。
3 再生混凝土配制
设计强度取C25, 坍落度选择140mm。用R1, R2, R3, R4, R5代表再生碎砖骨料:再生混凝土骨料=100:0;70:30;50:50;30:70;0:100五种情况。再生混凝土配合比试验配合比见表3。
混凝土和易性和抗压强度试验结果见表4。
在进行抗压强度试验时, 再生混凝土试件破坏过程与普通混凝土试件的破坏过程相似。具体过程如下:随着压力的增大, 试块表面出现细小裂纹, 裂缝沿着垂直方向发展, 压力继续增大, 试块表面鼓起, 混凝土掉皮剥落。最终破坏时, 表面没有大的裂缝出现, 试块仍具有一定的强度。劈开混凝土试块, 可以发现, 再生粗骨料和水泥砂浆粘结良好, 破坏界面一般都在砖骨料自身, 所有掺有砖骨料的混凝土中, 破坏时发现砖骨料均被破坏。说明混凝土的破坏一般从强度较低的材料开始。由此可以看出混凝土中应严格控制砖骨料的含量。
本试验研究了粗骨料全部由再生骨料代替, 在配合比相同的情况下, 再生碎砖粗骨料含量不同比例下对再生混凝土力学性能的影响规律。由图1看出再生混凝土强度随着再生砖骨料含量的降低而增加。R5比R1强度增长了39%。当砖骨料含量超过50%时, 能够接近普通混凝土配制强度要求。当砖骨料含量为0, 完全是再生混凝土骨料的情况下, 再生混凝土抗压强度与普通混凝土抗压强度非常接近。如图1所示。
和易性是指混凝土拌合物能保持其组成成分均匀, 不发生分层离析、泌水等现象, 适于运输、浇筑、振捣成型等施工作业, 并能获得质量均匀、密实的混凝土性能。和易性包含流动性、保水性、粘聚性三个方面。流动性主要用坍落度值表示。粘聚性和保水性通过现场观察。本配合比中掺入了高效减水剂, 使再生混凝土流动性提高, 均能满足设计坍落度要求。根据现场观察, 当砖骨料含量超过50%时, 混凝土保水性和粘聚性越来越差, 当骨料全部由砖骨料来代替时, 保水性和粘聚性最差, 并有泌水出现。当砖骨料含量低于50%时, 再生混凝土拌合物和易性与普通混凝土一样的良好。
此外将混凝土抗压强度与再生骨料压碎指标值联系, 随着再生骨料压碎值指标的提高, 混凝土强度逐渐降低。C25混凝土中骨料压碎值指标由9.1%提高到35%时, 强度由41.0MPa下降至25.0MPa;再生骨料中含有强度较低的碎砖骨料时, 压碎值指标变化较大。对由该骨料配制的混凝土强度也有很大的影响。
4 结语
本文首先对建筑垃圾中碎砖和废混凝土清理、破碎、筛分所得的再生粗、细骨料性质进行研究。针对再生骨料自身特点进行再生混凝土配合比设计, 并对再生混凝土工作性、力学性能进行了一系列试验研究。经过分析总结, 可以得出如下结论:
1) 混凝土中粗骨料完全由再生混凝土骨料所代替时, 混凝土的工作性能、力学性能能够满足要求。
2) 随着再生骨料中碎砖骨料的增加, 再生混凝土的强度逐渐降低。
3) 再生骨料中碎砖比例低于50%时, 再生混凝土的强度与普通混凝土强度几乎相同。
4) 再生碎砖骨料含量超过70%时, 混凝土拌和物和易性较差, 有轻微泌水。因此从满足混凝土工作性的角度出发时, 再生碎砖骨料含量应控制在70%以内。否则应通过强化措施改变混凝土和易性。
5) 再生骨料的压碎值与混凝土强度有着相关性, 压碎值指标是影响混凝土强度的重要因素。严格控制再生碎砖骨料比例, 降低压碎指标值对混凝土强度的影响。
摘要：对建筑垃圾中的碎砖和废弃混凝土进行处理, 生成再生骨料。分别对再生碎砖骨料和再生废混凝土骨料基本性质进行试验, 然后根据两种骨料的不同掺配比例替代天然粗骨料进行再生混凝土的配制, 并检验再生混凝土的基本性能。结果表明:再生粗骨料中碎砖和废混凝土所占的比例对再生混凝土的性能影响很大。再生碎砖骨料的含量越大, 混凝土的工作性越差, 力学强度越低。而随着再生废弃混凝土骨料含量的增加, 混凝土的工作性良好, 力学指标提高。
关键词：再生碎砖骨料,再生废混凝土骨料,比例,再生混凝土,性能
参考文献
[1]孙跃东, 肖建庄.再生混凝土骨料.[J]混凝土, 2004, (6) :33-36.
[2]I B Topcu, Selim Sengel Properties of Concretes produced with waste Concrete aggregate 2004
[3]尚建丽, 李占印, 杨晓东.再生粗集料特征性能.[J]混凝土.建筑技术, 2003 (1) .
[4]史巍, 侯景鹏, 再生混凝土技术及其配合比设计方法[J], 建筑技术开发, (2001) , 8:18-20.
[5]张宴清.建筑废渣再生骨料混凝土的性能[J].建筑材料学报, 2003 (1) .
