再生骨料混凝土的试验研究-刘作为毕业论文.doc

西南科技大学本科生毕业论文 再生骨料混凝土的试验研究摘要：本文通过大量的文献分析，详细介绍了再生骨料混凝土的特点、优势，并结合环境保护和建筑业可持续发展说明再生混凝土的可行性和必要性。并通过一系列试验，通过使用再生细骨料进行再生混凝土试配试验，得出再生混凝土的和易性及强度随再生细骨料取代率的变化；粉煤灰取代率对再生混凝土和易性及强度的影响；硅粉取代率对再生混凝土和易性及强度的影响，并通过分析，对实验进行总结。关键词：再生骨料；再生混凝土；再生骨料取代率；和易性；强度 IIExperimental Study of Renewable Aggregate ConcreteAbstract: This article through extensive literature analysis， introduces in detail the characteristics of regenerative aggregate concrete，advantage，and combine environmental protection and sustainable development of construction that the feasibility and necessity of recycled concreteAnd，through a series of tests by using renewable fine aggregate regenerative concrete test match tests，the result of recycled concrete workability and strength with changes in the rate of renewable aggregate replace; Fly ash replacement ratio of recycled concrete workability and strength influence; Silicon powder replacement ratio of recycled concrete workability and strength，and through the analysis of the influence of experiment were summarized in this paper Key words : Regeneration aggregate; Recycled concrete; Regeneration aggregate replace rate; workability; strength. 西南科技大学本科生毕业论文 目录摘要IAbstract第一章 绪论11.1概述11.2课题的提出和研究的目的11.3再生混凝土的定义21.4再生混凝土对环境和社会的影响21.5再生混凝土的国内外研究现状和发展31.6本实验研究的内容4第二章 再生骨料的基本特性52.1再生骨料的制备方法和流程52.2再生骨料的优点62.3再生骨料的性能62.4再生骨料混凝土界面结构对再生混凝土力学性能影响72.5再生骨料混凝土的性能72.6再生骨料的组成和级配82.6.1再生粗骨料82.6.2再生细骨料82.7再生细骨料基本特性及测定数值82.7.1吸水率和含水率82.7.2表观密度92.7.3容重92.7.4试验测量数值92.8再生细骨料的使用范围10第3章 再生混凝土原料的准备和制备113.1再生细骨料113.2天然骨料113.2.1碎石粗骨料113.2.2河砂细骨料113.3本试验所采用的骨料123.4水泥123.5粉煤灰123.6硅粉133.7外加剂和水13第4章 再生混凝土制备和工作性能研究144.1再生混凝土的组成及配合比设计144.2新拌再生混凝土的工作性能144.3再生细骨料取代率对新拌混凝土工作性能的影响144.4掺合料配合比154.5粉煤灰的掺加对新拌混凝土工作性能的影响164.6硅灰的掺量对新拌混凝土工作性能的影响17第5章 再生混凝土的力学性能研究195.1试验采用的方法195.2影响抗压强度的因素195.3再生细骨料的取代率对再生混凝土抗压强度的影响195.4再生骨料取代率对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验205.5粉煤灰的不同掺量对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验215.6硅灰的不同掺量对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验22第6章 再生混凝土界面特征和孔隙率研究246.1微观分析采用的仪器设备和方法246.1.1扫描电镜工作原理246.1.2试样制备246.2再生混凝土的界面特征分析25第7章 再生混凝土的循环利用经济性分析26结 论28致 谢29参考文献30西南科技大学本科生毕业论文第一章 绪论1.1概述 随着我国现代化建设步伐的加快，建筑垃圾正在日益增加。