（材料学专业论文）再生混凝土高性能化的试验研究.pdf

摘要 摘要 随著建筑业的逐速发麓，混蒹土的臻量越来越多，两宙戴产生静天然砂石曹 料资源的匮乏与建筑业产生的垃圾空前增加的趋势日盏严重。资源的枯竭使得环 境巍疆秘益悉纯，丽大量静建筑垃圾处理费穰 墼相当豫入，并幽就；i 发的环境闻 题和社会公害也很多。城市的更新改造，老建筑物的拆除产生了大量的废弃混凝 圭，在越来越注麓节约能瓣帮资滠翡今天，魏侮再生剥弼痰弃瀑凝显褥越来越 重要。再生混凝士是将废弃混凝上作为再生资源，经过清洗、破碎、分级和按一 定比恻褥互配合嚣褥至l “器，主雷料”，剥嗣黧潺凝土；争作为帮分或全帮蚤籽配制 的混凝土。这种混凝土成为人类社会可持续发展的一科一绿色建筑材料。但是再生 漫凝土熬低强凄孛誓性谴褥箕应爱秽发建受到艇裁蟊隈裁，霆此瓣再生溃凝主毫强 化的要求同益迫切。 本文酋先阐述了秀生溜凝技术鲍穰念：分捶了髯生蛋糕醚裁混凝瓣技术 和经济可行性i 在总结了骨科对混凝土性能的影响效应的基础上，研究了再生骨 辩鲍各项特性及冀慰再生淫凝土联产生的影螭；分搋礤究了秀生渥凝鲍赛嚣结 构特性及其改善措施。 在赣阕大量有关再生撬凝土的文献基础上，本文采稠正交设计对再生混凝土 的性能尤其是抗压强度性能进行了试验研究。分析了水胶比、再生粗骨料替代率、 硅荻掺攮蕈羚爆获掺量等闲素的影嫡，通过援差分柝秘方差分辑，醭究番嚣素对 新拌再生混凝土坍落度、7 d 、2 8 d 和6 0 d 的抗压强度等力学性能的影响，并引入 总功效系数对各考核指标谶行考查，绘出了髯生混凝二e 的推荐醚台比。在多元线 性回归分析中，学出了各考核指标与其显著影响因素之闻的线性表达式。鼹后对 再生混擞的应用及发展l 景作了避一步的探讨。 关键词：再生骨料。再生涡黼土，正交试验，雾元线性回归，归一化，功效系数， 抗压强度 a b s t r a c 举 w i t ht h eq u i c kd e v e l o p m e n to fb u i l d i n gi n d u s t r y t h ev a l u eo fc o n c r e t ei s d e m a n d e dn l o ea n dw a 3 r eg r e a t l ya n dt h ev d s o u r c e x h a u s t i o nd u et ot h ee x p l o i t a t i o n s a n da n ds t o n ea g g r e g a t ea sw e l l t h ev a t u eo fc o n s t r u c t i o nw a s t e si si n c r e a s i n g s e v e r i t y t h ee x h a u s t i o no fn a t u r e r e s o u r c em a k et h ee n v i r o n m e n tp r o b l e m sm o r e s e v e r e l ya n dt h a tt h eh a n d l i n gc h a r g e so fc o n s t r u c t i o nw a s t ei sv e r yh i g h ，a n di ta l s o c a u s eal o to f e n v i r o n m e n t a lp m b l e m sa n ds o c i a lh a r m f u le f f e c t t h e r ea r ei a r g en m o t m t o fw a s t ec o n c r e t eb e c a u s eo fr e n e w a lo ft h ec i t ya n db a c k o u to ft h eo l db u i l d i n g s t o d a yi nt h a ta t t e n t i o nh a db e e np a i dg r e a t l yo i ls a v i n gt h ee n e r g ys o u r c e sa n dr e s o u r c e ， h o wt or e u s et h ew a s t ec o n c r e t eb e c o m em o r ea n dm o r ei m p r o t a n t ，r e c y c l e dc o n c r e t e i so n eo fn e w t y p ec o n c r e t et h a tm i x e dw i t hr e c y c l e da g g r e g a t ea tac e r t a i np r o p o r t i o n a f t e rc l e a n i n g ，c r u s h i n g ，g r a d i n gw a s t e dc o h c r e t e 。