再生混凝土骨料 篇2
轻骨料混凝土按干表观密度一般为800～1950kg/m3，共分为12个等级，强度等级按立方体抗压强度标准值分为CL5.0、CL7.5、CL10、CL15、CL20、CL25、CL30、CL35、CL40、CL45、CL50等11个等级。轻骨料混凝土由于其轻骨料具有颗粒表观密度小、总表面积大、易于吸水等特点，所以其拌合物适用的流动范围比较窄，过大的流动性会使轻骨料上浮、离析;过小的流动性则会使捣实困难。流动性的大小主要取决于用水量，由于轻骨料吸水率大，因而其用水量的概念与普通混凝土略有区别。加入拌合物中的水量称为总用水量，可分为两部分，一部分被骨料吸收，其数量相当于1h的吸水量，这部分水称为附加用水量，其余部分称为净用水量，使拌合物获得要求的流动性和保证水泥水化的进行，
净用水量可根据混凝土的用途及要求的流动性来选择。另外，轻骨料混凝土的和易性也受砂率的影响，尤其是采用轻细骨料时，拌合物和易性随着砂率的提高而有所改善。轻骨料混凝土的砂率一般比普通混凝土的砂率略大。
对于轻骨料混凝土，由于轻骨料自身强度较低，因此其强度的决定因素除了水泥强度与水灰比(水灰比考虑净用水量)外，还取决于轻骨料的强度。与普通混凝土相比，采用轻骨料会导致混凝土强度下降，并且骨料用量越多，强度降低越大，其表观密度也越小。
轻骨料混凝土的另一特点是，由于受到轻骨料自身强度的限制，因此，每一品种轻骨料只能配制一定强度的混凝土，如要配制高于此强度的混凝土，即使降低水灰比，也不可能使混凝土强度有明显提高，或提高幅度很小。
再生混凝土骨料 篇3
关键词：再生骨料,强度等级,使用年限,抗压强度
再生混凝土就是将废弃的混凝土经过加工、破碎、分级后, 按一定的比例混合形成再生骨料, 部分或全部代替天然骨料 (主要是粗骨料) 配制而成的混凝土。再生混凝土技术对于保护环境、节约资源、发展生态建筑具有重要意义。国内在相关研究领域取得了很多成果, 大多比较关注与普通混凝土相同配合比条件下再生混凝土的基本性能, 主要包括再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和弹性模量等。由于再生骨料在基本力学性能方面比天然骨料有所降低, 从而导致再生混凝土的基本性能比普通混凝土也有不同程度的降低。另外, 由于再生骨料在原有废弃混凝土中所处环境不同, 对其基本力学性能也有不同程度的影响, 也会使再生混凝土出现一定的差别。本文通过对再生混凝土的试验研究, 探讨原始混凝土的强度等级和使用年限对再生骨料基本力学性能的影响。
1 试验材料
水泥:32.5R钻石牌普通硅酸盐水泥;
砂:河沙, 细度模数为2.6;
天然骨料:碎石, 5 m m~3 1.5 m m连续级配;
再生骨料:由C20废弃混凝土工而成的再生骨料编号为B;由C40废弃混凝土工而成的再生骨料编号为C;由新近建筑废弃混凝土加工而成的再生骨料编号为D;由老旧建筑废弃混凝土加工而成的再生骨料编号为E。
水:自来水。
粗骨料的基本性能如表1所示。
由表1可见, 与天然骨料相比, 再生骨料的密度低、吸水率高、压碎指标大, 主要是由于再生骨料表面附着大量水泥砂浆所致, 而再生骨料之间差别不大。
2 混凝土配合比
按照相同水灰比配制C20强度等级的混凝土。混凝土配合比详见表2。
由表2可见, 再生混凝土的坍落度总体小于普通混凝土, 主要是由于再生骨料表面的硬化混凝土在混凝土的拌制过程中耗散了大量水分, 导致再生混凝土的和易性降低, 而再生混凝土之间无差别。
3 混凝土抗压强度对比
按照《普通混凝土力学性能试验方法》 (GB/T50081-2002) 进行28d立方体抗压强度、28d棱柱体抗压强度测定试验, 试件尺寸分别为150mm×150mm×150mm立方体和150mm×150mm×450mm棱柱体。混凝土抗压强度详见表3。
由表3可见, 再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度均高于普通混凝土, 这主要是由于低强度混凝土对于水灰比比较敏感, 再生骨料吸水率比较高, 致使再生混凝土的强度相对于普通混凝土有一定的提高。
对于B组与C组再生混凝土, C组的立方体抗压强度和棱柱体抗压强度均低于B组再生混凝土。这主要是由于高强度等级的混凝土必然要承受更大的荷载, 而粗骨料又是混凝土强度的主要构成, 较大荷载致使混凝土内部的粗骨料所受的应力影响更大, 从而粗骨料自身的纹理裂隙产生或者扩展, 使得再生骨料的力学性能降低。
对于D组和E组再生混凝土, E组再生混凝土的立方体抗压强度和棱柱体抗压强度均低于D组再生混凝土。这主要是由于混凝土的使用年限较长, 则混凝土的耐久性受到各种因素的严重影响, 同时也使得粗骨料受到不同程度的破坏, 不同荷载的长期作用、有害物质的侵蚀等因素导致粗骨料的自身性能降低, 骨料的内部微观破坏也较严重, 那么由此制备的再生骨料的力学性能也必然受到较大影响。
4 结语
(1) 再生骨料的性能普遍低于天然骨料, 但再生混凝土的强度并不总是低于普通混凝土, 而是取决于强度等级, 随着强度等级的提高, 再生混凝土的强度呈现逐步下降的趋势。
轻骨料混凝土在旧桥改造中的应用 篇4
轻骨料混凝土在旧桥改造中的应用
轻骨料混凝土具有良好的抗裂、抗震、抗渗、抗冻等耐久性能,且减轻结构自重,降低维修成本.文中介绍了轻骨料混凝土的特点和配合比设计过程,并结合国道G324线广州长平至金坑公路扩建工程实例介绍了轻骨料混凝土施工工艺.