目前我国建筑垃圾的数量已占城市垃圾总量的30%40%，而且绝大部分的建筑垃圾未经任何处理就被运往郊外露天堆放或填埋。虽然建筑垃圾对环境的污染相对较小，但由于其产生量在大幅度增加，现也成为主要污染源之一。建筑垃圾的主要成分是无机材料，耐酸、耐碱、耐水性好，化学性质比较稳定，同时也具有稳定的物理性质:颗粒大、透水性好、不冻涨、塑性小。建筑垃圾的这些性质决定了其经过处理将会是一种很好的建筑材料，可再次应用于工程建设，做到物尽其用，变废为宝。面对砂石等自然资源日益短缺、建筑垃圾日渐增加的严峻形势，各国政府和研究机构纷纷制定新政策、发展新技术，以促进再生骨料的生产及使用1。 再生混凝土是指将废弃的混凝土块破碎后清洗分级作骨料，部分或全部代替天然骨料(砂、石)，按一定配合比配置成的混凝土。全世界每年混凝土使用量大约为20亿立方米，砂石用量要在34亿吨以上，这个数字相当惊人，而同时，从1991年到2000年，全世界废弃的混凝土总量超过了10亿吨。开采天然骨料对自然环境造成了严重的破坏，落后的废弃混凝土处理方法造成了资源的极大浪费。而再生混凝土技术既能解决废旧混凝土的处置问题，又能节省天然砂石，同时带来社会效益、经济效益和环保效益，被认为是发展绿色混凝土，实现建筑资源环境可持续发展的主要措施之一，因此，许多国家都相继进行研究，并取得了很多的成果。1.2课题的提出和研究的目的 在我国，长期以来建筑垃圾中拆除混凝土较少，基本没有实施再生利用，而是采取堆放或回填，这不仅侵占良田、影响环境质量，而且浪费资源，不符合可持续发展的战略。随着我国基础设施建设的快速发展，建筑垃圾的处理问题日益凸现。我国政府在中国21世纪议程中国21世纪人口、环境和发展白皮书中，对世界面临的环境污染、生态破坏等问题给予了高度的关注。 废弃混凝土的再生利用已成为一项迫切需要解决的课题。由于废弃混凝土块中含有大量砂石骨料，如果能将它们就地回收，经过破碎、清洗、分级后作为骨料再利用，生产再生混凝土用到新建建筑物上，则不仅能降低成本、节省天然骨料资源、缓解骨料供求矛盾，还能保护骨料产地的生态环境，又能解决城市废弃物的堆放、占地和环境污染等问题，实现混凝土生产过程中的物质循环闭路化。对废弃混凝土进行循环再利用被看作是发展绿色混凝土的主要措施之一，具有十分明显的环境效益、经济效益和社会效益2。1.3再生混凝土的定义 再生混凝土(Recycled Concrete)或再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete ，RAC )，是指将废弃的混凝土块破碎后清洗分级作骨料(称再生骨料Recycled Aggregate ， RA)，部分或全部代替天然骨料(砂、石)，按一定配合比配置成的混凝土。（肖建庄再生混凝土材料与结构研究新进展世界科学2006， (12):2931）1.4再生混凝土对环境和社会的影响水泥混凝土是近代最广泛使用的建筑材料，也是当前使用量最大的人造材料。据2003年不完全统计，世界水泥产量已超过17亿t，折合混凝土不少于50亿m3。它在市政、桥梁、道路、水利、地下、海洋、以及军事等领域发挥着无以替代的作用和功能，成为现代社会文明最重要的物质基石。随着砼用量的增大，我们所面对的砼废弃物(建筑垃圾)也日益增多。废弃砼的产生渠道很多，大都是由拆除旧的工程项目造成的。许多砼结构，在一定的使用寿命后，为了改建或翻新而需要拆除。一般来说，废弃砼的处理方法主要是填埋和再生利用。废弃砼的再生利用比例目前只约占035%。随着其它废弃物的大量涌现，将来肯定会越来越多，填埋也就成为一个主要问题了，尤其是在土地稀少的国家3。除了土地缺乏之外，与填埋方案有关的其他问题包括选址、运输、倾泄费用和公众的反对。因此作为处理废弃砼的一种富有生命力的方案再生利用已经获得了广泛的关注。再生混凝土是建筑材料资源循环利用，与生态协调有着很大的关系。合理有效的利用再生骨料或再生混凝土可有效地节约天然资源的优质骨料，这对于环境保护和自然资源的保护具有重要意义。1.5再生混凝土的国内外研究现状和发展荷兰是最早开展再生混凝土的研究和应用的国家之一。在20世纪80年代荷兰就制定了有关再生混凝土骨料制备素混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土的规范。日本早在1977年久制定了再生骨料和再生混凝土使用规范，随后在各地建立了处理建筑垃圾的再生利用工厂，生产再生水泥和再生骨料。日本已于2000年5月颁布有关“建筑废弃物再生利用法”，要求施工现场利用再生废弃物，使现场达到零排放。而我国目前还没有再生骨料混凝土的相关法律法规。