t h i sk i n do f c o n c r e t eh a sb e c o m et h e g r e e na r c h i t e c t u r a lm a t e r i a lw h i c hi ss a f e g u a r dd u r a t i v ed e v e l o p m e n t o fs o c i a l f o rt h e l o ws t r e n g t ho fr e c y c l e da g g r e g a t ew h i c hi st h er e s t r i c t i o nf a c t o rt ot h ea p p l i c a t i o na n d d e v e l o p m e n to fr e c y c l e dc o n c r e t e ，t h en e e dl 。m a k eh i g h - s t r e n g t hr e c y c l e dc o n c r e t e b e c a u s ei m p e n d e n c ei n c r e a s i n g l y 。 i nt h i sa r t i c l e ，t h ec o n c e p t sc o n c e r n i n gr e c y c l e dc o n c r e t ea r ed e f i n e da n dt h e f e a s i b i l i t yt ot e c h n i q u ea n de c o n o m i c a ! o fr e c y c l ec o n c r e t ea r ea n a l y z e d ，b a s e do i l s u m m a r i z et h ee f 蠡：c to fa g g r e g a t et oc o n c r e t e ，t h i sp a p e rd e t a i l e d l yd i s c u s s e dt h e c h a r a c t e r so fr e c y c l e da g g r e g a t ea n dt h ei n f l u e n c ee f f e c to ft h er e c y c l e da g g r e g a t et o c o p t c r e t et o g e t h e rw i t ht h ec h a r a c t e r so fr e c y c l e dc o n c r g t em o r e o v e r 。t h i sf a p e ra l s o a n a l y z e dt h ec h a r a c t e r i s t i c sa n ds t r e n g t h i n gm e t h o d so fi n t e r r a c i a lz o n ei nr e c y c l e d c o h e r e t e t h ea u t h o rc a r r i e do a tt e s tc o m p l y i n gw i t ho r t h o g o n a ld e s i g n - s c h e m a 、t h ee f f e c to f f o u rf a c t o r s ( t h er a t i o no fw a t e rt oc e m e n t i t i o u sm a t e r i a l ，t h ec o a r s er e c y c l e da g g r e g a t e c o n t e n tt ot o t a lc o a r s ea g g r e g a t ec o n t e n tb y ，t h ep e r c e n t a g eo f s i l i c af i t m ea n d f l ya s h ) 西竞二。 走学硬士掌缘沦炙 o nt h er e c y c l e dc o n c r e t ec a p a b i l i t yo f m a s si sa n a l y z e d t h r o u g hv a r i a n c ea n a l y s i s ，t h e i n f l u e n c eo fe v e r yf a c t o rt os l u m po ff r e s hc o n c r e t e ，c o m p r e s s i v es t r e n g t h 难7 d ，2 8 d a n d6 0 da r ek n o w n t h ev a l u ec o e f f i c i e n ti si n t r o d u c e dt od i s c u s st h eo p t i m l m am i x p r o p o r t i o n o ft h er e c y c l e dc o n c r e t e ，k 氆em u l t i l i n e a r i t y a n a t y s i s 。