作 者：覃志学 QIN Zhi-xue 作者单位：广州市公路工程公司,广东广州,510075刊 名：广东交通职业技术学院学报英文刊名：JOURNAL OF GUANGDONG COMMUNICATIONS POLYTECHNIC年，卷(期)：8(3)分类号：U445.6关键词：轻骨料混凝土 旧桥改造 施工工艺
再生混凝土骨料的加工方法 篇5
1 再生混凝土骨料的性能
通过将废弃混凝土破碎、分级并按照一定的比例进行混合而形成的骨料被称为再生骨料或再生混凝土骨料。采取某种工艺对部分或全部再生骨料加以利用而形成的混凝土, 称为再生骨料混凝土, 简称再生混凝土。从再生混凝土方面来说, 其用来生产再生骨料的原始混凝土通常称为基体混凝土, 也可称为原生混凝土。可以通过对再生混凝土骨料采取特殊处理后进行分级, 按照一定的混合比例来配制满足不同性能和使用要求的混凝土骨料。
1.1 堆积密度和表观密度
再生混凝土骨料由于来源于母体混凝土, 在其表面存有一定数量的水泥砂浆, 表面一般比较粗糙, 且存在棱角。因此其水泥砂浆的孔隙率大、吸水率较高, 再加上混凝土在解体、破碎时会造成再生骨料内部大量的裂纹出现, 最终导致再生骨料的堆积密度和表观密度比普通混凝土骨料低、吸水率高。由此可知, 再生混凝土骨料的堆积密度、表观密度及吸水率主要与母体混凝土的强度等级、配合比、使用时间等因素有重要的关系。
1.2 压碎指标
再生骨料的压碎指标是表示再生骨料强度的一个重要参数。再生粗骨料由于受到本身特性的影响, 导致再生骨料的压碎指标高于天然骨料的压碎指标。再生骨料的特性与母体混凝土有关, 因此, 其强度和加工破碎方法与压碎指标具有密切的关系。母体混凝土强度越高, 混凝土再生骨料的压碎指标也就越高;水泥浆体和砂浆在加工过程中脱落的越多, 压碎指标越小。
1.3 吸水率
再生骨料中的水泥砂浆含量及机械破碎造成的损伤程度对再生骨料的吸水率有很大的影响。砂浆含量越高、内部的微裂纹越多, 则再生骨料的孔隙率高、吸水性大。同时, 母体材料强度、组成及气候条件在一定的程度上对吸水率也有影响, 此外, 再生细骨料比再生粗骨料的吸水率高。
2 几种再生混凝凝土骨料的加工方法
混凝土再生骨料加工方法一般有机械破碎法, 近年来随着科学技术的进步, 其它方法也随之产生。
2.1 常规加热法
将适度大小的混凝土废料块加热到50℃左右约2 h。通过热膨胀所产生的热应力, 使混凝土废料发生断裂, 进而使用机械破碎方法除去砂浆, 获取再生混凝土骨料。这一方法的缺点是耗时长, 而且由于混凝土废料受到均匀的缓慢加热, 粗细骨料温度也一并上升很高, 从而改变了骨料的力学性质, 导致获得的再生混凝土骨料品质降低, 影响由此生产的出的再生混凝土性能。
2.2 机械破碎法
这种技术是使用机械力碾压破碎混凝土废料, 去除砂浆获得再生混凝土骨料的方法。在国外, 这种方法使用了两种碾压设备:转子偏心轴和机械研磨。但是使用这种方法碾压获得的骨料除去旧砂浆不彻底, 而且耗能大, 破碎过程中会使骨料内部的微裂纹增加, 严重影响再生骨料的品质和后续生产出的再生混凝土质量。
2.3 酸浸破碎法
这是近年来国外学者提出的一种新方法。将混凝土废块预浸在0.1M酸性溶液中24 h, 通过化学反应除去粗骨料周围的砂浆体。用这种方法获得的再生混凝土骨料的吸水率较低, 范围在7.27%~12.17%之间, 有较好的质量。主要缺点是经盐酸和硫酸处理后的再生骨料中氯化物和硫酸盐含量的增加可能会导致耐久性下降, 并且处理后的酸液污染环境, 难以处理。
2.4 化学机械加工法
这也是国外学者建议的方法, 实质是使用组合化学降解, 将混凝土废料块接触硫酸钠溶液, 并使用机械应力使砂浆通过冻结与解冻剥离, 进而获得再生混凝土骨料。这一方法多用于再生骨料分类, 不适合于大规模再生骨料的生产。
3 结论
为了满足基础建设事业的健康持续发展, 人们经过研究提出并发展了从拆除建筑物产生的混凝土体中加工再生骨料, 生产再生混凝土, 从而有效保护自然环境的方法。目前再生混凝土已在一定程度上取代了原生混凝土, 产生了良好的经济和社会效益。
在推广使用再生混凝土的过程中, 人们也发现了一些需要研究解决的问题, 其中主要有改善再生混凝土的性能、寻求高效快速的混凝土再生骨料加工技术, 以及利用混凝土加工再生骨料的速度和效率。再生骨料的质量是制约再生混凝土应用的关键因素, 因而研究快速高效的混凝土骨料加工技术与方法具有重要的工程意义。
摘要：再生混凝土骨料的加工及质量是制约再生混凝土性能和应用的关键因素。通过对再生混凝土骨料性能的论述, 指出了再生混凝土骨料常用的常规加热法、机械破碎法、酸浸破碎法以及化学方法等的技术应用特点, 以期为再生混凝土骨料的加工提供借鉴。
再生混凝土骨料强化方法探究 篇6
在建筑业中, 混凝土是世界上用量最大的材料, 随着近年来建筑业的高速发展, 混凝土用量增加迅速, 作为混凝土骨料的沙石被大量开采, 造成资源枯竭;同时, 每年拆除的废旧混凝土的数量惊人, 对环境造成了巨大的负面影响。将废旧混凝土回收加工后获得再生骨料, 用于生产再生混凝土, 一方面解决资源枯竭的问题, 另一方面解决了建筑垃圾的问题;因此, 对再生混凝土的研究具有十分重要的意义。
1 再生骨料的性质