混凝土作为现代建筑中用量最大、用途最广的建筑材料 ，发挥着其它材料无法发挥的功能和作用。最近20年的资料显示:美国、日本、韩国等国和欧洲地区发达国家对废弃混凝土的再利用研究主要集中在对再生骨料和再生混凝土基本性能的研究。这些基本性能包括物理性能、化学性能、力学性能、结构性能、工作性能和耐久性能等。研究成果表明再生混凝土基本能满足普通混凝土的性能要求，其应用于工程结构是可行的。在我国，长期以来建筑垃圾中拆除混凝土较少，基本没有实施再生利用，而是采取堆放或回填，这不仅侵占良田、影响环境质量，而且浪费资源，不符合可持续发展的战略。随着我国基础设施建设的快速发展，建筑垃圾的处理问题日益凸现。我国政府在中国21世纪议程中国21世纪人口、环境和发展白皮书中，对世界面临的环境污染、生态破坏等问题给予了高度的关注。目前我国对再生混凝土骨料的研究尚处于起步阶段，对旧混凝土的回收利用还未引起人们足够的重视，只有极少数机构和单位对再生混凝土骨料的性质和应用做了初步研究。我国对再生骨料的研究较晚，现在也已经成为混凝土研究领域中的一个热点，我国政府制定的中长期科教兴国战略和社会可持续发展战略，也鼓励废弃物的研究和应用。近几年国内也有不少研究人员进行过相似的探索，但与发达国家相比，我国再生集料混凝土的研究尚处于试验室阶段。尤其是再生骨料自身的复杂性、变异性，使再生集料混凝土的应用受到某些限制。目前，对废弃混凝土的再生利用主要集中于将旧混凝土破碎后重新用于配制混凝土，即再生骨料混凝土。研究表明，用再生骨料配制的混凝土与天然骨料混凝土相比，抗压强度低0一40%，其他如抗拉强度、抗弯强度、弹性模量等均明显低于对比混凝土，而蠕变和收缩明显增大，因此，一般将再生骨料用于配制普通强度等级(C10-C40)的混凝土)3。不过最近几年来政府对建筑垃圾的循环再利用逐渐重视，我国政府制定的中长期社会可持续发展战略中就鼓励废弃物的研究开发利用，建筑部也将此作为1997年科技成果重点推广项目。目前在北京、上海的一些建筑工程中建筑垃圾的回收利用做了一些尝试，国内的一些建材高等院校和科研机构也在将此作为一项课题加以研究。1.6本实验研究的内容 本实验通过对不同再生细骨料取代率研究新拌混凝土的性能以及其7d、28d抗压强度；不同粉煤灰等量取代时取代率的不同时新拌混凝土的性能以及其7d、28d抗压强度；不同硅粉等量取代时取代率的不同时新拌混凝土的性能以及其7d、28d抗压强度。以此来研究不同条件下再生细骨料混凝土的性能。第二章 再生骨料的基本特性2.1再生骨料的制备方法和流程 试验采用的混凝土是废弃路面混凝土，经颚式破碎机破碎后，除杂，经过振动筛筛分出粒径为5-25mm的粗骨料和0.15-5mm的细骨料4，本实验用再生细骨料取代部分的天然细骨料进行研究。流程如图所示：混凝土块体破碎预处理（锤击、切割、分拣）磁性分选杂物分选破碎处理筛分破碎处理细骨料（25%）细骨料（15%）筛分清除废铁料清除木料、塑料等杂物5-50mm粗骨料（85%）5mm25mm525mm风力分级0155mm再生细骨料（95%）微粉（5%）015mm5mm再生粗骨料（75%）实际的废弃混凝土块中不可避免地存在着木块、塑料碎片、玻璃、建筑石膏等各种杂质，为确保再生混凝土的品质，必须采取一定的措施将这些杂质除去。2.2再生骨料的优点废弃砼的再生利用有许多方面的好处，其中主要的环保利益就是保存了天然资源，特别是在骨料缺乏的地方。此外，在旧砼中有未经水化的水泥颗粒，可激发其进一步的反应。利用再生骨料可以降低水泥的用量，从而减少因生产水泥带来的污染，这个方案在工业化发达的国家特别有吸引力，因为那些国家的废弃物数量很大，而天然资源数量则很少。目前，德国、荷兰、比利时和日本等国家的废弃物资再生率已达到50%以上。在我国，目前再生骨料在路面施工中，已经获得了大量的应用。这是因为轧碎的砼具有许多性能，非常适合于这方面的应用，在公路工程砼中使用再生骨料主要有几个好处:(1)经济利益:再生骨料的价格通常比天然骨料便宜得多，特别是在公路改建中，旧路面的砼通常就在要施工的新路面的现场轧碎，这就节省了采石和运输的费用，而且易于生产。(2)环境保护:在砼中使用再生骨料，是进行废物处理的一个最为有效的途径。(3)降低容量:再生骨料的容量较小，这就意味着砼的容量也较小，而砼的产量则是较高的。此外，在公路改建中，旧路面的砼没污染，一般都符合质量要求，优于其它建筑材料。砼路面的破坏并不会影响浇筑后新路面的使用寿命，这一点不同于其它结构砼5。2.3再生骨料的性能再生骨料和天然骨料有着许多不同的性能，其中包括:(1)在轧碎作业中造成颗粒较粗，形状也较多角。根据粉碎机的不同，其粒径分布也不尽相同，而且容量较小，可以用作半轻量骨料。(2)在再生骨料上粘有砂浆和水泥素浆。其粘附的程度取决于轧碎的粒度和原砼的性能。粘附的砂浆改变了骨料的其他性能，包括重量较轻、吸水率较高、粘结力减少和抗磨强度的降低。