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再生骨料改性后对混凝土性能影响的试验研究

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江苏建筑 2018年第2期(总第189期) 再生骨料改性后对混凝土性能影响的试验研究 王冠.奚江琳 (陆军工程大学,国防工程学院,江苏南京210007) 【摘 要] 文章以3种粗骨料(粗骨料NA(natural aggregate)、普通再生粗骨料RA(recycled aggregate)、经掺入新材料(KA 粉)的水泥浆液浸泡处理的再生粗骨料RA—KA)为研究对象,然后分别配制成混凝土NAC、RAC、RAC—KA,并测试在不同水 胶比条件下(W/B=0.26-b 0.60)配置成的混凝土的力学性能,通过试验数据对比分析,26RAC—KA和26RAC对比发现, 26RAC—KA的抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能和弹性模量都有所提高:60RAC—KA与60RAC对比发现.再生混凝土断裂 能有较大提高,劈裂抗拉强度和弹性模量有小幅提高.但抗压强度略有下降。 f关键词1 再生混凝土:新材料:力学性能 【中图分类号】TU528.041【文献标识码1A f文章编 ̄-]1oo5—6270《2018)02一Oo93一O5 Experimental Study on the Effect of Recycled Modiied Aggregate on the Performance of fConcrete WANG Guan XI Jiang-lin (The Army Engineering University of PLA,College of Defense Engineering Nanjing,Jiangsu 210007 China) Abstract:In this paper,3 kinds of coarse aggregate(coarse aggregate NA(natural aggregate),RA(recycled aggregate of recycled coarse aggregate),through the incorporation of new materials(KA powder)of the cement slurry soaking treatment of recycled coarse aggregate RA—KA)as the research object,and then prepared into concrete NAC,RAC,RAC-KA,and the ratio test under the condition of different water binder(W/B=0.26 and 0.60)configured to mechanical properties of concrete,by contrasting the test data analysis,low water binder ratio 26RAC-KA and 26RAC comparison,after the treatment of 26RAC-KA compressive strength,splitting tensile strength,elastic modulus and fracture energy are increased;compared to 60RAC—KA and compared with 60RAC high water rubber,recycled concrete fracture energy is greatly improved,splitting tensile strength and elastic modulus increased slightly,but the compressive strength decreased slightly. Key words:recycled concrete;new materils;mechaniacal properties O 引言 的破坏。