再生混凝土骨料是指废旧混凝土经破碎加工后所得粒径在40 mm以下的骨料。由于再生混凝土骨料是由废旧混凝土破碎加工所得, 相对于天然骨料, 再生混凝土表面通常附有砂浆, 也就是说, 是由天然骨料和附着砂浆组成, 这就导致再生骨料与天然骨料存在一定差异。
近年来, 国内外关于再生骨料基本性能做了一些研究, 普遍认为, 相对于天然骨料, 再生骨料粒形较差, 带有较多棱角, 同时密度低, 吸水率高, 空隙率高, 压碎指标高, 实验室测得数据见表1。
这些缺陷导致用再生骨料配制的再生混凝土性能有大程度的降低, 使得再生混凝土大范围推广使用受到限制, 必须寻找措施修复再生骨料缺陷, 强化再生骨料, 从而提高再生混凝土的性能。
注:RA为再生骨料;NA为天然骨料。
2 再生混凝土骨料强化
由于再生骨料存在诸多缺陷, 限制了再生混凝土的大范围使用, 采取措施强化再生混凝土骨料尤为必要。国内外许多专家学者在关于再生骨料强化做了大量研究, 取得了许多成绩, 但仍然没有一种成熟的方法强化再生骨料。目前采取的方法主要分为物理方法和化学方法。
2.1 化学方法
化学强化方法就是使用化学浆液对再生骨料进行浸渍、淋洗、干燥等处理, 或直接填充再生骨料的空隙;或与再生骨料中某些成分反应, 生成物能够填充再生骨料的空隙;或浆液能将再生骨料本身的微细裂纹粘合等, 从而提高再生骨料的密度、降低吸水率和空隙率, 达到强化再生骨料的目的。
2.2 物理方法
物理强化方法的实质是减少再生骨料表面附着砂浆含量, 从而达到强化再生骨料的目的。目前, 物理强化方法有立式偏心装置研磨法、卧式回转研磨法、球式研磨法、棒磨研磨法、加热研磨法等。物理强化方法耗能较多, 工艺复杂, 很难推广使用。在此基础上, 李秋义等提出颗粒整形法对再生骨料进行强化, 其实质就是将经过颚式破碎机破碎后的骨料再次冲击, 高速运动的颗粒相互撞击, 从而减少再生骨料附着砂浆的含量以达到再生骨料强化的目的。
经过物理强化后的再生骨料颗粒棱角减少, 表面附着砂浆含量降低, 密度有所提高, 吸水率、孔隙率、压碎指标都有所降低。但是物理强化方法耗能较多, 并且可能会使骨料本身产生微裂缝, 所以其适应性有待于进一步研究。
3 再生骨料改性试验
3.1 试验概况
本试验分为4组, 每组处理方法见表2。
具体操作如下。
MAR-1:取适量盐酸, 将浓度稀释至3%, 再把再生骨料倒入稀释后的盐酸溶液中, 浸泡1 h后, 捞出晾干。
MAR-2:将1%的PVA溶液稀释约3倍, 搅拌均匀, 然后把再生骨料倒入其中浸泡48 h, 捞出晾干。
MAR-3:按照水∶水泥∶粉煤灰=1∶0.7∶0.3配制溶液, 搅拌均匀, 然后把再生骨料倒入其中浸泡48 h, 捞出晾干。
MAR-4: (1) 取适量再生骨料放入水中至吸水饱和; (2) 擦干后放于微波炉中微波加热5 min; (3) 将骨料取出倒入冷水中冷却; (4) 重复步骤 (2) 和 (3) 20次; (5) 将处理后的再生骨料晾干。
3.2 实验结果及分析
3.2.1 试验结果
按照JCJ 53-92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》测量上述再生骨料的各项基本性能, 结果见表3。
3.2.2 结果分析
从表3可以看出, 经过化学强化或微波加热处理, 再生骨料的基本性能都比未经过强化的有明显改善。对于化学强化, 其中表观密度指标, PVA改性后提高了5.4%, 最为明显;孔隙率指标, PVA溶液改性后下降了12.5%, 效果最好;吸水率指标, PVA改性后下降了56.8%, 水泥浆外掺粉煤灰处理后反而上升了20.7%, 这是由于水泥浆处理后增加了再生骨料附着砂浆的含量;压碎指标, 盐酸改性效果最好, 下降了19.8%;微波加热循环20次改性再生骨料后效果比上述化学强化方法偏好, 这是由于影响再生骨料基本性能的最主要因素是再生骨料表面的附着砂浆, 石子和表面的附着砂浆有着不同的衰减系数, 当对再生骨料微波加热时, 衰减系数大的附着砂浆吸收的热量比石子高得多, 两者之间形成很高的温度应力, 降低了两者之间的界面强度, 从而导致表面附着砂浆脱落, 微波加热循环20次可有效去除再生骨料表面的附着砂浆50%左右。具体改性效果见表4。
%
注:+表示提高, -表示下降。
4 结论
1) 再生混凝土骨料的表观密度和堆积密度都比天然骨料低, 孔隙率、吸水率、含水率、压碎指标都比天然骨料高。一方面, 再生骨料是由石子与其表面附着砂浆构成, 而附着砂浆相对于石子而言, 结构松散, 抗压强度低;另一方面, 破碎而得的再生骨料, 其内部存在大量的微裂缝。
2) 经化学物理强化后, 再生骨料的基本物理性能都有所改善, 但仍劣于天然骨料, 有效措施需进一步研究。
3) 将废旧混凝土加工成再生骨料, 并经过强化用作生产再生混凝土, 不但解决资源枯竭的问题, 而且解决了建筑垃圾的问题, 对节能环保具有十分重要的意义。
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参考文献
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再生骨料混凝土高强化措施研究 篇7
将建筑及工业废料作为骨料制备混凝土并且对其高强化是一项全新的技术, 也是一个全新的命题, 是目前混凝土配制技术的主要发展方向。换句话说, 绿色再生骨料混凝土高强化就是参考现行的混凝土材料科学的配合比和制备技术, 通过将建筑废料转变为可以利用的再生骨料, 并且对骨料进行正确的处理, 来实现再生混凝土的高强化。