(3)作为污染的异物存在，这是从原来拆除的建筑垃圾中感染过来的。其中可能包括粘土颗粒、沥青碎块、石灰、碎砖和其他材料，例如木材、玻璃、钢件或其它金属。这些污染物通常会对再生骨料拌制的砼力学性能和耐久性造成负面影响6。2.4再生骨料混凝土界面结构对再生混凝土力学性能影响混凝土是一个非匀质的多相和多孔材料阎，混凝土中存在着大量的界面，其中水泥浆体一骨料的界面过渡区是混凝土中的最薄弱环节，裂缝最容易从该区域产生和扩展，离子迁移和溶液渗透也最容易将该区域作为快速通道，该区域是直接影响混凝土力学性能与耐久性能的重要因素。再生骨料配制的再生混凝土也存在同样的问题(即骨料与水泥浆体的界面)。与天然骨料相比，再生骨料不仅棱角多，且表面往往包裹着一层(或部分)砂浆(或水泥浆)，但会有部分离子可能溶出(被认为部分可溶)，则再生骨料溶解释放的粒子其最大密度集中在骨料的表面，溶出的离子可以参与水泥的水化反应。由于靠近再生粗骨料表面的液相浓度最大，所生成的水化产物将会填充在界面区毛细孔隙内，对提高界面粘结强度有利。再生骨料表面包裹着硬化水泥浆体(或砂浆)与新水泥浆体(砂浆)之间弹性模相差较小，有助于改善界面;再生集料表面存在较多微裂缝，这些微裂缝会吸人新的水泥颗粒。这些水泥颗粒水化后对形成致密的界面结构有帮助。由于再生混凝土界面结合存在可以加强的可能性，因而可以弥补再生骨料强度较低的缺陷，对改善再生混凝土强度有一定帮助。但另一方面，由于此界面过渡区的晶体及孔隙等仍较水泥浆本体的大(因为该区域的水灰比明显高于水泥浆体本体中的水灰比，使再生骨料表面与新水泥浆体之间生成结构疏松的水化产物)。再加上晶体的定向排列，再生骨料与新浆体之间的界面过渡区仍然会成为再生混凝土的薄弱环节7。2.5再生骨料混凝土的性能根据前面的讨论可知，用再生骨料制备的砼同天然骨料拌制的砼相比较，其力学性能是不同的。具有关资料分析，前者的抗压强度比后者低040%。但对于再生骨料砼来说，其徐变和收缩率却是较高的。各种性能的差异程度取决于再生骨料所占的比重、原砼的特征、污染物质的数量和性质、细粒材料和附着砂浆的数量。含有再生骨料的砼耐久性受上述各种因素的影响，但最明显的因就是污染物质的存在。许多污染物质对砼会产生有害的反应，从而缩短了砼的使用寿命。影响砼耐久性的另一个因素是原砼经受有害反应的程度，因为它可能在新砼中继续产生危害。此外，由于再生骨料上粘附着砂浆，所以再生骨料砼的吸水率和渗透性都增大了，从而对砼的耐久性产生了负面影响。2.6再生骨料的组成和级配 废弃混凝土经过破碎、除杂，按不同粒径可筛分出再生粗骨料和再生细骨料。2.6.1再生粗骨料粒径大于5mm的颗粒为再生粗骨料。再生粗骨料颗粒一般为表面包裹着部分水泥砂浆的石子，少部分与砂浆完全脱离的石子，还有极少一部分水泥石颗粒。再生骨料表面是否粘着水泥砂浆以及粘着水泥砂浆的多少等情况与原始混凝土的强度等级、骨料种类等因素有关，原始混凝土的强度等级越高，则表面粘着的水泥砂浆越多，碎石表面粘着的水泥砂浆比卵石表面的多。2.6.2再生细骨料再生细骨料的粒径尺寸范围为0085mm，再生细骨料主要包括砂浆体破碎后形成的表面附着水泥浆的砂粒、表面无水泥浆的砂粒、水泥石颗粒及少量破碎石块。再生细骨料筛分析见表2-1 表2-1 再生细骨料的筛分析筛孔尺寸/ mm1052.51.250.630.3150.15底盘分计筛余量/ %00.918.418.421.122.06.712.4累计筛余量/ %00.919.337.758.880.887.599.9注： 样品重10kg采用的是标准圆孔筛。根据表2-1的数据经计算其细度模数为28，为中砂。2.7再生细骨料基本特性及测定数值2.7.1吸水率和含水率 再生细骨料组分中含有30%左右的硬化水泥砂浆，水泥砂浆的孔隙率比较大，再加上再生骨料的棱角很多，表面很粗糙，造成再生骨料的吸水率要比天然骨料要大。同时，混凝土在破碎过程中由于内部损伤会存在大量的微裂纹，旧建筑物中取来的废旧试块还有可能会含有一些泥土块，这些都会造成它吸水率和吸水速率的增大 。因此当用其配置混凝土时，搅拌用水要比采用天然骨料多5%左右，相应也要多用水泥5%左右，再生骨料混凝土拌合物的坍落度损失也较大。这在设计再生骨料混凝土的配合比时要尤为注意。2.7.2表观密度表观密度是指: 材料在自然状态下的单位体积质量，其中自然状态下的体积是指包括材料实体积和内部孔隙的表观几何形状体积。再生骨料的表观密度明显小于天然骨料。影响再生骨料表观密度的因素很多，主要包括:原始混凝土骨料的密度、原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，再生骨料的含水率、再生骨料表面含有大量水泥砂浆等。再生细骨料的表观密度较低，这由骨料所附着的废旧砂浆所致，同时还于它的高吸水率存在一定的关系，试验表明再生骨料的粒径越大，表观密度越大，孔隙率越低，吸水率也随着减少。2.7.3容重 再生骨料的容重反映骨料在堆积情况下的孔隙率。