再生混凝土骨料试验研究

建　筑　材　料　学　报

JOURNALOFBUILDINGMATERIALS

Vol.7,No.4

Dec.,2004

　　文章编号:1007-9629(2004)04-0447-04

再生混凝土骨料试验研究

徐亦冬,　周士琼3,　肖　佳

(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)

摘要:在试验基础上分别配制了高(H)、中(M)、低(L)3种强度等级的原生混凝土.将原生混凝土进行人工破碎、筛分后制得再生混凝土粗、细骨料,然后分别对再生混凝土粗、细骨料以及原生混凝土粗、细骨料的一系列物理力学性能进行了研究.研究结果表明:再生

混凝土粗、细骨料与原生混凝土粗、细骨料之间性质差别较大;在原材料相同的情况下,由配合比不同的原生混凝土破碎后所得到的不同再生混凝土骨料之间性质差异很小,这对于控制再生混凝土骨料以及再生混凝土的质量波动是非常有意义的.关键词:原生混凝土;再生混凝土;原生(粗、细)骨料;再生(粗、细)骨料中图分类号:TU528　　　文献标识码:A

ExperimentalStudyofRecycledConcreteAggregate

XUYi2dong,　ZHOUShi2qiong,　XIAOJia

(CivilEngineeringandArchitectureCollege,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China)

Abstract:Onthebasisofexperiments,threetypesoforiginalconcretewerepreparedwhichhavehigh,mediumandlowstrengthrespectively.Therecycledconcreteaggregatewereobtainedbycrush2ingandgradingoriginalconcretemanually.Aseriesofphysicalpropertiesofthethreerecycledcon2creteaggregate(coarseandfine)andtheoriginalconcreteaggregate(coarseandfine)weretested.Asisshownbytheresults,thepropertiesofrecycledconcreteaggregatearedifferentfromthoseoforiginalconcreteaggregate;thedifferencesofthepropertiesamongtherecycledconcreteaggregateswhichwerepreparedwiththesamerawmaterialsareverylitter,whichismeaningfultocontrolthefluctua2tionofthequalityofrecycledconcreteaggregateaswellasrecycledconcrete.

Keywords:originalconcrete;recycledconcrete;original(coarseandfine)aggregate;recycled(coarseandfine)aggregate

　　所谓再生混凝土技术就是将废弃混凝土块破碎、清洗、分级后,按一定的比例混合形成再生混凝土骨料(以下简称再生骨料),然后将之部分或全部代替天然骨料,从而配制出再生混凝土的这样一种技术.再生混凝土技术具有巨大的经济和社会效益,符合人类的可持续发展,因而具有广阔的应用前景.

再生混凝土与用同配合比天然骨料配制的原生混凝土之间在性质上之所以会产生差异,主要是因为再生骨料具有不同特性所引起的.大量研究表明,再生骨料具有以下特性:(1)再生骨料表面

收稿日期:2003-07-04;修订日期:2004-03-08作者简介:徐亦冬(1980-),男,江西人,中南大学硕士.3通信联系人,中南大学教授、博士生导师.

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粗糙,棱角多;(2)再生骨料中有大量水泥砂浆存在;(3)再生骨料中含有多种杂质,如:玻璃、土壤、石膏、沥青、金属、化学及矿物外加剂等,这些杂质对再生混凝土的质量会产生一定的影响[1];

(4)在生产再生骨料的过程中,由于损伤积累而导致了再生骨料内部有大量的原生裂纹出现.基于上述原因,使用再生骨料配制而成的再生混凝土其工作性较差,弹性模量较小,干缩与徐变较大.

由于再生骨料来源不一,导致再生混凝土的质量波动较大.因此,如何控制再生骨料的质量波动,从而达到减小再生混凝土的质量波动是再生混凝土从试验室走向实用化的一个重要课题.在实际工程中,混凝土原材料(胶凝材料和原生骨料)基本上是相同的,只是混凝土的配合比不同,也就是说,大量用来生产再生骨料的原生混凝土即属于这种情况.那么这类原材料相同而配合比不同的原生混凝土破碎后所得到的不同再生骨料之间性质究竟存在何种差异呢?本文就这一问题做了一些探讨.