“绿色再生”概念是目前比较热门的课题, 全世界无论是发达国家还是发展中国家都没有统一的标准对其进行界定。首先, 再生骨料混凝土的制备与当前流行的商品混凝土相比, 原材料、配合比以及施工工序等方面都有很大的差别, 所以现行规范和标准都不适用。其次, 因为我国制备混凝土所用的原材料与国外使用的配料有比较大的差别, 制备出的常规混凝土性能差别都很大, 所以, 不能直接使用国外的相关标准。最后, 由于我国幅员辽阔, 不同地区环境差别大, 导致再生骨料具有地域性导致的变异程度不同的特点, 不同地区的再生骨料都有自身的特点。因此, 在我国要想应用再生混凝土技术, 对再生骨料进行特殊的处理方面的研究就显得十分必要了。
绿色再生骨料高性能混凝土是一种新型的混凝土制备技术, 是在大量加入绿色骨料的基础上, 参考商品混凝土的技术, 在严格的质量监管下制成的。除了粗骨料、细骨料、水、水泥以外, 再加入足够的填充物和碱水外加剂。再生骨料混凝土高性能化以后应该具有比较好的耐久性, 优良的工作性能以及经济性, 代表着未来的混凝土发展趋势。因此, 要使再生混凝土得到广泛应用, 一开始就必须走高强化的技术路线。用再生骨料配制的高强高性能混凝土是一种绿色环保的混凝土, 因为使用了废料, 所以保护了环境, 与我国环境保护政策和可持续发展战略有机的结合起来, 走自然与人和谐发展道路, 代表着混凝土未来发展的重要方向。
2 再生混凝土中骨料对强度的影响
绿色再生骨料混凝土中骨料对人造石材抗压强度的影响不仅来自绿色骨料自身的抗压强度, 而且还有粘结层强度的影响。常规的混凝土中材料的线膨胀系数层次不齐, 热胀冷缩、水泥水化反应、各种荷载作用会导致各种材料的变形不能同步, 所以会在粘结层产生裂缝, 成为受力薄弱部位。绿色再生骨料混凝土中, 新骨料与新的水泥石之间的线膨胀系数接近, 因为新骨料表层附着有强度较高的水泥石, 所以粘结层的抗压强度得到加强。再者, 绿色新骨料表面的很多裂缝会吸入新的水泥浆体, 加之其吸水性强, 可以很快被水浸湿, 并发生水化反应, 形成非常密实的粘结层。这样, 因为粘结层的强度得到提高, 因而较低强度的再生骨料通过与水泥砂浆的拌合, 反而可以配制出较高强度的再生混凝土。
另外, 由于表面附着抹灰层, 使再生骨料的表面凹凸程度比天然骨料有较大的提高。再加上在二次加工的过程中, 一部分粗骨料因为受到震动而沿产生裂缝, 既增加了新的粗糙表面, 又增加了摩擦力和机械咬合力。同时, 通过多次的破碎、筛分过程, 原有骨料中的低强度颗粒、形状不良颗粒被淘汰。这些加大粗糙程度、增加摩擦力和机械咬合力、粒形的改善和坚固性的选优排劣特点都使再生骨料的抗压性能被优化, 从而筛选出满足配制再生混凝土需要的骨料。
3 再生骨料高强化措施
建筑废料需要经过破碎才能再次利用, 那么在加工的过程中破碎机器会施加较大的荷载, 这样就会在混凝土块内部出现新的空隙, 切割面的多样性导致再生粗骨料形状不规则, 表面粗糙程度也千差万别。利用再生粗骨料调制出拌合物用水量远远高于常规骨料配制的混凝土, 发生水化反应后经标准条件养护的混凝土强度也比传统的混凝土低。另外, 再生骨料混凝土的抗压强度、棱柱体劈裂强度、抗融冻能力、耐久性等均低于传统的混凝土。所以, 只有对初步处理得到的质量较差的再生骨料进行特殊处理, 才有可能提高再生骨料混凝土的强度。
特殊处理的结果应该是获得强度比较高的骨料, 经过实验研究得知: 将粗骨料中强度较低的块体去掉, 并将骨料表面的有害物质也处理掉, 可以有效的筛选出强度较高的再生骨料。绿色再生骨料提高强度的有效的处理方法如下。
( l) 机械处理。利用机械的处理方式可以剔除强度比较低的废料或者去掉再生粗骨料表面强度达不到要求的水泥石。经球磨机处理过的再生粗骨料在强度方面得到了很大的提高, 甚至可以用来生产钢筋混凝土现浇构件。这种机械处理骨料的方式非常有前景。经过再次破碎, 应用各种研磨方法可以进一步优化再生粗骨料, 改变骨料的外部形状, 并改善了再生骨料的质量。国外研究表明, 在搅拌再生骨料混凝土拌合物时, 先把再生骨料进行干拌处理, 然后再加入其他成分, 也能去除粗骨料上残留的强度弱的砂浆, 使再生骨料的强度得到提高。机械研磨过的再生粗骨料, 应该尽快掺入拌合物中搅拌, 要缩短放置时间, 这样的再生混凝土强度才会提高。
( 2) 化学反应。利用C - 3 超塑化剂 ( 萘系产品) 、5% 浓度的冰醋酸、3% 浓度的盐酸溶液对再生骨料改性问题进行了研究。冰醋酸与含硅酸盐的骨料表面相互反应, 能够形成碳氢键结构的分子, 在一定程度上改善再生骨料表面活性, 而盐酸与再生骨料中的水泥水化产物Ca ( OH) 2 反应, 起到破坏和改善骨料颗粒表面的作用。处理1kg再生骨料, 需要C - 3 超塑化剂2g或冰醋酸8m L或盐酸70m L。利用化学反应的处理方法获得的粗骨料掺入拌合物中可以得到较好的坍落度及和易性, 用其配制出的混凝土强度得到相当大的提高, 甚至超过常规混凝土的抗压强度。经过盐酸处理过的粗骨料, 表面得到强化, 抵抗变形的能力得到增强, 所以减少了再生骨料混凝土干缩和徐变现象的发生。