t h es l u m p s 、 c o m p r e s s i v es t r e n g t h s 越7 d ，2 8 da n d 6 0 da r es e l e c t e da sf u n c t i o na n dt h es i g n i f i c a n c e f a c t o ri nt h ev a r i a n c ea n a l y s i si sv i e w e da si n d e p e n d e n tv a r i a b l e s t h el i n e a rr e g r e s s i o n e q u a t i o nb e t w e e ns l u m p ，c o m p r e s s i v es t r e n g t h8 t7 d ，2 8 da n d6 0 di sc o n c l u d e d i nt h e e n d 。t h i sp a p e ra l s ot a l k so v e rt h ef u r t h e ra p p l i c a t i o na n d d e v e l o p m e n to ft h er e c y c l e d c o n c r e t e ， k 拶w o r d s ：r e c y c l e da g g r e g a t e tr e c y c l e dc o n c r e t e ，o r t h o g o n a id e s i g n ，m u l t i l i n e a r i t y ， n o r m a l i z a t i o n ，v a l u ec o e f f i c i e n t ，c o m p r e s s i v es t r e n g t h h i 兰璺壬燕蠡主簦主童照鎏盎一差二堡! 垒 第一章绪论 溉凝主是现代最广泛谴撬豹建筑瓣瓣，也是当前藏大寨靛人造材精。拭1 8 2 4 年菱氍缎j o s e p ha s p d i n 墩褥了生产波特羔承漉麴篱一个专秘起，零漉溅凝主 蕈 为建筑奉于精在王程建筑中辑起豹 謦麓越来鹣大。在髓羚器国聱 技工俸喾瀚不凝努 力下，承灌及撬凝土麟瓣麓t 篷能琴聚改善。入娄避入2 1 | 鏊纪，要遴一莎可持续 发展。礴桶羲入弱膨张、强攘恶纯秘资源矮赣三大溺怒。辑料科学技术簧获强可 簿续鬏疑，除了对毫孝辩的技术憷与经济缝疆毫要求强矮，还要求它黑煮环境静蠲 性，瞧藏跫说黎餮驮蠢笺源、省瓷瓣、离耐久链与奔生裁蔫鹣鬣发出茨勇发毅材 辩。 缝羲久粪文骥兹不断翁遴，溅凝暂澍豹太均漆爨蠡越衷越大，与就穗时产 璺三懿g 臻离题瞧越柬蕊为驻著。掇摄c e m b u r e a u ( 敬淡承淀协会) 蕊诗蛰辩， 1 9 0 0 年时全越器承混蕊产爨棼麓1 予万吨，翔巢氍每方淀凝土平筠承滠蹋鐾为 2 5 0 予竞谤算，剩1 9 0 0 攀垒毽赛浇淀麓浸凝：莰为4 予万立方张；到了1 9 9 8 年， 全登器涩凝静生产量发淹裂6 4 亿立方米，每天每年平稳溺赞漫凝土1 寰方拳 多。巾瀚淀凝生产量( 游淡台零嚣入在蠹) 约占嫠男尊产量的4 5 ，鲮t 3 t 4 亿立方米。最近浆姿瓣黧示” ，2 0 0 0 每我溺承淀混凝躲嗣羹达到了2 0 亿立方 米。这瓣簧栽赞水涎5 亿雾睫，移石3 0 多亿堍。嚣簿鬟三产l t 水滋又要糕爨 1 0 t 吾荻磊，0 ，2 5 t 黏士，1 1 5 k g 袋鞠1 0 $ k 瓢v n 电，逐有其它辅韵繇瓣，弗黉。产生1 t 0 0 2 。 可觅农瀛溉凝土王池不纹麓漂与爨漂溺耗巨大，瑟虽捺爨大鬟c 0 2 和n o ，污烫 环境。我国辫效裙麓浇注懿许多混凝圭与钢筋潺凝主缝镌物，帮分已遴入老纯毁 环除段。城审改造建设魂会掭除部分老豹建筑与缝稳，嬲髂混凝主今磊越泉越多， 筵处襄方法是一个疆大豹柽会瘸露。麸建襞资 l l 矮嚣裂穗爱勰嚣瀛凝鲶灌方法 酌强森，都必须滋行解谤混凝臀耨嚣剩弱浆礤究。 。 霹生混凝圭熬概念 “撙生浞凝主”( r e c y c l e dc o l ，e r e m ) ，又称为“嚣生骨辩溉凝土”( r e c y c l e d 第一章绪论 a g g r e g a t ec o n c r e t e ) 。再生混凝土技术是将旧建筑物上拆下来的废弃混凝土块， 经过破碎、清洗、分级后，按一定的比例相互配台后形成再生骨料，作为部分或 全部代替天然骨料重新拌制混凝土的技术。因为这是对废旧混凝土的再加工，使 其陡复( 或部分恢复) 原有的功能，成为新的建材产品，所以称其为再生混凝土。 废弃混凝土( w a s t e c o n c r e t e ) 经过破碎、分级、再按一定比例相互配合后， 得到的骨料称为“再生骨料” ( r e c y c l e d a g g r e g a t e ) 。再生骨料按照粒径大小分 为“再生粗骨料”( r e c y c l e d c o a r s e a g g r e g a t e ，粒径大于5 m m ) 和“再生细骨 料”( r e c y c l e df i n e a g g r e g a t e ，粒径为0 1 6 5 m m ) 。 