因此.应该通过各种措施扶植相关产业,为再生混 凝土的广泛应用铺平道路 随着人类社会的不断发展.产生了很多不利的因素.如 自然生态环境不断遭受各种污染和破坏,以及资源、能源、 经济等方面的危机不断出现.保护环境和节约资源成为人 随着经济不断发展.大规模的基础建设项目不断涌现. 混凝土使用量也逐年攀升,可利用的自然资源逐渐枯竭.生 态环境遭到不同程度的破坏。每年全世界大概有200亿t 的天然骨料用于混凝土生产.并且.这个数字仍然在不停的 升高 随着消耗的不断增加,预计对骨料的需求将会在接下 来的20年或30年时间内翻倍 随着经济的发展.城镇化发 类关注的重点 再生可循环使用是必经之路。中国的经济发 展不能过于追求速度.而应该更加注重经济发展的质量和 展需要更多的混凝土用量.而伴随而来的混凝土废料也逐 步增加.无疑对环境构成了威胁。因此,为保证自然资源能 效果 1 试验研究 1.1原材料 够可持续使用、环境得到保护以及经济可持续发展,有必要 去寻找混凝土中天然骨料的替代品.实现绿色环保的混凝 土生产。 (1)水泥。苏州金猫水泥厂生产,水泥强度等级:P·II 52.5 R。水泥的性能见表1和表2。 我国的建筑废物利用是很低的.只是用来作为回填材 料的基础.基本不用于结构构件.大部分建筑垃圾未被回收 [收稿日 ̄]2018.O1.23 [作者简介]王冠, ̄(1987一),陆军工程大学,国防工程学院,硕士研究 利用而裸露荒野.不仅占用了土地.而且对环境是一种巨大 生,研究方向:建筑与土木工程。 江苏建筑 (2)骨料。性能如表3所示。 2018年第2期(总第189期) 验模具内壁迅速插人振捣几下: (3)高效减水剂。减水率为50%。 (4)新材料(KA粉)。本文采用的新材料为国外某公司 KA粉水泥添加剂.此水泥添加剂经某工业研究院证实具 有裂解水泥颗粒的功能.能使一般的水泥颗粒裂解.且具有 超微细水泥的功效。其主要化学成分见表4。 (5)水。本试验所采用的水是自来水。 (4)对再生混凝土振捣时不应使试模跳动; (5)振捣再生混凝土时.应根据观察结果来判定振捣混 凝土的程度.一般情况下.如果振捣混凝土直到混凝土表面 稍稍出浆时,可以判定振捣结束,能够满足振捣的要求; (6)最后根据实际情况。用抹刀对再生混凝土进行合理 的处理.即将多余的再生混凝土用抹刀抹去.再用抹刀将再 生混凝土表面抹光 1.4试件尺寸 1.2配合比设计 借鉴普通混凝土配合比设计方法设计.再根据混凝土 实际情况进行试配和调整.混凝土配合比见表5 l-3试件制作 对于混凝土的拌制方法。具体成型步骤: (1)将新拌合好的混凝土快速的装入试验模具中: (2)装料时应注意再生混凝土的装料高度.它的高度应 该略高于试验模具的上口: (3)装料时还应注意抹刀的利用,应该利用抹刀沿着试 表1 本试验试件尺寸见表6 1.5试验方法 按《普通混凝土力学性能试验方法)(GB/T 50081—20021 对混凝土力学性能进行测试【” 2 试验结果与分析 2.1再生混凝土的抗压强度 (1)NAC和RAC的抗压性能对比 水泥物理性能 江苏建筑 2018年第2期(总第189期) 如踮∞∞ 蚰 排三:0 95 从表7和图l可见.26NAC和60NAC的抗压强度分 别为84.68MPa和32.49MPa.而26RAC和60RAC的抗压强 方面.当水胶比较高时.这时候控制混凝土强度的主要因素 就不是骨料的强度.而是砂浆的强度,此时.再生骨料混凝 土的强度虽然略低于天然混凝土的强度.但是比砂浆的强 度还是要高一些.因此.在高水胶比条件下.再生骨料混凝 土与天然骨料混凝土相比.抗压强度相差并 大I 度分别为74.27MPa和31.59MPa.因此26RAC和60RAC的 抗压强度分别降低了l2.3%和2.8%。 离 窬 潞 一 (2)外掺KA粉浸泡处理的再生骨料对混凝土抗压强 度性能影响的对比 32 49 “59 28 95 由表7与图1可知.在0.26水胶比F.再生混凝土 RAC—KA与RAC相比.抗压强度提高了10.O%.达到天然 骨料NAC的96.2%:在0.60水胶比下.再生混凝土RAC— KA的抗压强度为28.95MPa.