( 3) 水泥浆液处理。先配制出常规的水泥砂浆, 为了保证强度能够达到要求, 在制备时应该加入强度较高的水泥, 并向其中加入适量的超细骨料 ( 粉煤灰) 、高效减水剂等外加剂, 来优化水泥砂浆的抗压强度。由于再生骨料中含有大量的空隙, 将改良的水泥砂浆与其拌合, 并留有足够时间使浆体能完全填充裂缝, 这样就可以提高绿色骨料的抗压强度。工业废料矿渣和粉煤灰对再生骨料混凝土的抗压强度及耐久性能的提高主要取决于以下两个方面: 一是粘结力加强, 工业废料粉煤灰和矿渣掺和使用, 在化学反应过程中, 超细粉煤灰中含有的钾和钠能很好的提升矿渣粉的活性, 致使水泥胶体中的空隙急剧下降, 提升了骨料与水泥石的粘结作用, 进一步提高了再生骨料混凝土的抗压性能。二是密实度提高, 粉煤灰和矿渣粉的直径比水泥小很多, 他们的加入填充了水泥石间的空隙, 又优化了水泥骨料的级配, 使混凝土形成更加密实的石材, 从而提高了再生混凝土的抗压强度, 使达到龄期的混凝土具备了比较好的耐久性。
( 4) 硅酸钠与氯化钙溶液处理。绿色再生骨料本身含有很多裂缝, 为了削弱空隙对强度的影响, 可以将再生骨料置入硅酸钠与氯化钙溶液中进行处理, 因为, 硅酸钠与氯化钙溶液发生反应时生成的产物方解石可以填充骨料空隙, 所以裂缝得以减少。再生骨料中未充分发生反应的水泥也会同硅酸钠发生化学反应, 这部分产物也可以填充骨料空隙, 骨料密实度得到提高, 强度自然就得到相应的提高。氯化钙和硅酸钠溶液进入再生骨料孔洞中发生化学反应不仅能生成方解石, 还可以加速水泥化学反应中硅酸二钙的水化速度, 从而减少了水泥的龄期, 因此, 再生骨料混凝土的强度得到加强。
4 高强化骨料对再生混凝土强度的影响
将再生粗骨料经过特殊处理后替代天然骨料制备出的混凝土, 强度值比常规混凝土高, 而用经过处理的细骨料替代天然细骨料配制混凝土, 强度增长幅度更大。当再生混凝土的强度超过80MPa后, 与再生骨料的强度接近时, 利用再生粗骨料配制的混凝土比常规混凝土强度值地, 利用再生细骨料制备的混凝土强度则与常规混凝土强度差别不大。结果表明, 再生骨料高强化以后对混凝土强度的影响有好的一面, 也有不利的一面。
混凝土是由多种材料复合配制而成的人工石材。当粗细骨料抗压强度远远高于水泥石抗压强度时, 再生混凝土的强度主要由水泥石的抗压强度支撑, 当粗骨料和细骨料的强度不足或者与水泥石的强度相当时, 则会对混凝土的抗压强度产生不利的影响。再生骨料混凝土强度有所偏高的主要原因就是骨料与水泥胶凝材料的粘结强度好。再生粗骨料因为其表面粗糙不平容易与水泥胶凝材料形成较大的物理摩擦力、化学胶结力和机械咬合力。再者, 绿色再生骨料与水泥石有接近的线膨胀系数, 因而在受到外荷载作用以及较大的温差变化时, 再生骨料与水泥材料之间只会产生比较小的应力差值, 在粘结层产生的微裂缝也会大大缩减, 这就是高强化再生骨料对再生混凝土强度有贡献的原因。
此外, 再生骨料吸水率高, 在参与化学反应的过程中会吸收水泥胶凝材料里的水, 所以会使水泥石的强度增加。因为做实验时, 在混凝土中加入了大量的超细骨料粉煤灰, 所以试件破型后再生骨料与再生水泥石表现出不同的颜色, 破坏面非常整齐, 几乎没有从粘结层开裂的, 这是对再生骨料与水泥胶凝材料粘结较好的实证。
5 结语
建筑废料再生骨料表面存在着抹灰层, 在破碎过程中又会在骨料中产生新的裂缝, 掺入不利于混凝土强度的有害物质, 这些因素限制了再生骨料混凝土的应用范围。通过合理的特殊处理, 能够获得符合常规混凝土需要的骨料或者更高质量的绿色再生骨料。将建筑废料变为宝作为再生骨料, 经过特殊处理后得到高强化的混凝土证明再生混凝土具有巨大的发展潜能, 能够将大量的建筑垃圾资源化, 很好的保护了生态环境, 符合可持续发展的战略。
摘要：对绿色再生骨料进行特殊处理以后, 可以提高再生骨料的抗压强度, 进一步提升再生骨料混凝土的受力性能及耐久性。处理的目的是优化骨料的形状, 将骨料表面影响混凝土强度的因素剔除, 提高拌合物的和易性, 进而提高混凝土各方面的性能。建筑及工业废料经过机械处理、化学反应、水泥浆液处理、硅酸钠与氯化钙溶液处理等方法加工后, 能够成为质量较高的骨料, 因此, 再生混凝土的强度自然可以获得较大提高。
关键词：再生骨料,混凝土,措施,高强化
参考文献
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再生骨料混凝土的性能研究综述 篇8
混凝土是土木工程建设中必不可少的基础。随着城市化进程的加快, 基础设施建设规模越来越大, 混凝土的消耗也越来越大。新建、改建、拆除建筑物都会产生大量的建筑垃圾, 保守估计我国每年都要产生约35亿吨的建筑垃圾, 其中每年仅拆除建筑物就占了高达15亿吨。处理这些建筑垃圾不仅需要庞大的费用, 而且还会污染空气、水质和土壤, 影响人类的生命健康。因此, 如何进行建筑垃圾的回收再利用成为全世界共同关注的课题。
1 概述
我国处理建筑垃圾基本都采取传统的堆放和掩埋的方式, 其综合利用率不足5%, 远远低于欧美等发达国家。面对这种情况, 加大我国再生骨料混凝土的推广运用的愿望十分迫切。再生骨料混凝土是指将废弃混凝土块经破碎、清洗、分级后, 再按一定的比例混合形成再生骨料, 部分或全部代替天然骨料配制成新的混凝土。将再生骨料混凝土用于新建工程中不仅能节约自然资源, 还能减轻环境污染, 具有巨大的效益。