它取决于骨料堆积的紧密程度以及骨料的颗粒形状和大小分布，颗粒形状和大小分布决定了骨料可能压紧的程度。一种粒径的颗粒只能堆紧到一定的极限范围。而不同粒径的颗粒，有可能使小的颗粒填充在大颗粒间的空隙中，增加容重。本文实验中所采用的再生细骨料的容重为1415kg/m3。2.7.4试验测量数值本试验测量所用方法参照的是GB14684-2001建筑用砂。试验测得再生骨料的基本特性见下表2-2表2-2 再生细骨料的基本特性基本指标吸水率 (%)含水率(%)表观密度 (g/cm3)堆积密度(g/cm3)空隙率 (%)数值4.325.832.481.41542.742.8再生细骨料的使用范围再生细骨料与天然细骨料相比，具有孔隙率高、吸水性大、强度低等特征，这些因素势必会导致由再生骨料配置的再生混凝土的性能有许多不尽如人意的地方。譬如：再生细骨料混凝土拌和物的流动性差，影响到施工的操作性；再生细骨料混凝土的收缩值、徐变值也比较大；再生细骨料只能配置中低强度的混凝土等。这些都限制了再生混凝土的应用范围。目前再生细混凝土主要应用领域是用于地基加固、道路工程的垫层、室内地坪垫层、砌块砖等方面。要扩大它们的使用范围，将再生混凝土用于钢筋混凝土结构工程中，必须要对再生骨料进行改性和强化处理8。第3章 再生混凝土原料的准备和制备3.1再生细骨料试验采用的混凝土来自废弃路面的废弃混凝土。经颚式破碎机破碎后，除杂，经过振动筛筛分出粒径小于5mm的骨料，作为取代用的再生骨料，用来取代部分的天然骨料。其基本性能见第二章表2-2。3.2天然骨料试验所用的天然骨料包括天然碎石（粒径在531mm）和河砂。3.2.1碎石粗骨料 采用的是由实验室买进的粒径在531mm，取量10kg。按标准做颗粒级配结果如表3-1。 表3-1 标准粗骨料碎石筛分结果筛孔尺寸/ mm31251610525底盘分计筛余量/ %6.211.424.743.13.10.90.1累计筛余量/ %6.217.642.385.898.999.899.93.2.2河砂细骨料 砂子采用的是从江油买进的涪江的河砂。由于砂子的含石率过高，我们筛除粒径5mm的碎石后，作为细骨料样品。筛分析结果如表3-2 表3-2 标准细骨料砂子的筛分结果 筛孔尺寸/ mm1052.51.250.630.3150.15底盘分计筛余量/ %03.623.218.920.924.46.12.8累计筛余量/ %03.626.845.766.691.097.199.9标准细骨料的细度模数为3.2 为粗砂。标准细骨料的有关物理性质见表3-3表3-3 细骨料的有关物理性质基本指标吸水率 (%)含水率(%)表观密度 (g/cm3)堆积密度(g/cm3)含泥量（%）空隙率 (%)数值2.894.962.521.530.239.33.3本试验所采用的骨料本试验所用的细骨料是用再生细骨料分别以质量0%、30%、50%、70%、100%取代天然细骨料。粗骨料为天然粗骨料。3.4水泥试验采用的水泥是四川双马生产的425MPa普通硅酸盐水泥，水泥的化学成分和物理性能指标分别见表3-4和表3-5。表3-4 水泥的化学成分分析SiO2Fe2O3Al2O3CaOMgOSO3LOSS19.54.86.164.61.82.53.20表3-5 水泥的凝结时间和力学性能标准稠度/ %水泥凝结时间/ min抗折强度/ MPa抗压强度/ MPa初凝终凝3d28d3d28d28.61252406.889.0536.848.53.5粉煤灰粉煤灰采用的是江油电厂的煤灰。粉磨后的粉煤灰比表面积为520m2/kg。化学成分分析见表3-6。表3-6 粉煤灰的化学成分分析（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2OLOSS55.8335.723.854.500.501.000.704.503.6硅粉硅粉来自贵州铁合金厂，其中SiO2 ，的含量为92.1%，比表面积约为200000cm2/g,密度为2.22g/cm3 。 3.7外加剂和水 本试验采用的化学外加剂为聚羧酸减水剂，为淡黄色半透明油状液体，固含量20%。水采用的是实验室用的自来水。第4章 再生混凝土制备和工作性能研究4.1再生混凝土的组成及配合比设计采用的配合比是以普通混凝土配合比设计为依据，根据再生细骨料取代天然砂比例的不同（0%，30%，50%，70%， 100%）配制。具体见表4-1。表4-1 再生混凝土配合比（Kg/m3）编号水泥水砂再生砂石外加剂（1）445178756010443.56（2）44517852922710443.56（3）44517837837810443.56（4）44517822752910443.56（5）445178075610443.564.2新拌再生混凝土的工作性能经搅拌后尚未凝结硬化的混凝土称为混凝土拌合物，混凝土拌合物的性能包括坍落度、维勃稠度、粘聚性和保水性、容重等。