为了叙述的方便，以下将传统意义上的骨料简称为“天然骨料”：将全部用 天然骨科配制的混凝土称为“普通混凝土”( 或称常规混凝土) ；用于制各再生骨 料的混凝土称为“原生混凝土”，也称基体混凝土。将首次作为混凝土粗骨料使 用的卵石和碎石称为“原生粗骨料”：将首次作为混凝土细骨料使用的山砂和河 砂称为“原生细骨料”。对废弃混凝土破碎形成的再生骨料中与废旧砂浆完全脱 离，或大部分脱离，性状与原生骨料相近的骨料颗粒称为“原状颗粒”；而表面 附着大量废旧砂浆的骨料颗粒称为“次生颗粒”。 1 2 建筑垃圾的定义及其产生、分类和组成分析 1 2 1 建筑垃圾的定义 建设部颁布的城市垃圾产生源分类及垃圾排放( c m t 3 0 3 3 - - 1 9 9 6 ) 将城 市垃圾按其产生源分为九大类，这些产生源包括垃圾产生场所、清扫垃圾产生场 所、商业单位、行政事业单位、医疗卫生单位、交通运输垃圾产生场所、建筑装 修场所、工业企业单位和其他垃圾产生场所。建筑垃圾即为在建筑装修场所产生 的城市垃圾，实际工作中建筑垃敷通常与工程渣土归为一类。根据建设部2 0 0 3 年6 月颁布的城市建筑垃圾和工程渣土管理规定( 修订稿) ，建筑垃圾、工程 渣土，是指建设、施工单位或个人对各类建筑物、构筑物等进行建设、拆迁、修 缮及居民装饰房屋过程中所产生的余泥、余渣、泥浆及其他废弃物。 4 2 1 1 2 2 建筑垃圾产生、分类和组成分析 建筑垃圾是在建( 构) 筑物的建设、维修、拆除过程中产生的，包括新建工 第一章绪论 程施工的废弃弭和旧建筑拆除的残徽料，大多为固体废弃物。它分为拆除建筑物 时产生的垃圾( 简称拆除垃城) 和建造建筑物时产生的垃城( 麓称施工垃圾) 。 建筑垃城按照来源可分为：土地开掩、道路开挖、旧建筑物拆除、建筑施工和建 树生产垃圾五类：根据建筑垃圾的主要材料类型或成分对其进行分类，据此建筑 垃圾可分成三类：可直接利用的材科，可作为材料再生或可以用于热回收的材料 以及没有利用价值的废料。也有其它一些分类方法，如先将建筑垃圾按成分分为 盒属类和菲金属类、按能番燃烧分为可燃褥耨不可燃秘，再将副珠金属类和可燃 物后的建筑垃圾( 混凝土、石块、砖等) 按强度分类：标号大于c 1 0 的混凝土 和块石，命名为i 类建筑趣毂：标号小于c i o 的疲砖块和砂装翻体，命名为i i 类建筑垃圾；为了能更好地利用建筑垃圾，还进一步将i 类细分为i 。类和i 。类、 将f i 娄缡分为 a 粪鞠i i 。；娄。各癸建筑垃教的分类标准及甭途晃表i l 。 表l l ：各类建筑垃圾地分娄标准及川途 大娄甄类标号标志性丰芎辩 碌途 卜 i ：c 2 0 4 层以上建筑地梁、板、柱c 2 0 混凝土骨料 i b c 1 0 c 2 0 灌凝魏罄c o 撬凝静籍 i z i i 。 c 5 c 1 0 砂浆或砖 c 5 砂浆或再生砖骨料 i i 。 1 0 m m ) ) 细( d 。 1 0 m m ) 石予的简单拌合。如图2 5 所示【1 5 】：石子的堆 积密度并不是随粗石子含量的增加而迓渐增大，也不是随之增加而简单降低，而 是存在一个合适的粗细石子比率，这时石子存在最大的堆积密度，即此时石子的 空隙率最小。由试验表明，在其他条件完全相同的情况f _ 级配的改变能导致混 凝土抗压强度发生很大变化，2 8 d 强度变化近1 0 i l ”，除了因为良好的级配具 有小的空隙率外，还因级配合理，即大小颗粒的搭配合理；骨料与胶凝材料的粘 结比较好，因而强度增大。有试验证明用大小搭配合理，空隙率小的粗骨料配制 的高强高性能混凝土具有较高的早期抗压和抗折强度。 “厂 ：l + 1 ”势奇紊占奇喃 图2 5 ：级月e 对骨料堆积密度的影响 粗骨料在混凝土中存在一个最优用量的问题。当其他条件一定时，增加粗骨 料用壁，可以减少水泥用量，降低混凝土的单位成本，减小混凝土收缩徐变，并 增强抗腐蚀能力，从而提高混凝土的耐久性。由于粗骨料在混凝土中的骨架作用， r t h 骨料本身具有比砂浆更高的强度，在一定体积含量范围内还能相应提高混凝 土强度。但有试验表明，骨料含量也不能太高，否则会使浆体与骨料界面粘结质 ，u嚣霉 西北工业虹学硕士学位论文 第二嚣献综述观本文研究器路的确定 量降低，混凝土熬体性减弱，从而降低混凝士强度、抗渗和抗冻性能。宵资料认 为f 1 ”，对于各种糨骨料来波，当冀体积含量超过4 0 以赢，对其抗压强度并无 益处，实际上，商含量粗骨料会降低混凝在7 d 及班后的强成。 2 1 2 6 糨骨料最大粒径对混凝土性能的影响 在六十年代初期，w a l k e r 和b l o o m 发袭了关于粳骨料最大粒径对混凝土抗 压强度的影响的文章，从那时起到现在一直对科学界产生影响，他们认为在恒定 承灰比条件下，糯骨科最大粒径静增大对混凝抗压强度有负灏的影响，认为糯 骨料的嫩优最大粒径是存在的【l 。粗骨料的最大粒径的大小对混凝土的工作性 能和力学性能有报大拘影响。但高瞧能漏凝由于琚蒋度较大，砂率也大，所班 粗骨料的最大粒径对拌和物的粘聚性、保水性以及振捣成型盾的密实度影响不 大，蔼慧混凝的强疫赣有较大静影响。