再生混凝土的研究最早始于第二次世界大战, 战争产生了许多废弃建筑物, 面对这个难题, 很多欧洲国家都开始了对废弃混凝土进行有效处理和回收利用的研究工作。前苏联学者Glushge在1946年就开始研究了将废弃混凝土制成集料重复利用的可能性[1], 美国、日本、德国、丹麦、荷兰等国也相继开展了相关研究, 得出了一系列的成果并积极将其应用于实际工程中。我国关于再生混凝土的研究较晚, 但是势头较猛, 国内数十家大学和研究机构都开展了大量的研究工作, 涉及了再生混凝土的各个方面, 包括有再生混凝土的工作性能、力学性能、变形性能、耐久性、再生混凝土高温后的性能、再生混凝土梁柱试验研究、再生混凝土框架节点试验研究、再生混凝土构件抗震性能的研究等。
2 性能研究
2.1 再生骨料的基本性能
再生骨料的基本性能主要有表观密度、压碎指标、吸水率、孔隙率。文献[2]的研究表明, 再生骨料的表观密度明显小于天然骨料, 压碎指标比天然骨料要大, 而且再生骨料的吸水率和孔隙率都比较大, 这在再生混凝土配合比设计中要着重注意。文献[3]探究了再生骨料的取代率和其自身表观密度、吸水率之间的相互关系。通过大量地不同取代率的再生骨科吸水性试验得到结论, 再生骨料的吸水率随着再生骨料取代率的增大而增大, 呈强的线性关系。
2.2 再生混凝土的工作性能
混凝土的工作性能一般用和易性表示。和易性是指新拌混凝土易于各工序施工操作 (搅拌、运输、浇注、捣实等) 并能获得质量均匀、成型密实的性能, 这是一项综合性能, 包括流动性、粘聚性和保水性。李丽生[4]等测试了5组不同取代率的再生骨料混凝土拌合物的坍落度, 发现再生混凝土的流动性将随着再生骨料取代率的不断增大而有所降低, 但总体变化不大。另外, 其粘聚性和保水性得到显著改善, 同时还建议再生粗骨料的取代率不宜超过50%以保证强度满足要求。秦拥军[5]等设计了正交实验来研究水灰比、再生粗骨料取代率、粉煤灰等量取代水泥用量、砂率等因素对再生骨料混凝土和易性的影响规律, 综合分析后得到各因素对再生骨料和易性影响大小依次为:水灰比、砂率、粉煤灰等量取代水泥用量、再生骨料取代率。江彬[6]等在进行了混凝土工作性能试验的基础上, 还对再生混凝土和普通混凝土进行了微观观察, 从微观的角度来比较再生混凝土和普通混凝土和易性的差别。通过微观观察发现, 再生骨料的表面比较粗糙、孔隙较多, 这就使得其摩擦阻力大, 而且孔隙也会吸纳一部分水分, 并在表面形成水膜, 故再生混凝土的流动性低于普通混凝土。
2.3 再生混凝土的力学性能
影响再生混凝土强度的因素很多, 原生混凝土强度、水灰比、矿物掺合料以及再生骨料破碎工艺、质量控制的差异, 都会对再生混凝土的强度产生一定的影响。
我国目前对再生混凝土抗压强度进行了大量的研究, 文献[7,8]研究了再生混凝土抗压强度的特征, 研究成果表明, 再生混凝土抗压强度随着再生骨料取代率的增加而降低, 而且再生混凝土抗压强度的发展规律与普通混凝土相差不大。其中文献[7]还认为再生混凝土的强度发展较慢, 不能直接套用普通混凝土28d抗压强度方程, 需要作一定的修正。肖建庄[9]等共进行了264块再生混凝土立方体试块抗压强度试验, 得到结论:再生骨料取代率对再生混凝土各龄期抗压强度的影响很大。当再生骨料取代率分别为30%、70%和100%时, 再生混凝土的抗压强度低于普通混凝土, 而且抗压强度和水灰比呈线性关系, 当再生骨料取代率为50%时, 再生混凝土的抗压强度较天然混凝土反而有所增加, 而且抗压强度和水灰比呈二次抛物线关系, 这一现象需要进一步研究来解释。
除了经常使用的抗压强度外, 混凝土抗折强度也是一个重要指标, 尤其是路面混凝土中抗折强度的地位更高。陈宗平[10]等进行了33个不同骨料取代率的再生混凝土试件的抗折强度和抗压强度试验, 结果表明再生混凝土和普通混凝土的抗折强度接近。另外, 随着再生粗骨料取代率的增加, 再生混凝土的抗折强度呈现先增大后减小的趋势, 最大抗折强度是取代率40%的再生混凝土。文献[11]则对36个试件进行了抗压、抗折强度试验, 研究表明再生混凝土可以达到甚至超过普通混凝土的抗折强度, 这一结论对再生混凝土在路面工程的推广运用十分有利。
2.4 再生混凝土的变形性能
再生混凝土的变形性能包括弹性行为、干缩和徐变、热变形等。肖建庄[12]完成了五组不同再生骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验, 结果表明再生混凝土的应力-应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似, 并且拟合得到了曲线上升段和下降段的对应方程, 但是二者曲线上各特征点的应力和应变值有所差别, 再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土, 再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土。陈宗平[13]等进行了66个标准棱柱体试件和33个150mm×150mm×150mm棱柱体试件的强度、弹性模量、泊松比试验, 得到了与肖建庄相似的结论, 认为在上升段, 再生混凝土与普通混凝土应力-应变曲线基本重合, 下降段再生混凝土的曲线更为陡峭。肖建庄[14,15]等试验研究了不同再生骨料取代率下再生混凝土的收缩与徐变规律, 得到结论:再生骨料取代率为50%和100%的再生混凝土收缩变形较普通混凝土分别增加17%和59%, 而徐变变形较普通混凝土分别增加12%和76%。还采用了神经网络方法对再生混凝土徐变进行了预测, 为多影响因素下的再生混凝土徐变的预测与变参数分析提供了新思路。A.Domingo-Cabo[16]等也得出了相近的结果, 对于取代率分别为50%和100%的再生混凝土, 120d时再生混凝土的收缩量较普通混凝土分别增长20%和66%, 90d时再生混凝土的徐变分别增长约25%和62%。