通过对混凝土拌合物工作性的测试，可以了解混凝土拌合物工作性是否满足需要，为改进混凝土的配合比设计提供依据。本文主要针对再生骨料制得的再生混凝土，并着重研究再生骨料的取代率、煤灰的掺量及硅灰的掺量对其工作性能的影响9。4.3再生细骨料取代率对新拌混凝土工作性能的影响本试验再生细骨料分别以质量比为0%、30%、50%、70%和100%取代天然细骨料，再混合一定量的砂、水泥、外加剂和水拌制成新的混凝土，观察其和易性和泌水性变化，并测定其坍落度。试验测得数据见表4-2。表4-2 再生细骨料取代率不同时各新拌混凝土的坍落度/ mm编号（1）（2）（3）（4）（5）取代率0%30%50%70%100%坍落度1801401157040图4-1 再生细骨料取代率对新拌混凝土坍落度的影响实验测得其新拌混凝土的坍落度如表4-2。由图4-1可知，在相同的水灰比条件下，随着再生骨料取代率增加，混凝土的坍落度逐渐变小。由实验现象观察得知，当再生骨料取代率为0%时，新拌混凝土的坍落度为180mm、，此时的新拌混凝土粘聚性较差，并有少量的泌水现象:而当再生骨料的取代率为100%时，新拌混凝土的坍落度仅为45mm，此时的新拌混凝土粘聚性好，没有任何泌水现象。由以上分析可知，随着废混凝土骨料掺量增加，混凝土拌合物坍落度变小，但粘聚性与保水性增强，原因是废混凝土骨料较碎石骨料有较大的吸水率，较高的孔隙率，粗糙的表面以及骨料粗糙的粒形效应、棱角效应，导致用浆量多，从而降低混凝土坍落度，致使在配合比相同的情况下，再生混凝土的流动性比普通混凝土差。同时骨料表面粗糙，增大了拌合物在拌和与浇筑时的摩阻力，使混凝土拌合物的保水性与粘聚性增强。4.4掺合料配合比掺粉煤灰混凝土的配合比（Kg/m3）详见表4-3。表4-3 掺粉煤灰混凝土的配合比（Kg/m3）编号水泥水砂再生砂石外加剂粉煤灰（1）44517837837810443.560（2）40017837837810443.5645（2）35617837837810443.5689（3）31217837837810443.56134掺硅粉混凝土的配合比（Kg/m3）详见表4-4。表4-4 掺硅粉混凝土的配合比（Kg/m3）编号水泥水砂再生砂石外加剂硅粉（1）44517837837810443.560（2）42317837837810443.5622（3）40017837837810443.56454.5粉煤灰的掺加对新拌混凝土工作性能的影响本试验采用再生细骨料均以质量比50%取代天然骨料，粉煤灰分别以质量比0%、10%、20%和30%等量取代水泥，再混合一定量的砂、外加剂和水拌制成新的混凝土，观察其和易性和泌水性变化，并测定其坍落度。试验测得数据见下表4-4。表4-4 粉煤灰取代率不同时各新拌混凝土的坍落度/ mm编号（1）（2）（3）（4）取代率0%10%20%30%坍落度115125135150图4-2 粉煤灰取代率对新拌混凝土坍落度的影响试验测得其新拌混凝土的坍落度见图4-2所示。由图可知，在相同水灰比条件下，当再生骨料的取代率为50%时，再生混凝土的坍落度随粉煤灰的取代率增加而逐渐增加。由实验观察可知，当粉煤灰的取代率为0 %时，新拌混凝土的坍落度为115mm，此时的新拌混凝土粘聚性较好，泌水也较少;当粉煤灰等量取代率为30%时，新拌混凝土的坍落度为150mm，粘聚性和保水性有所改善。这是由于粉煤灰具有玻璃微珠特征，对减少新拌混凝土的用水量、增大混凝土的流动性、提高混凝土的密实程度具有良好的物理作用效果。由此可知，在混凝土配料组成中加入粉煤灰，可明显改善新拌混凝土的和易性，同时改善了新拌混凝土的粘聚性和保水性10。4.6硅灰的掺量对新拌混凝土工作性能的影响本试验采用再生骨料均以质量比50%取代天然骨料，硅灰分别以质量比0%、5%和10%等量取代水泥，再混合一定量的砂、外加剂和水拌制成新的混凝土，观察其和易性和泌水性变化，并测定其坍落度。试验测得数据见下表 表4-5 硅粉取代率不同时各新拌混凝土的坍落度/ mm编号（1）（2）（3）取代率0%5%10%坍落度11510080图4-3 硅粉取代率对新拌混凝土坍落度的影响试验测得其新拌混凝土的坍落度见图4-3所示。由图可知，在相同水灰比条件下，当再生骨料的取代率为50%时，再生混凝土的坍落度随硅灰的取代率增加而逐渐增加。由实验观察可知，当硅灰的取代率为0 %时，新拌混凝土的坍落度为115mm，此时的新拌混凝土粘聚性较好，泌水也较少;当硅粉等量取代率为10%时，新拌混凝土的坍落度为80mm，粘聚性和保水性有所改善。由此可知，在混凝土配料组成中加入粉煤灰，可对新拌混凝土的粘聚性和保水性有明显的改善，但会减小混凝土的坍落度，这是因硅灰的形态虽然也是很漂亮的球状玻璃体，但由于其粒径非常小，在混凝土胶凝材料颗粒群得体系中不能产生“滚珠轴承”效应，相反其巨大的比表面积效应，在混凝土中硅灰不仅起不到碱水的作用，还会导致混凝土的需水量比大幅度增加11。