丈羹试验研究资耨表鞠，当精筲辩最大 粒径大于某一临界值时，混凝土抗压强度随最大粒径的增大而下降，而小于此值 时翻会隧着嚣糕最大藏经豹增大焉挺商，这个褒象被秣之为“糖曾籽鹣艇径效 应”。骨料粒径效应的概念，其定义为：以最大粒径4 0 m m 的骨料所配制的混凝 主强度德荛 ，袋嗣其它最大粒径鹳嚣籍在檑礴荻隶晓条孛 下嚣铡懿疆凝强度 与骨料摄大粒径为4 0 m m 的混凝土强度的比值称为骨料的粒径效应。在最大粒径 为4 0 1 0 r a m 跫藏困惑，荻求魄出1 5 0 - - 3 ，0 5 海变纯时瀛凝土数棱柱俸强度与立 方体强度具有明姓的骨料粒径效应。在灰水比相同的条件下，棱柱体强度与立方 嚣强度均其有隧饕嚣睾毒粒径减小焉鬟蔫鲍援终。试验还发瑶，曹瓣趣径与淀凝土 强度之间存在总好的相关性。而且水狄比越小，骨料的粒径效应越明显，丽高强 混凝主慧是选择罨可能，、鳇水敦比 w j 。龆图2 6 所示：无论采蠲褥静养护方法， 掺加混凝土减水荆与否，不同龄期的强度均商明显的粒径效应。 赫蚺 渊2 6 ：髓骨辩最大粒径与棍凝十抗压强攫的关系 ” 2 7 萋 西j 工业大学硕士学住论t 第二章疋献综述厦拉足研充思路的确定 综合分析，粗哥料粒径对混凝土强度的影响主要来自三个方面：一是颗粒内 部的缺陷，就骨料自身来说，粒径越大则骨料内发生裂缝。孔等缺陷的几率也相 对较高，这将影响到骨料自身的强度并影响到混凝土的强度。当把骨料粗颗粒破 碎成小颗粒时，骨料将沿其内部缺陷或大缺陷的方向破碎，形成的小颗粒内部的 缺陷数量及大小将减少减小，而且针片状颗粒的含量也少，骨料自身的强度得到 提高。m - 是骨判粒径的大小与骨料表面与水泥浆粘结强度有关，粗骨料粒径增大， 粗骨料与水泥浆的粘结减弱了，导致混凝土强度降低，并且严重影响混凝土的抗 渗、抗裂性能。口4 1 当混凝土内粗骨料用量一定时，骨料最大粒径越大，则骨料 的比表面积越小，骨料与水泥砂浆的粘结面积越小，粘结强度降低且骨料分布越 不均匀，这将导致混凝土内部骨架结构不连续而产生不利影响。三是颗粒在拌合 物中的运动速度，粒径越大，下沉速度越大，造成混凝土内部颗粒分布不均匀， 而骨料粒径越小，则在混凝土中骨料下部形成的孔隙越小越少，同时在界面区由 于水泥石的硬化收缩产生的裂缝也越小越少。且较大粒径的骨料周围聚集水膜的 倾向也较大，则靠近骨料附近的水泥浆的水灰比也比混凝土的平均水狄比要大， 导致硬化后的混凝土强度降低。 混凝士中粗骨料与水泥砂浆的界面粘结是混凝土强度的最薄弱环节，而随着 粗骨料粒径的增大，由于干缩产生的拉应力和剪应力也增大，当拉应力和剪应力 超过水泥和粗骨料的粘结强度，则将产生裂缝，这些界面裂缝首先在较大粒径的 粗骨料处产生，而较小粒径的粗骨料在此时并未产生界面裂缝，持续受荷时这些 产生于水泥砂浆与骨料结合处的微细裂缝逐步扩展贯穿水泥砂浆，最终导致结构 破坏。但是，普通混凝土拌合物中，假定水泥用量保持不变，, r j n 骨料的最大粒 径越大，其表面积就越小，需要的用水量也就越低，相同坍落度时，所需水泥量 电就越小，可以节省水泥。而水泥用量一定时，随着粗骨料粒径的增大，混凝土 的水灰比可以相应降低，可提高混凝土强度，这对降低生产成本是有利的。 总之，高强高性能混凝土中粗骨料最大粒径要适当小些，但并不是越小越好， 石子粒径越小，加工运输过程中粘附在石子表面上的粉尘越多，给施工冲洗带来 困难，一旦冲洗不彻底，则会削弱骨料界面的粘接力，使混凝土强度降低。 2 1 2 7 砂率对混凝土性能的影响 砂子在混凝土中的主要作用是填充石子的空隙，使混凝土更加致密，形成优 第二章t 献综逆规奉( 研究甚路的确定 良的、密实的结构，使混凝土具有甄好的性黥。般认为在满足混凝所要求的 性能范阍内，砂率要尽量的低，当水泥砂浆量一定时，砂率在溜凝中主要是影 i | 茸拌和料的和易性。对于离强高性能混凝土丽言，因为其用水爨较低，砂浆量要 由增加砂率来补充，砂率宜适当增大。试验袭明对于给定配合比的拌和物，存在 一个最优砂率，使得棍凝土流动性聚高，混凝土各龄潮强度均最高。但鼹优砂率 会根据水泥用量，水灰比，单位用水量，含气量以及糨骨料的粒径、粒形等的不 同丽变化，函就艇往砂率熊确定，器根据藕、镪骨辩的粒径帮缀配等实际情况， 由试验敬得。 鼠流动缝上讲t 合理鼬砂率可强健砂子在淀凝土拌和物中越到润滑作用，减 少粗骨料之间的摩阻力，使混凝土拌和物的流动性能增大。随着砂率的增大，砂 浆密痊也墙丈，镬砂浆畜足够懿浮力将石子携起并随移浆一起流动，丽鬣在流动 过程中像证混凝土的均匀性，不致出现离析现象从两实现混凝土的自密实。从粘 聚性及凝捣或型主讲，骖孳小，石子含量壤蕊，亨聿器耪麓精聚性交差，焱产生石 子离析，不易振捣密实。 扶溺凝土强艘主讲，妙率氇至关曩要。当混凝主弱砂率过小时，移浆麓较薄， 局部的糊骨料之间的间隙很小，此处砂浆粘结强度远低于石子强度，在某处石子 的嚣匿疑经往出予剪痤力豹髂矮蠢蓄先开裂，在涅凝试验中，藏轻看到琵静现 象。所蚪在混凝土拌和物中要有足够的砂浆量，使石予j 砌有一定距离，保证其界 露寿是够熬糖结强度。毫靛混凝中，砂攀一般在3 5 4 5 “之闼，幽谜验 表明，在此范围内。随着砂率的增加，混凝土强度成增长的趋势。 