反而比RAC的抗 强度低 巴 26NAC 2.6RAC 26RAC·●:A 厂-]图 60NAC 6 ̄.AC OuRA0 lEA 混凝土类型 图l NAC、RAC和RAC—KA抗压强度 2.64 MPa.降低了8% ̄3t。 由此可见.在不同水胶比条件-F.骨料未被强化的普通 再生混凝土与骨料经过新材料处理过的再生混凝土的抗压 总体上分析有如下规律:当混凝土中水胶比相同时.天 然骨料混凝土抗压强度通常要大于再生骨料混凝土的抗压 强度.但是低水胶比条件下天然骨料混凝土与再生骨料混 强度相比.不一定有提高.在低水胶比条件下,混凝土的强 度主要由骨料强度控制.因此RAC—KA的抗压强度大于 RAC.但是在高水胶比条件下,混凝土的强度主要由砂浆控 制.因此RAC—KA的抗压强度小于RAC  LI。 凝土抗压强度的差值要大于高水胶比条件下的差值.是什 么原因导致上述现象呢?可以从以下两方面解释:首先,当 水胶比较低时.混凝土的抗压强度主要由骨料的强度决定, 也就是说如果骨料的强度较高.则由它形成的混凝土的抗 压强度值就较高.同理如果骨料的强度相差较大,则由它形 成的混凝土的强度值相差也较大.这就可以解释为什么在 低水胶比条件下.天然骨料混凝土的强度与再生骨料混凝 土强度差值较大.因为两者之间骨料的强度相差较大;另一 2.2再生混凝土的劈裂抗拉强度 (1)NAC和RAC的劈裂抗托性能对比 由表8与图2可知.在O.26水胶比下,再生混凝土 RAC与天然混凝土NAC相比,劈裂抗拉强度降低了 17.8%:在0.60水胶比下,再生混凝土RAC与天然混凝土 江苏建筑 2018年第2期(总第l89期) N—A—C丰I1比.劈裂抗托强度降低了35.8%。说明再生骨料本身 性能方向的缺陷对再生混凝土劈裂抗托强度有较大影响㈣ (2)外掺KA粉浸泡处理的再生骨料对混凝土劈裂抗 { 强度性能彤响的对比 一26NAC 26RAC 26RAC KA Ⅱ Ⅱ 60NAc 60RAC 60RAC-K.A a)26RA(’断裂面 }耗凝 _炎掣 图2 NAG RAC和RAC—KA的劈裂抗拉强度 m表8与图2 r知. 0.26水胶比下.再生混凝土 RAC—KA与RAG相比.劈裂抗托强度提高了6.9%:存0.60 水胶比下.再生混凝土RAG—KA与RAC相比.劈裂抗拉强 懂提高了2.9%.由此可I见.在低水胶比条件下。对骨料的外 掺KA粉浸泡处理能慢著提高再生骨料混凝土的劈裂抗托 强度.i『I『 岛水胶比条件下.对骨料的外掺KA粉浸泡处理 埘再,L什料混凝土的劈裂抗托强度并末产生明显的提高效 粜… 23 再,i!泄凝土的断裂能 小同种类的断裂能试验数据见图3.不同种类混凝士 断裂能试验试件破坏面的照片见图4 曩 譬 亨 150 一 0 一ON^ 26Kt' ̄G L6KAC- 601"1,A0 曲 J (^C 60RAC- KA KA 溯跚I.燮 图3 NAC、RAC和RAC—KA的断裂能 (1)不 混凝十断裂呵对比分析 由 4 fTf她,低水胶比的混凝土的断裂颐平帮.在断裂 呵上可以清晰看到断裂的骨料和水泥砂浆.并且能观测出 渐 Iq 料界丽的破坏:高水胶比的混凝土断裂面比较粗糙.并 儿断裂面形态比低水胶比混凝:t要复杂.主要表现为不仅 ”1『以 斯裂面上看到断裂的骨料和水泥砂浆.而且可以观 测…沿骨料界面断裂的现象 分析原 主要有两方面:一方 呵原 于水胶比较小lI寸.混凝士巾的砂浆强度和骨料强 度j:f{羞小足很大.这样混凝土rf1的薄弱环节就不是很明显. 从而导致 凝土应力分布比较均匀.义因为混凝土断裂面 裂缝的扩展主要受应力分布影响.冈此 水胶比较低时.断 裂向闪 力分 均匀而 现的比较平整:另一方面.当水胶 比较高时,这时候水泥砂浆强度较低.而骨料的强度并没有 改变.这样两者之问强度相差就比较大.从而导致混凝土臆 力分 不均匀,断裂面冈而小平整,歼且断裂时.破坏骨料 所需要的能世要远远大于裂纹改变路线消耗所需要的能 埘,冈此 较高水胶比条 :下.破坏面常常表现的I掬折并且 b J 26RA(’一KA断裂面 c)60RA(断裂面 (1(】RA(一KA断裂面 图4各类混凝土断裂面 会Jlj现沿骨料界面破坏的情况 (21NAC和RAC的断裂能对比 f}l罔3可知.