第5章 再生混凝土的力学性能研究5.1试验采用的方法试验根据普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081-2002)的规定测定再生混凝土的立方体抗压强度。我们试验采用的混凝土试件尺寸为100mm 100mm 100mm 成型后在标准条件(温度20士30，相对湿度90%)下养护7天或者28天。到规定时间后将混凝土试样从养护室的水池中取后，用湿抹布将其外表擦试干净，检查其外观，并测量试样与压力机接触面的边长(精确至1 mm)，取较小面计算接触面积S，然后把试样垂直放置在压力机底座中心上，开动试验机，当上压板与试样接近时，调整球座，使接触均衡，并按05-08MPa/S的加荷速度加载，直至试样破坏，记下最大荷载F，最后通过计算F/S即可得到混凝土试样的抗压强度。5.2影响抗压强度的因素影响普通混凝土抗压强度的因素很多，如:水灰比、孔隙率、水泥的品种与标号、混凝土外加剂、骨料的选用及配比以及施工时的捣实程度、养护条件与强度试验时的参数等等。这些因素同样会影响再生骨料混凝土的强度。而对于再生骨料混凝土，由于其中加入了废弃混凝土再生骨料，所以骨料的性能成为影响再生骨料混凝土强度的一个最重要的因素。5.3再生细骨料的取代率对再生混凝土抗压强度的影响骨料对混凝土强度的影响有两方面:一是骨料自身强度的影响;二是对界面结合的影响。在普通混凝土中，骨料和水泥砂浆的弹性模量相差较大，由于水泥水化、温度变化、荷载作用导致二者变形不一致，产生界面裂缝，成为混凝土强度的最薄弱环节。再生混凝土中，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差很小，界面结合得到加强。同时，再生骨料的亲水性强，能很快被水湿润，再生骨料表面的许多微裂缝会吸入新的水泥颗粒，使接触区的水化更加完全，形成致密的界面结构。这样，由于界面结合得到加强，因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化会得到一定程度的补偿。另外，由于表面粘附水泥砂浆，使再生骨料的表面粗糙度比天然骨料有较大的提高。再加上在解体破碎的过程中，部分石子因受力而沿纹理开裂，既增加了新的粗糙表面，又增加了棱角效应。同时，通过多次的破碎、筛分过程，原有骨料中的软质颗粒、形状不良颗粒会被淘汰。这些加大粗糙度、增加棱角效应、粒形的改善和坚固性的选优排劣都使再生骨料的性能被优化，满足配制再生混凝土的需要。5.4再生骨料取代率对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验再生混凝土制备我们采用的是粒径为531mm的天然粗骨料，我们采用的是混凝土试件尺寸为100mm100mm100mm标准。测得再生混凝土强度见表5-1。表5-1 混凝土不同再生细骨料取代率时的抗压强度抗压强度再生骨料取代率/03050701007d/MPa57.053.552.059.052.528d/MPa75.569.068.574.070.0图5-1 再生混凝土抗压强度随再生骨料取代率的变化由图5-1可以看出再生混凝土的7d和28d强度的变化基本一致，当再生细骨料的取代率为0%到70%的过程中，强度随再生细骨料的取代率上升而下降，再生细骨料的取代率从70%到100%的过程中再生混凝土的强度逐渐降低。再生混凝土的强度最高可达703MPa。 骨料对混凝土强度的影响主要在于界面的结合。对于普通混凝土而言，骨料和水泥砂浆的弹性模量相差较大，由于水泥水化、温度变化、荷载作用导致二者变形不一致，产生界面裂缝，成为混凝土强度的最薄弱环节。再生混凝土中，再生骨料表面包裹着水泥砂浆，使得再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量相差很小，界面结合得到加强。但与此同时，再生骨料的强度较天然骨料强度小，自身疏松多孔，对强度又有负面作用，而二者谁取主导作用则取决于再生骨料的取代率。由上图可知，当取代率为70%左右时对混凝土的强度最有利。5.5粉煤灰的不同掺量对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验试验在不同的粉煤灰掺量等量取代水泥的情况下，制得的再生混凝土。强度测量数据见表5-2 表5-2 混凝土不同粉煤灰取代率时的抗压强度抗压强度粉煤灰取代率/01020307d/MPa52.046.044.541.028d/MPa68.567.062.557.0图5-2 再生骨料抗压强度随粉煤灰取代率的变化由图5-2可以看出，不同粉煤灰等量取代水泥时，再生混凝土的7d和28d强度变化趋势也基本上一致，只是7d较28d的变化幅度较低，曲线比较平缓。随着粉煤灰取代率的上升，再生混凝土的强度随之下降。这是因为粉煤灰对早起强度贡献不大，但对后期强度有长足的帮助。