2 ，2 秀生骨料鹣基本特性 再生骨料包括再生粗骨料和再生细骨料，本文仅针对利用再生粗骨料，采用 天然砂子配制静露生溃凝蔓：，对再生缡骨瓣豹斑溺不骰磷究，并褥再生穗静料统 一简称为再生骨料。它与天然骨料存在一定区别。下简就详细说明。 2 。2 1 髯生骨辩豹矿耪缀藏稻表褥状态 前面已经阐述粗骨料的矿物组成对混凝土性能有很大的影响。再生糖露料 般为表露包裹着部分水泥砂浆的石予。但表面附着废旧砂浆的再生糈骨料自身差 异很大，有些颗粒的水泥砂浆附着面大，有些颗粒的5 f 餮面小甚至与砂浆完全揽 离，还有辍少一部分水泥颗粒。萁表蕊粘辩求淀砂浆的多少等情况与原始溺凝 簖二章更献蹿连矗奉文研完思路曲确定 的强瘦等级、骨料种类等因素有关m 3 ，滕始混凝土的强度等级越高，则表霞糙 附的水泥砂浆越多，碎石表面粘附的水泥砂浆比卵石表面的多。由于辩生粗骨料 袁醋附着的坡i 日砂浆，所以再生织骨科表面一般都凹凸不乎，非常毅糙，棱角特 别分明。 此外，被水泥砂浆包裹的再坐骨料，拜次与水泥砂浆搅拌时，具有表面亲水 眭，能很好蛾为水溶液所润温。 2 。2 。2 再生臀辩豹粒澎及表掰粗糙魔 骨料的粒形是指颗粒的宏观几何形状，这是颗粒材料熏要的几何性质。其 粒形魍优劣关系到嚣糕的堆积密发和空隙攀、混凝土拌和物滚动性以及疆 七混凝 土的强度和耐久性。再生骨料属于人工破碎的碎石类骨料，但其中会含有一些软 弱颗粒和片状颗粒。在漏凝学科中，软弱颗粒存其特定的台义。但是穗对予鞍 高强度等绒的新拌混凝土来洗，荐生骨料中所含的低强度水泥砂浆可以当作软弱 颞牲来对待，即使这些欺弱颗粒曾经粘酣在较高强发的骨料上，然后又被薪拌混 凝中较高强度等级的水泥砂浆所包围。般情况下，当再生骨料的原始混凝土 韵设计强度较低对，其中的水泥砂浆的强度也必然比较低。鼹此，低强度的再生 骨料中软弱颗粒要较商强度的璐生骨料多。这些软弱颗粒的存在一定程度上舍影 响再生混凝士的性能。 荐生骨料盼质量是不均匀的，而这种不均匀与原始渴凝的水灰眈有关。氆 原始混凝土的水扶比较大时，出于振捣硝使混凝土中的水分析出，同时水泥沉淀 并随之收缩予精骨料的底部而出琥薄弱的区域，这个区域的水泥砂浆的体积浓泼 与溅凝士硬化时所产，生的水化物的体积含量均较低，同时混凝土因坍薄度太大而 分瑟，从而在骨耱上郝形成空陈筒产生薄弱的受力区域。丽渔混凝翰筑物在浇 注的高度方向上的尺寸较大时，糖骨料由于自身的艇力而往往先于砂浆到达结构 底部。所懿，这些原因帮可能造成硬亿矗静滤凝的强度与密度的不均匀性。因 为硬化混凝土中已经存在了这些薄弱的受力区域，所以再生骨料在加工过程中， 容羁形成较多的片棱鬏粒。 虽然卵石、碎石和再生骨料的表面状况相差很远，但用传统的三轴形状系数 的计冀方法( 公式s f = c , a 7 面，其中a 、b 、c 分涮代表长、中、短轴) 的测试 结累却相差无几。困此我们利用比较骨料颗粒表面艄糙度来摊述再生骨料的颗粒 量j ! 些叁兰! ：主芏苎丝三 箜三兰- _ 圭生墅三生! 之二苎兰i 至墨壁苎! ! ! 墨 形状。 显而易见，与原生卵石和碎石相比，再生粗骨料表面异常粗糙，因为再生粗 骨料表而附有硬化水泥浆体而凹凸不平，非常不规则。但是目前尚无测试粗骨料 的比表面积的统一方法。通过对同粒径的各种骨料对新拌水泥砂浆的吸附粘着量 的测试，可判断再生粗骨料的相对表面粗糙度相对于一般碎石要高1 0 1 5 个百 分点1 4 ”。 2 2 3 再生骨料的级配和最大粒径 当再生骨料颗粒尺寸大于5 m m 时，为再生粗骨料，其粒径范围可以按有关 标准确定，如按我国g b t 1 4 6 8 4 2 0 0 1 分别组合成4 7 5 - - 9 5 0 m m 、4 7 j 1 6 m 、4 7 5 2 0 m m 、47 5 2 5 m m 、4 7 5 3 15 和47 5 4 0 m 连续级配， 也可组合成1 0 - - 2 0 m 、1 6 - - 3 1 5 m m 、2 0 4 0 m m 、3 l5 6 3 m m 和4 0 8 0 m 单粒级。在组合各种级配的再生粗骨料时，应结合6 b t 1 4 6 8 4 - - 2 0 0 1 相应级配中 不同粒径范围的骨料的相对含量，并通过试验找出达到最小空隙率时的各种筛孔 尺寸骨料的质量百分数，依次称量配合并混合均匀。再生粗骨料中也常含有一些 有害杂质，所以在使用前必须对再生粗骨料进行冲洗、过筛处理将有害杂质清除， 它们的含量标准可以参照天然骨料混凝土的标准g b t 1 4 6 8 4 - - 2 0 0 1 。骨料级配对 混凝土强度、工作性、耐久性都有很大的影响，同样在再生混凝土中再生粗骨料 的缴配对其各项性能电有很大的影响。本文采用的再生骨料的最大粒径为 4 0 m m ，其颗粒级配如图2 7 所示。 1 8 8 飘 1 0 第二章疋披综述趸誊丈研究思路的确定 所谓表观密度是指材料在自然状态f 的单位体积质量，其中自然状态下的体 积是指包括材料实体和内部空隙的表观几何形状体积。露生骨辩的表观密度可参 照天然骨科的铡宠方法进行。表2 一l 为本文所采用的一组再生骨料面干状态时 的表观密度试验数据，再生骨料的表观密度明蕊小于天然骨料的，且与再璺三骨糕 躺粒径有关。 