再生骨料制备无砂混凝土力学性能试验研究

再生骨料制备无砂混凝土力学性能试验研究

0再生无砂混凝土随着城市化进程的加快，加快了城市住房建设、附近道路建设、城市建设等项目的实施。无砂混凝土,又称透水混凝土或多孔混凝土,它不含或少含细集料,由水泥,粗骨料和水拌和制成本研究是将废弃混凝土制成再生骨料,利用再生骨料制备无砂混凝土,通过不同水胶比,不同颗粒级配研究再生无砂混凝土的力学性能,透水性能,抗冻性能。即可解决废弃垃圾的环境问题,又为无砂混凝土的制备提供了一条新的思路,有很好的借鉴和参考意义。1原材料和方法1.1原材料(1)水泥2碳灰粉(3)实验结果及级配记的制备本试验中的再生骨料源于当地拆迁房屋的废弃混凝土。为了使制得的再生骨料更干净,利用率更高,试验先将大块的废弃混凝土进行人工粗破碎后除去钢筋,木块等明显杂质,进行磁选后,放入电阻炉,在温度为500℃左右煅烧30min,而后用颚式破碎机破碎,破碎后进行磁选后筛分,首先过31.5mm筛,过筛后的级配记为5~31.5mm,在筛下取一部分过20mm筛,过筛后的级配记为5~20mm,再取部分筛下过10mm筛,过筛后的级配记为5~10mm。试验中骨料的三种级配见图1,2,3。再生骨料的性能检测主要参照JTGE42—20051.2主要试验方法1.2.1无砂混凝土的制备混凝土的拌和制作参照规范DL/T5433—2009《水工碾压混凝土试验规程》1.2.2抗压强度、抗折和抗压强度抗折强度试样的尺寸为150mm×150mm×400mm,抗压强度试样尺寸为150mm×150mm×150mm,抗折和抗压强度的检测参照规范JTGE30—2005《公路工程水泥和混凝土试验规程》1.2.3连通孔隙率测定检测试件成型尺寸为100mm×100mm×100mm。将成型好的试块放入养护室中进行养护,保证有一定的强度,然后测定连通孔隙率。测试前,试块先在水中浸泡2h,试块用细线绑好,放入水中,称水中质量式中:p———试件的连通孔隙率,%;mv———试件的外观体积,m1.2.4透水系数的测定成型尺寸为100mm×100mm×100mm。将成型养护后的试件浸泡24h后,用凡士林和薄膜封住侧面,保证水的径向流通式中:kp———透水系数,mm/s;Q——测试时间内流过试块的水量,mmt———测试时间,s。1.2.5慢冻法:慢冻法更符合实际冻融状态试样的制备尺寸是100mm×100mm×100mm。试验采用慢冻法,更符合实际冻融状态。测试抗冻性能前在养护室里养护至有一定强度,再生骨料无砂混凝土的抗冻等级以同时满足再生骨料透水混凝土的强度损失率不超过25%和质量损失率不超过5%的最大冻融循环次数来表示。2复合剂用量试验设计试验选取三种水胶比(0.25,0.3,0.35),三种再生骨料级配(5~10mm,5~20mm,5~31.5mm),三种集胶比(1∶4.0,1∶4.4,1∶4.8),为增加拌合物的流动性同时节约成本,试验中固定粉煤灰掺量为胶凝材料的25%,通过正交表设计试验,具体配合比见表4。2.1再生混凝土与水泥浆体的强度不同水胶比下各级配的抗折及抗压强度见表5,6。由以上分析可知,再生无砂混凝土的抗折强度和抗压强度随着水胶比的增大而增大,这与普通混凝土强度随着水胶比的增大而减小似乎相违背,其实并不矛盾,这主要是因为无砂混凝土中不用砂子,混凝土强度的高低取决于水泥浆体包裹骨料的程度,当水胶比较小时,无砂混凝土比较干硬,水泥浆体太少,根本无法包裹骨料,所以强度较低。随着水胶比的增大,水泥浆体越来越多,逐渐包裹骨料,从而提高混凝土强度。有表中数据可以推测,如果水胶比继续增大,强度增长将停止进而可能降低,这就又与普通混凝土一致了。对于颗粒级配而言,有表中数据可知,无砂混凝土的强度与再生骨料的粒径有关,粒径太小,强度偏低,因为此时骨料中小石子较多,骨料之间的接触点较少,形成骨架的能力较差,从而影响混凝土的强度。当级配为5~20mm和5~31.5mm时,骨料中大小颗粒互相填充形成骨架支撑能力强,所以混凝土的强度高。但从表中也可看出,骨料的粒径也不宜太大,表中5~31.5mm级配的混凝土的强度比5~20mm的略微提高,骨料粒径太大,空隙较多,相应强度也会降低。2.2充填水泥浆细度与颗粒级配的关系本试验中再生无砂混凝土的透水性能主要通过连通孔隙率和透水系数来表征。不同水胶比下各级配的透水性能数据见表7。由表7、图6、7可以看出,随着水胶比的增大,连通孔隙率和透水系数逐渐减小,当水胶比超过0.3后,较小幅度较小,两者较为接近。其原因是当水胶比较小时,骨料并没有被水泥浆充分包裹,孔隙较多。随着水胶比的增大,水泥浆体更充分地包裹骨料,使得结构密实,从而孔隙率减小。当包裹的水泥浆到一定程度后,密实结构逐渐稳定,其孔隙率变化幅度小。从颗粒级配的角度来看,当骨料中细颗粒较多时,结构疏散,从而孔隙率较大,透水性能好。当级配中有大有小互相搭配时,结构比较致密,孔隙率较小,透水性能差。当大颗粒较多时,除去被小石子填充的间隙,大石子过剩,孔隙率又逐渐增大,透水系数又变大。从前述强度方面也可以得到验证,强度越高,孔隙率越小,结构越致密,透水性能就越差。2.3水胶比对抗冻性能的影响不同水胶比和不同级配的质量损失率和强度损失率见表8、9。由表8很容易看出,随着水胶比的增大,再生无砂混凝土的耐冻融次数得到提高。水胶比为0.25时,冻融5次后的强度损失就超过一半,而水胶比为0.35时,冻融25次后质量损失为1.4%,强度损失为21.24%。说明,水胶比越大,再生无砂混凝土的抵抗冰胀能力越强,抗冻性能越好。从表9中分析可知,再生无砂混凝土的抗冻性能与骨料的致密程度直接相关。试验中5~31.5mm级配的石子大小相互搭配,比较致密,其抗冻性能相对较好,而5~10mm的石子级配的小颗粒多,点接触面小,空隙较多,比较疏散,其抗冻性能较差。3再生无砂混凝土的性能(1)再生骨料制备的无砂混凝土的抗折和抗压强度随着水胶比的增大而增大,骨料被水泥浆包裹得越充分,强度越高。骨料级配间相互搭配越致密,强度越高。实验中水胶比为0.35强度较高,5~20mm和5~31.5mm的再生无砂混凝土的强度明显高于5~10mm级配的混凝土。试验中再生无砂混凝土的抗折强度最高达3.7MPa,抗压强度最高为23.6MPa,利用再生骨料制备无砂混凝土完全可行,可以在道路基层中使用。(2)试验中再生无砂混凝土的连通孔隙率在16%~25%范围内,通水系数都超过10mm/s,完全满足透水性要求。水胶比越大,连通孔隙率越小,透水性能越差。骨料级配越致密,透水性能越差。无砂混凝土的强