5.6硅灰的不同掺量对混凝土7d和28d抗压强度影响分组试验试验在不同的硅灰掺量等量取代水泥的情况下，制得的再生混凝土。强度测量数据见表5-3表5-3 混凝土不同粉煤灰取代率时的抗压强度抗压强度硅灰取代率/%05107d/MPa52.055.057.528d/MPa68.570.073.0图5-3 再生混凝土抗压强度随硅粉取代率的变化由图5-3可以看出，不同硅灰等量取代水泥时，再生混凝土的7d和28d强度变化趋势也基本上一致，只是7d较28d的变化幅度较低，曲线比较平缓。随着硅灰取代率的上升，再生混凝土的强度随之上升。说明硅灰的混凝土的强度有明显的帮助。第6章 再生混凝土界面特征和孔隙率研究 6.1微观分析采用的仪器设备和方法 6.1.1扫描电镜工作原理扫描电镜（SEM）是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成象。试样为块状或者粉末状颗粒，成象信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子为最主要的成象信号。扫描系统提供入射电子束在试样表面以及显象管电子束在荧光屏上同步扫描的信号，通过改变入射电子束在试样表面扫描的幅度，可获得所需放大倍数的扫描像。图6-1 再生混凝土内部SEM电镜扫描6.1.2试样制备我们做试验扫描用的是块状试样，是用导电胶把试样黏结在样品座上，直接放在扫描电镜中进行扫描。我们分别取了老的混凝土和我们成型后的再生混凝土（取代0%，28天）的试样做了电镜扫描，扫描的目的是为了观察再生混凝土和水泥浆体之间界面的形貌特征，研究其表面状况对再生骨料混凝土的微观结构和性能的影响。6.2再生混凝土的界面特征分析图6-1是我们做的电镜扫描中的几张中选的比较清楚的一张照片，在这里可以看到水化产物的微观形貌。与普通混凝土相比，再生混凝土最大的差别在于界面过渡区。普通混凝土的界面过渡区结构相对更密实，孔隙相对较少，氢氧化钙和钙矾石结晶也较少。虽然普通混凝土的界面过渡区结构优于再生混凝土，但试验配置的再生混凝土的界面过度区仍具有致密的结构，特别是掺加粉煤灰的再生混凝土。图6-2 再生骨料的SEM电镜扫描与普通骨料不同，再生骨料具有多孔性，因此，它与水泥浆体之间的界面结合的状态直接关系到再生混凝土的微观结构和耐久性能，一般而言天然骨料的吸水率为05%2%，而再生骨料可以达到5%20%。再生骨料的多孔性和高吸水率，在混凝土拌制的早期容易引起骨料-水泥浆体界面剧烈的水分迁移，并导致微观结构的复杂变化。再生骨料的表面状况对再生骨料混凝土的微观结构和性能有显著的影响。表面孔隙率高、强度较低的普通再生混凝土骨料可引起骨料-水泥界面微观结构的多孔和疏松，而含硅灰的高强混凝土再生骨料可以获得密实的新界面，相应可以使新混凝土获得较高的强度。因此，改善再生骨料的表面状态是改善再生骨料混凝土性能的一个重要途径，为此我们在再生骨料表面处理和改性上也做了一些工作。第7章 再生混凝土的循环利用经济性分析再生骨料混凝土的应用解决了混凝土作为最大宗的人造材料对自然资源的占用及对环境造成的负面影响，保证了人类社会的可持续发展，因此，它是一种可持续发展的绿色混凝土。综合分析后总结为以下几点：一、循环利用的合理性与可行性：从建筑物上拆下来的废料中，大约有34%是废混凝土块，必须将其运往郊外填埋，另一方面，天然骨料的运输费用也是相当昂贵，大大增加了混凝土的成本。如果能将建筑物拆除过程中产生的废弃混凝土块就地回收，经过破碎、除杂、分级、清洗后作为混凝土再生骨料，生产再生混凝土用到新建筑物上，这样不仅可以省掉废混凝土块的清理和运输费用，而且还能减少远距离运送天然骨料的支出，既降低了混凝土的生产成本，又保护了天然骨料资源，节省天然骨料开采消耗的能源和费用，减少了废弃混凝土对环境的污染1。二、利用的经济性与局限性： 由于再生骨料来源不一，容易导致它性能不稳定，因此它的开发和利用要从实际出发因地制宜。根据具体情况制定相应措施，否则难见经济效益。再生骨料混凝土可应用于举出垫层、水沟、排水槽、重力护壁、海岸防护堤等结构物中，具有明显的经济和环境效益。另外考虑到再生混凝土自重小、脆性低、抗裂、保温隔热好的特定，如积极发展再生混凝土预制构件厂，生产砌块、空心砖、墙板等以取代传统的粘土实心砖，经济和环境效益将更加显著。当然如果我们通过有效的技术能改善再生混凝土的质量，使它完全可以制备高性能混凝土，从而广泛应用于承重结构中去，那它带来的经济效益将更加巨大8。三、质量的可靠性及资源化处理：一般废弃混凝土要经过清洗、破碎、分级和按一定比例相互配合后才能得到再生骨料，因此单纯就成本而言，再生骨料混凝土的成本会高于天然骨料混凝土，但由于其能在施工现场就地处理、利用，成本可以降低一些，所以，要评价再生混凝土的造价，应结合建筑垃圾处理费用、运距、战地损失以及本地区天然骨料的储量、年需求量、资源化处理后再生骨料的成本、具体应