1　原生混凝土的性质

1.1　原生混凝土材料水泥:衡阳洪城水泥集团生产的世达牌42.5级普通硅酸盐水泥;粉煤灰:湘潭电厂产UFA,比表面积570m2/kg;细骨料:湘江河砂,级配符合Ⅲ区要求;粗骨料:湘江河卵石,粒径符合5～31.5mm连续级配要求;外加剂:株洲桥梁厂产TQN高效减水剂;水:普通自来水.1.2　原生混凝土的配合比及强度

本文在试验基础上分别配制了高(H)、中(M)、低(L)3种强度等级的原生混凝土.在标准养护室中养护145d后,对3种强度等级混凝土的抗压强度进行了测试.试件尺寸为100mm×100mm×100mm.原生混凝土的配合比及抗压强度如表1所示.

表1　原生混凝土的配合比及抗压强度

Table1　Mixproportionsandcompressivestrengthoforiginalconcrete

CodeHML

mw/mb

Mixproportion/(kg・m-3)

C390432330

UFA13000

W156181185

S620610635

G111011301180

w(TQN)Compressivestrength/MPa

63.052.038.7

Slump/mm1807050

/%1.20.50

0.300.420.56

2　不同强度等级原生混凝土对再生粗骨料性质的影响

将养护145d的原生混凝土从标准养护室中取出,经人工破碎、筛分后,制得再生粗骨料.为反映再生粗骨料粒径对其性质的影响,分别对3种再生粗骨料和原生粗骨料5～10mm,10～20mm,20～31.5mm粒级的视密度、吸水率进行了测试,另外还对粗骨料的压碎指标以及级配进行测量.

测试过程均按照JGJ53—92《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》进行,其中视密度采用的是简易测量方法.测试结果分别见表2及图1.2.1　视密度

由表2可见:再生粗骨料的视密度较原生粗骨料小(这是由再生粗骨料中所含的废弃水泥砂浆密度较小而引起的);原生混凝土的强度对再生粗骨料的视密度有一定影响,其中,高强度原生混凝土由于本身密度较大,因而其破碎后所得到的再生粗骨料视密度最大,而中强和低强原生混凝土经破碎后所得到的再生粗骨料其视密度基本相同;再生粗骨料粒径对视密度的影响并不显著.2.2　吸水率

由表2可见,再生粗骨料的吸水率大于原生粗骨料的吸水率.由于再生粗骨料中有大量的废弃水泥砂浆存在,而这些水泥砂浆的吸水率又远大于天然粗骨料的吸水率,从而使得再生粗骨料的吸

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水率比原生粗骨料大得多.这也是再生混凝土与用同配合比天然骨料配制的原生混凝土之间性质产生差异的关键所在.

由表2还可知,在原材料相同的情况下,再生粗骨料的吸水率主要受其粒径的影响.再生粗骨料中的废弃水泥砂浆主要以2种形式存在,一种是独立存在的纯水泥砂浆块,另一种则是粘附在原生粗骨料的表面.由于小粒径再生粗骨料中的废弃水泥砂浆主要以第1种形式存在,而大粒径再生粗骨料中的废弃水泥砂浆则主要以第2种形式存在,因此小粒径再生粗骨料中废弃水泥砂浆的含量大,而大粒径再生粗骨料中废弃水泥砂浆的含量小,所以随着再生粗骨料粒径的减小,其吸水率迅速增加.此外,粒径小的再生粗骨料其比表面积大也是造成其吸水率大的原因.

表2还表明,原生混凝土的强度对再生粗骨料的吸水率影响不大.

表2　不同强度等级原生混凝土对再生粗骨料性质的影响Table2　PropertiesofrecycledcoarseaggregatesmadefromdifferentstrengthleveloforiginalconcreteCode

Particlesize/mm5～10NA10～2020～31.55～10

RAH

10～2020～31.55～10

RAM

10～2020～31.55～10

RAL

10～2020～31.5

Apparentdensity/(g・cm-3)2.632.602.642.602.532.542.412.432.412.412.422.39

Waterabsorption(bymass)/%1.40.40.24.22.21.64.52.82.24.92.62.2

12.8

6.81

12.4

6.70

12.4

6.75

10.0

7.47

Crushingvalue

/%Modulusoffineness　　Note:NAmeansoriginalcoarseaggregate;RAmeansrecycledcoarseaggregate;H,M,Lmeansthatthestrengthleveloftheoriginal

concreteishigh,mediumandlowrespectively.