存0.26和0.6O水胶比下.天然什’j 料NAG 的断裂能分别为295.24J/m 干¨224.20Jhnz.再生骨科26RAC 和60RAC的断裂能分川为205.36J/mz和l50.22J'n .较夫然 骨料混凝±分别降低了30.4%和33.0%.说 再 ,坷 料本 身 !能的缺陷埘再生混凝土断裂能彳丁较大影响 (3)外掺KA粉浸泡处理的再 ¨l/I 料刈濉凝t 螗裂机 托强度怍能影响的对比 由网3町知. 0.26水胶比 .26HAC—KA断裂能为 247.26J/m .irli 26ItAC的断裂能为205,36J/Il1 2.【N此 26RAC—KA断裂能比26RAC断裂能L升j-2().4%: O.60 水胶比 .60RAC—KA与60RAC牛f1比.断裂能 高j, 49.5% 由此可知,经过处理的冉生骨料h-.不M水胶比条什F. 它们的断裂能足不同的.,1:且 商水胶比条fl:F,新材料 (KA粉)埘再生骨料混凝±断裂能的提高 IJI】{】I!‘的放裂. 江苏建筑 2018年第2期(总第189期) 07 程度要明显大于60RAC的.并且从再生骨料混凝土的断面 上能够看出.再生骨料混凝土的断裂的面大部分是沿着再 在低水胶比条件下.新材料对再生骨料混凝土断裂能的提 高相对而言没有高水胶比时高。从荷载挠度曲线(图5和图 6)来看.在低水胶比中几乎都有一个近乎垂直的下降段.也 就是说,在最大荷载过后。承载力立马下降;而在水胶比较 高时。情况就不一样了,最为明显的地方就是下降段.不再 是近乎垂直的。而是变的比较平缓.这说明在最大荷载过 生骨料的外轮廓的.这个现象支持了上面的推测 2.4再生混凝土的静力受压弹性模量 (1)NAC和RAC的静力受压弹性模量对比 由表9与图7可知.天然骨料混凝土26NAC和60NAC 的静力受压弹性模量分别为35.7GPa和25.9GPa.再生骨料 后,承载力没有立马下降,而是比较缓慢的降低,说明需要 消耗更多的断裂能 混凝土26RAC和60RAC的静力受压弹性模量分别为 31.4GPa和22GPa,因此在O.26和O.60两种水胶比中.再生 混凝土RAC与NAC相比.弹性模量分别降低了12.O%和 辫 15.I%。 变 (2)外掺KA粉浸泡处理的再生骨料对混凝土劈裂抗 拉强度性能影响的对比 1 -0 n国2 2.6 26NAC 26RAG 26J己AL 6ONAC 6UK^C  ̄RAC- 斟 辫 KA KA 混凝上类型 至 图7 NAC、RAC和RAC—KA的弹性模量 由表9与图7知.0.26水胶比.26RAC—KA的弹性模 量为35.1GPa.再生骨料26RAC的弹性模量为31.4GPa,再 生混凝土26RAC—KA与26RAC相比.弹性模量提高了 图6荷载一挠度 可能原因:新材料(KA粉)促进了再生骨料表面附近的 l1.8%;在O.6O水胶比下,再生骨料60RAC—KA的弹性模量 为22.6GPa.再生骨料60RAC的弹性模量为22GPa.再生混 凝土RAC—KA与RAC相比,弹性模量提高了2.7%。 可以得出:外掺KA粉的水泥浆液浸泡改善附着砂浆 对高水胶比再生混凝土的弹性模量和低水胶比再生混凝土 的弹性模量都有所提高.但是在低水胶比条件下混凝土的 弹性模量提高的幅度要远大于高水胶比条件下的提高幅 度。 3结论 水泥颗粒水化成超细水泥颗粒.加快了水化反应。形成了不 溶于水的胶凝物质嵌入再生骨料表面孔隙中.补强了裂缝. 使RA—KA的强度变大.这样骨料的强度与砂浆的强度差 值就变大了.因此在高水胶比条件下。水泥砂浆的强度此时 比较小.而再生骨料的强度因新材料的改性而提高.因此裂 纹发展轨迹会绕开RA—KA.而先使砂浆先断裂.这样一个 过程会消耗多余的能量.具体体现在荷载与挠度曲线上的 效果就是下降段.在最大荷载过后.承载力并没有立马下 降.而是比较平缓的下降,也就是说下降段变的相对平缓。 观察断裂后60RAC与60RAC—KA的试块(图4中c和d), 从图中我们可以清晰的发现60RAC—KA的断裂面的凹凸 表9 本文以3种粗骨料(NA、RA、RA—KA)分别配制成 NAC、RAC和RAC—KA(W/B=O.26与0.60),对上述力学性 能试验.通过比较分析.得出新材料对再生骨料混凝土力学 性能的影响。 