表2 一l ：不同粒释的再生骨料的表观嚣度( k g m ) 粒径( m )再生骨料天然蒋料 4 - - 8 2 4 2 02 6 3 8 | 1 5 3 02 6 7 02 7 8 6 i 1 6 3 22 5 7 02 6 9 2 另据同本有关资料的报道可知，废弃混凝士再生粗骨料面于状态时的袭观密 度为2 1 2 0 2 4 3 0k g i n 3 ，髯生细骨瓣豹表魂密度为1 9 7 0 一2 1 4 0 k g m 3 0 q 。男有人 对废弃的水灰比为0 7 的原生混凝土破碎后得到的再生细骨料避行表观密度测 试，结栗囊2 2 7 9k g m 3 。慈之，不论怎样再生督耩豹表斌密度明显低于天然骨科 的。 影噙再生嚣精装霾密度豹因素簇多，主要镪括混凝七骨料豹密凄、漂始混凝 土的砂率和水灰比、再生骨料的粒径和级配、再生骨料的颗粒组成和性状，再生 嚣辩靛雪窳状态等。 2 2 5 再生骨料的吸水率和含水爨 天然岩石出予箕孔俸秘禽量校低，般低予3 ，极少超过t 0 ，钎戳常用 的天然骨料吸水速率和吸水率都很小。然而对予再生骨料，其颗粒棱角多，表厦 粗糙，组分中包含翱当数量的硬纯永混砂浆( 包襄在天然骨料表西或以碎鞴形式 存在) ，砂浆体中水泥石本身孔隙比较大，且在破碎过程中，其内部往往会产生 穴量的擞裂缝。困扛电，再生嚣辩的戳东性帮嚷承速率比天然督料妥大得多。 再生骨料的高吸水率和较低的表观密度的特征均“ 于再生骨料附着有废旧 求混移浆所致，并写再生骨精表面包豪静废弃水泥砂浆熊多少有关，西此再生督 料的吸水率与其表观密度有一定的相关性。对于同一批废弃混凝土破碎的再嶷粗 镯零 ，其密度摹本榴离，裹勰密度越夫，孔凉率越夺，暇永率随之躐小。两随着 曼i ! 三些苎芏堕主主缝丝至 芏三曼墨然苎姿墨查墨墼墨堂堂堕 孔隙率的增加，再生骨料吸水率呈舰律的增大，表观密度也呈规律的降低。国内 外对再生骨料的吸水性进行了大量的试验研究，其测定数据比较离散。艇练观大 量的试验结果仍可得出一臻规律性结论：再生骨料的吸水率随荐生骨料粒径减小 而迅速增大。再生骨料的吸水性随辩生骨料袭观密度的降低呈抛物线型明显增犬 8 j 。而且吸承速率也稠当快。葡本有资料认为再生骨料的玻永率一般为：再生 粗骨料3 6 8 o ：再生细骨料83 1 21 。表2 2 为不闻表观密度的再生 骨科的吸水率。 表2 - - 2 ：不同表观密度的糨生骨料的吸水率 i ( k g m 3 ) 2 4 0 01 9 0 0i 7 0 01 3 0 0 吸水率( ) 3 8971 282 2 2 另外，从旧建筑物拆除现场取得的再生骨料与天然骨料采集场的操作环境截 然不嗣，经簸簿焉获彳寻静褥生首辩豫菲迸彳亍琦( 洗跫理，否则因台有较多的泥土和 泥块，也会增加矮含水率和吸水举。混凝土科学中所说的“泥”，不仅指普通意 义魏麓圭，氇包禽嚣辩中箕氇粒径小于0 i ) 8 n m 静颥鹣。两“溺块”爱鬻骨瓣中 粒径大于5 m m ，经水洗或乎捏后变成小于2 5 的颥粒。粘土不仅增加混凝土 浆蜀求豢，焉曼会舞甄褥凝主熬强发，增热溅凝的干燥收缩率。有对甚至还在 混凝土构筑物中留下较大的孔洞，圆此，必须对再生骨料进行冲洗，清除其中的 精土等毒害杂质。 综台上面的试验数据和资料分析可以发现，再生骨料的吸水性随再生骨料粒 经麴增大瑟溅小，再生营糕豌粒径越小，其啜裘性越大，疆瘩遥率篷越浚：再生 骨料的吸水性还与其表观密度有关，且随其液观密度的减小呈抛物线型迅速增 般。因此再生嚣瓣毙天然蚤瓣含东攀毫，吸隶霪太，显皎隶速率大，髫魏当麓箕 配制混凝土时，搅拌用水骤比天然骨料多5 左右。新拌再生混凝土的坍落度损 失魄较大，这在竣诗再生浸凝戆懿台跹对楚一个难点。竣据| ；! l 本躲再生簧辩蠡 准，在混凝土生产中，不推荐使用吸水率超过7 的再生粗骨料和超过1 3 的再 生鲴嚣辩。 我们参考日本标准，以吸水率和稳定性作为评价辫坐骨料的指标，把再生和 骨料分为3 娄，褥生缨骨拳喜分为2 类。如表2 3 题示。 。鲎苎圭墨蕊兰堡主登堡垒墨兰量燕墨茎鎏簌曼叁苎矍蕊篷堡壁篓燕 表2 0 ：再生嚣馥 豹晶瑷t 不考辔缘碗耐久性) 篓剐褥生粳嚣辩再生缨骨秘 1 类2 类3 类1 娄2 娄 l 吸承塞 ) 3 以下5 以下7 鞋下 5 以下1 0 以下 l 稳定髅( )1 2 以下4 0 以下1 0 以下 2 2 。6 褥玺蠢麓壤狡寮凄黎窆藤率 穆生糨穗_ 罄| 豹松教壤耪密度、紧密瑶撩密度窥视密瘦均比天然凝嚣瓣戆小。 再生嚣辩匏蜜羹葭姨鸯糕在莲稼憾强下戆空躲率，缎鬟然，它取决予餐秘壤积骢 紧密程黢以及爱料颗糖澎状郛大小分毒。本试骏中掰采用熊再生静籽窖重为 1 3 0 0 k g m 3 。裁然孬垒糍：# + 辩麴窆藩事毖天然嚣赫瓣太，毽对多秘连续缓配瞧露 生糨嚣料豹测试缩聚表明，空隙奉并不太薅，对于工稳应用豹蒋通卵石翻婷石甄 砉，搿生疆闾瓣瓣空藏率壤掇不雾。 2 。2 。，孬生嚣籽豹强度秘弹魏壤鬟 嬲凌嘉混凝主块酸孬擎热工霹褥戆孬生器鹳蕊戏分十分复杂，再生嚣、祷中不霞 含存设谤强度等级赛氮不鞫瓣混凝成分，疆且禽有诲多低密度豹建筑秘料，且 混凝蔽露在是然器中瑟经发生碳纯，或蠢凌予经过了其它鬻 i 蠡毪气体的餐章虫爝 0 缀变褥蘸松。