2.3　压碎指标

由表2可见,再生粗骨料的压碎指标较原生粗骨料大.

产生此结果的主要原因是:(1)再生粗骨料中含有的大量废弃水泥砂浆为软弱颗粒,易被压碎;(2)再生粗骨料在破碎过程中已产生了内部损伤;(3)再生粗骨料的级配不良.表2还表明:3种再生粗骨料的压碎指标基本相同,这表明在

原材料相同的情况下,原生混凝土的强度对再生粗骨料的压碎指标影响不大.2.4　级配

由图1、表2可知:再生粗骨料的级配及细度模数[2]与

原生粗骨料相比均相差较大;3种再生粗骨料的级配与细图1　原生粗骨料与再生粗骨料的级配曲线度模数基本相同,这表明在原材料相同的情况下,原生混凝Fig.1　Gradingcurveoftheoriginalandre2

cycledcoarseaggregate土的强度对再生粗骨料的级配影响不大.

3　不同强度等级原生混凝土对再生细骨料性质的影响

　　将3种强度等级原生混凝土破碎、筛分,制得再生细骨料.分别对3种再生细骨料及原生细骨

450　　　建　筑　材　料　学　报第7卷　

料的视密度、含泥量以及级配等性质进行测试.测试过程均按照JGJ52—92《普通混凝土用砂质量

标准及检验方法》进行,其中视密度测试采用简易方法,而含泥量测试采用标准方法.测试结果见表3和图2.

表3　不同强度等级原生混凝土对再生细骨料性质的影响

Table3　Propertiesofrecycledfineaggregatemadefromdiffer2

entstrengthleveloforiginalconcrete

CodeNSRSHRSMRSL

Apparentdensity/(g・cm-3)2.612.502.502.50

SedimentpercentageModulusof(bymass)/%

1.87.07.47.8

fineness1.723.833.973.88

　　Note:NSmeansoriginalfineaggregate;RSmeansrecycledfineaggregate;H,M,Lmeansthatthestrengthleveloftheorigi2nalconcreteishigh,mediumandlowrespectively.

图2　原生细骨料与再生细骨料的级配曲线

Fig.2　Gradingcurveoftheoriginalandrecycledfineag2

gregate

3.1　视密度

由表3可见:再生细骨料视密度较原生细骨料小(产生此现象是因再生细骨料主要由密度相对较小的废弃水泥砂浆组成且其含泥量较大的缘故);3种再生细骨料的视密度相等,这表明在原材料相同的情况下,原生混凝土的强度等级对再生细骨料的视密度没有什么影响.3.2　含泥量

由表3可见:再生细骨料的含泥量与原生细骨料相比有较大的增加(这是因在生产再生细骨料的过程中有大量的细颗粒及粉尘产生的缘故);3种再生细骨料的含泥量均在7%～8%之间,即表明在原材料相同的情况下,原生混凝土的强度等级对再生细骨料的含泥量影响不大.3.3　级配

由图2及表3可见:再生细骨料与原生细骨料的级配及细度模数均相差很大,其中经人工破碎而得到的再生细骨料中粗颗粒偏多;3种再生细骨料的级配基本相同,这表明在原材料相同的情况下,原生混凝土的强度等级对再生细骨料的级配影响不大.

4　结论

1.与原生粗骨料相比,经人工破碎而得到的再生粗骨料的视密度小,吸水率与压碎指标大;与

原生细骨料相比,经人工破碎而得到的再生细骨料的视密度小,含泥量大,颗粒偏粗.

2.由原材料相同而配合比不同(强度等级不同)的原生混凝土破碎而得到的不同再生骨料,其性质间存在的差异很小.该结论对于减小再生骨料与再生混凝土的质量波动是非常有意义的.

3.由于本试验研究主要着眼于在原材料相同的情况下,原生混凝土的强度对再生骨料性能的影响,因此,为了避免其它未知因素的影响,生产再生骨料所用的原生混凝土为试验室中的试件.在试验室中制备的混凝土试件,其性质与现场废弃的混凝土必有差异,这有待于进一步研究.参考文献:

[1]　TORBENCH.Recycledaggregateconcrete[J].MaterialandStructure,1986,19(5):2012246.[2]　冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.237.