2.5 再生混凝土的耐久性
再生混凝土的耐久性能包括有抗碳化、抗冻性、抗渗性、耐磨性、抗腐蚀等。但是再生混凝土的微观结构和界面特点比普通混凝土更为复杂, 这也给再生混凝土的耐久性机理分析带来很大困难。文献[17]对国内外大量文献进行了对比分析, 发现再生混凝土的耐久性能低于普通混凝土。但是只要采取合理的措施, 依然可以获得耐久性能良好的再生混凝土。
2.6 再生混凝土高温后的性能
在工程的防灾减灾研究中, 结构的耐火性能是新的热点问题。谢汇[18]等进行了五组不同再生骨料取代率的立方体试件的高温试验, 测试其抗压强度的变化和质量损失情况, 经450℃高温作用后, 再生混凝土强度、质量损失率都比普通混凝土大, 这可能是因为再生混凝土孔隙多, 内部结晶水丧失较快, 导致内部结构变得松弛, 使再生混凝土的强度、质量损失都比普通混凝土的大。陈宗平[19]等进行了标准再生混凝土立方体试件在不同程度高温 (常温、200~800℃, 级差为100℃) 下的试验, 测试再生混凝土高温前后的强度变化, 并根据试验结果, 提出了高温后再生混凝土抗压强度与温度的回归方程。
3 结束语
目前再生混凝土的应用范围并不广, 尚存在几个问题亟待解决。
(1) 再生混凝土自身的缺陷。目前对再生混凝土的研究还没有达到普通混凝土的水平, 如何提高再生混凝土的强度、耐久性等, 是决定再生混凝土是否能在各类建筑中真正发挥其优势的关键。
(2) 国家级规范制订。目前现行的再生混凝土规范如《再生混凝土应用技术规程》、《再生混凝土结构设计规程》都是地方性规范, 尚需更多的研究成果来制订全国性的再生混凝土规范。
(3) 再生混凝土的经济效益。再生骨料虽然是取自废弃混凝土块, 但是尚需进行破碎、清洗、分级工序, 而且如要配置高强混凝土还需对一般的再生骨料进行二次处理加以强化, 这就对再生混凝土的生产工艺提出了要求。所以如何精进再生混凝土的施工工艺, 降低处理费用也是再生混凝土能否大力推广的关键。
摘要：城市化进程的加快导致了许多建筑废弃物产生, 常规的填埋处理方法会破坏环境, 造成土壤、空气和水质污染等, 将废弃混凝土块破碎处理成再生骨料, 部分或全部代替天然砂石骨料配制成再生混凝土是处理建筑废弃物的最佳途径。本文介绍了再生混凝土各项性能的研究, 探讨了再生混凝土的推广应用前景。
再生骨料混凝土导热系数试验研究 篇9
研究表明:再生骨料替代率、孔隙率、骨料类型、干湿状态和混凝土密度等因素对混凝土的热导率有很大的影响。随着再生骨料替代率的提高, 混凝土的导热系数呈现出较大的差异性[1]。T.Z.Harmathy[2]等提出孔隙率对混凝土的导热系数影响, 随着孔隙率的增大, 混凝土的导热系数明显减小。本文从再生骨料替代率和水灰比的角度出发, 研究其对再生混凝土导热系数的影响, 为再生混凝土实际工程的应用提供一定的参考。
1 混凝土导热系数试验
1.1 试验原理
线热法的基本原理是在均匀的大块材料中, 放置一根长直细电阻丝, 当电阻丝中通以稳恒电流加热时, 就构成了一个以热丝为轴的长直圆柱体导热模型。根据热传导理论[3], 由热传导方程和边界条件可知, 试件的导热系数为:
式中:λ-介质中的导热系数, W/ (m·K) ;r-介质中测温点距热线的距离, m;a-介质的热扩散系数, m2/s;θ-介质在r处τ时刻的温升, K;τ-热线源放热所经历的时间, s;q-热线源单位长度的热流率, W·k。
1.2 试验设备与方法
混凝土导热系数测定采用美国DECAGON公司生产的便携式热导仪KD2Pro, 其使用瞬时线形热源方法进行测量, 通过监测样品中给定某一电压的线形探针的热耗散和温度, 计算物质的热特性。
2 试验结果及分析
2.1 再生骨料替代率对混凝土导热系数的影响
再生骨料替代率对混凝土导热系数的影响如图1所示。由图1可知, 再生骨料混凝土的导热系数比自然骨料混凝土导热系数低, 随着再生骨料替代率的增加, 混凝土的导热系数减小, 当再生骨料替代率达到100% (质量分数) 时, 混凝土的导热系数降低了14.5%。
2.2水灰比对混凝土导热系数的影响
水灰比对混凝土导热系数的影响如图2所示。由图2可知, 混凝土的导热系数随着水灰比的增加而减小。当水灰比为0.35时, 混凝土的导热系数为1.652W/ (m·K) , 当水灰比0.55时, 混凝土的导热系数为1.478W/ (m·K) , 导热系数降低了10.5%。水灰比越低, 混凝土搅拌时的含水量越小, 包裹在骨料周围和水泥石中的自由水越少, 由于水化时混凝土中的孔隙率越低, 混凝土越密实, 因此导热系数相对水灰比高时而增大。
3结语
在水灰比相同的情况下, 随着再生骨料替代率的增大, 混凝土的导热系数减小;在再生骨料替代率相同的情况下, 随着水灰比的增大, 混凝土的导热系数减小。
参考文献
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