冕辨，京卡多年瓣施工艴谗凝主结构中，凌凝鹣最彳曩设谤强瘦 等级穗警c 7 ，5 c 1 0 。瞧靛是说，燕羝辫孬生骨辩瓣强度哥辘述不足1 0 m p a 。 薅生骨粒熬强度蕊“岩石”宓方髂强瘦和压礤攒事嚣疆秘方法寒裘示； 蠢西瓣立方体抗嚣强度蹩浮徐滋凝嚣瓣屡量豹个霪要臻拣，滚魏可簌褥 生嚣鹈鹈原液夯淹凝块上切割爨5 5 5 c m 勰立方体试捧避行“蠢磊”立 方体瀑痰检验，筵测宠方法与天然嚣秘谶凝主麴溅怒方竣$ l 缘。因蠢霹避经遣试 为，这些原始混凝主在漉筑嚣于盼试俘撬疆强瘦就是“舞石”蕊抗压强渲攘。投攘 g b f f l 4 6 8 5 - - 2 0 0 1 璃定，褒般湾嚣下，火成豢试转靛强瘦不宣低予8 0m p a ， 变臻巍不宣低予6 0m p a ，求成老不宜低予3 0m 。因此，一蔽再生凝嚣籽豹最 低强壤不宣低予3 0 醚豫。 压碎指标菠应了褥曼| 三糖骨辩抵抗压碎魏镌力，可擞间接穗簿其籀疵瓣强度， 祷澍楚对糕嚣糕中存在软弱颓毂分辩力较好。鏊蘩孬雯嚣瓣靛矮醇臻标匿参照麓 范对天然餐瓣压静指标滟要求，嵌獬g b t 1 4 6 8 5 - - 2 0 0 1 绒定熬实验方法测定。球 墨：篓点墨墨童璧生篁垒i 妻 燕兰曼墨墼鉴：墨堡叁蕊：璧耋燕整i i 篓墨 掰蕊簿攒掠我示孬生秘静科蕊强度时，疑褥一定藏墓气予状态下9 5 1 9 m m 翡鞲垒粗嚣精装入一定规格髂受压试接，在压力褪上热鼗婺i2 0 0 k n ，嚣魏羼称戳 试榉磺鬟( g ) ，璃孔径为2 + 3 6 r a m 黝筛子簿除被疆醛鼬绷鞍，称墩试撵余蕊( g ) 。 孤藩豢貅昙。曼争( 2 - - i j 鑫 u 式中：好一试铎辩震曩( g ) g 一压簿斌验磊簿容的试样臻量( g ) 疆摊拯栋表示爵生精释祷抵撬压簿鲢戆力，甑嘲按建攥溅其辐疲建强度。霹 戆孬堂嚣辩瓣舔褡撂褥霹参照蕊范翳天然营粒嚣餮搀标瓣甄式。 ( 1 ) 礴生嚣糖静摭瑾强褒 鞭释粒瓣弦发特瞧取决于窝翡驴耪缀成、纥薰、璇承 璧、魏辕率及魏辫结稔， 再生凝嚣辩豹强痿特瞧彀怒翔j 爨：。稠对号天然嚣瓣，缚生嚣瓣豹鞣藏缀成整袭， 筹攀巍攀一辩，璇曩垮匀浆颞鞭缀蕊，其中麴纛状鞭鞔、瘦鞠秒浆、次生鞭粒戮 及它们台蘩熬麓辩帮彩确赣蒋垒凝嚣瓣豹强攒，搿潋褥生辍嚣秘匏鹾薜攒橱藏交 鼻曩鼗较大。鼹簿生蚤褥躲磙臻过程皆，蒸巍酃往往会产熏夫鬣翁徽裂缝，酃再 璺三嚣瓣的孔溆率勰，啜承z 熬丈蕊艇投蕊吸拳溅鞠。警嗷隶撼秘或禽求镌鞠瓣，拳 对辩的靛纯雩# 麓会嚣茕学褥魏舔黔播酥。搭生鹈嚣獬吸承撬秘薏，羹疆簿撩轹 鞠显辫懿，裘嘲拳对露堡鞭臀豁艇软化雩# 蕊馕褥墓强艘疆爨黪羝。隶对天然露磊 或餮番麴较诧侮嗣露竣蕊醛，谯瓣簿| 生赣嚣辩鲢较弦搏孀赠不耧慧筑。薅虽可叛 海定黪麓；援凝主螺袋巾特孬生鞭嚣鹈含露定拳分，萁援簿攒貅蠖瞧穗耽天然 嚣鞑懿蓬薅搔豁低。露量氍垒黎嚣辩戆强囊惩要毒惑蒋垒凝鸯鹳魏敬醚蕈嚣鞭靛 组成， 强栽怒谠聪耱爨褥毯势不缝冀窿聂躞孬燕嚣粒瓣安舔煞纛，秘戮赡范露天 然釜辩压碡臻据辩嫒霆不一定逐鬻予再生黎嚣糕。 ( 2 ) 爵璺三嚣辩静摭剪鞭崖 孬生嚣饕翁撬夔强菠悬一个最蠢霜器髓栽撂赫，拭翦强囊瓣太，| 、萼嚣生嚣裁 熊秀捧巍天然嚣糖的嚣冬枣雩籽瘦阕予缝稳想惑辐关。抗剪试验可以在一个按丈豹 裹攘承受势力羲赘讶盎中辫蜇，蠡子黪嚣橡粪缳予圭壤橇剪魏麓试骏申来雳鹣稼 漆卡式翦翻鑫。搭生嚣瓣抗势强度驰试验矮袋液鹗：豳凝弃混凝剿舞静褥釜毅 骨瓣鐾骞缀离鼹抗蓠强囊嚣嫡器夔蛹簿撼魏，瓣氮鸯软弱鞭羧麓褥生雷祷斡撬赛 西矗工戈学顾士学垃沿爻第二章王载臻述| 毒毒耕癌薯g 对锛高 强度寄所降低；抗剪强鹱还与再生骨辩的均匀系数、试验职趟剪切盒的尺寸与褥 尘骨剃的最大颗粒尺寸有关。 ( 3 ) 嚣生骨料的弹性擞量 臂料的弹性模量与其孔陈率有关，致密的材料明显地具有较高地弹性模量。 而再生骨料本身的质量悬不均匀的，并且孔隙率大，破碎过程中还存在一些微裂 缝，困此，其弹性模量啪显低予天然骨料。 弭生骨料的弹性模量与原始混凝土的张源和配台比有关。若原始溉凝土砂率 较大，砂子较细，水泥含量较高，用水量较多，或者棍凝士的强度等级较低等， 均可能导致原始混凝土的收缩率增大。用这种混凝土加工制成的再生骨料的弹性 模量一般都鞍低。 当骨料的弹性模量较低时，混凝土的收缩和徐变也变大。当再生骨料被视作 小混凝土颗粒时，它本鸯已经宙肖定薛移率，两强其被俸为骨科重新用于释嗣 混凝土时，为使新拌韵再生骨料混凝土具有所需的和易性，在设计配台比时，仍 然会为英设计个砂率。箕结果楚新捧再生曹辩琵凝中的移浆重大大提高，鬣 终导致新拌的辩生骨料混凝土强度下降，而收缩率升高。因此用再生骨料拌制的 再生淹凝，蕊收缩率鞠显高予常短蔼凝主。 ( 4 ) 再生骨料的洛杉机磨损性( l o s a n g e l e sa b r a s i o n ) 2 8 j 簿生骨糕瓣洛杉辊戆损往( l o sa n g e l e sa b r a s i o n ) 篱稔l a 摩损髓，它鼓孬 生骨料的l a 麟损损失率来评价。再生骨料的耐磨损性较差，且再生骨料的l a 磨损链与秀垒嚣辩豹嚣始澹凝强菠窝爵垒簧辩懿粒径密翅穰关。 从不同强度的原始混凝土中得到的再生骨料的l a 耐磨损性不同。表2 4 为一缀耐磐强