NAC、RAC和RAC—KA的弹性模量 (下转第120页) 江苏建筑 4.1.2建筑工程岩土勘察文件审查 2018年第2期(总第189期) 安全监督管理单位备案。由建设单位组织申报,审批一般需 要15个工作日 江苏省自2017年1O月11日开始实施全 省建筑工程一站式申报.审批时间在1个工作日以内,可自 行打印已签章的施工许可证电子件。 由勘察设计单位在完成初步勘查后进行,详勘审查的 精确性直接影响施工图设计。 4.1-3建筑深基坑工程施工图设计审查 基坑深度5m以上时.定义为深基坑工程.需要有岩土 资质的设计单位做支护设计并由审图中心审查 4.1.4施工图设计审查 取得建筑工程施工许可证后.项目管理单位还需要协 助建设单位在施工单位进场前做好“三通一平”工作.完成 施工临时用水、用电、交通、场地平整等工作后,施工的前期 准备工作基本完成 5结论 取得建设工程规划许可证后.将全套施工图提交给建 设部门审图单位审查.审查意见反馈给设计单位进行修改 并重新提交 4.1.5消防设计审查 对于建筑工程而言.前期工作的完成以取得建筑工程 施工许可证为代表.根据有关数据统计.取得施工许可之前 需要6~7次审图.20多次评估.50多笔费用缴纳.盖90多 个部门的章.历时270多个工作日表l中仅列出主要部门 的审批用时。若明确了建筑工程前期工作的概念和流程.针 向项目隶属的公安消防大队申报.单体面积l万m:以 下.建筑物高度24m以下的工程项目可在区级消防中队进 行消防设计审查 需要对建设工程周边道路环境的要求尤 为重视.例如消防扑救面的要求.若建设工程在市区及主干 道附近.为了满足消防的要求.需要减小建筑物面积以保证 对政府投资项目.按照图1前期报检流程图.捋顺工作思 路.可以达到图2中横道图所示的效果.将前期报建工作中 的审批时间节约到150个工作日以内.节约近50%的时间 成本。 建筑物外边线与主干道有足够的间距.或者征求园林单位 意见对行道树进行迁移。 4.2确定建设工程发包形式 建筑工程项目的前期准备工作是整个项目的核心.尤 其对于政府投资项目.一般政府机关单位工程项目经验不 足.无法合理安排工作进度以及人员配置.要想高效完成建 筑工程项目前期工作,就必须在立项、土地使用、规划许可、 报建等工作中熟练紧凑的利用好时间、人员、资金.穿插进 根据建设单位的要求.建设工程施工可分为施工总承 包模式、施工总承包管理模式、EPC总承包模式或者平行发 包模式 4_3办理施工许可证 建筑工程开工前.建设单位应当按照国家有关规定申 请领取施工许可证 由总承包单位编制准备好相关材料,并且报质量监督、 行,从而为政府、为国家节约时间资源、空间资源、财政资 源、人力资源。 (上接第97页) 根据本文的研究结果,得出以下主要结论: (1)再生骨料混凝土RAC与天然骨料混凝土NAC相 比,抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能、静力受压弹性模量均 有所降低。低水胶比的情况下差异要比高水胶比大.断裂能 60RAC相比.抗压强度降低了8%.劈裂抗拉强度提高了 2.9%,断裂能上升了49.5%,弹性模量提高了2.7%。 参考文献 『11普通混凝土力学性能试验方法标准:GB/T 50081—2002 『s1.中国建筑工业出版社,2003. 试验的差异要比抗压强度、劈裂抗拉强度、静力受压弹模量 之间的差异大 (2)在低水胶比0.26的情况下,对骨料进行外掺KA粉 【2J赵明霞.再生骨料及再生混凝土性能研究D】.散装水泥, 2011f1):51—52. 浸泡处理对再生骨料混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、断 裂能、静力受压弹性模量均有明显的增强效果.具体表现 为:再生混凝土26RAC—KA与26RAC相比.抗压强度提高 了l0.0%.劈裂抗拉强度提高了6.9%.断裂能上升了 20.4%,弹性模量提高了l1.8%。在0.60的情况下.外掺KA 粉浸泡处理对再生骨料混凝土的抗压强度有消减作用.对 【3】彭建庭,汤文秀,张云莲.粉煤灰和再生粗骨料掺量对 再生混凝土性能的影响Ⅱ】.科技通报,2017,33(3):159—162. 【4】王惊隆.不同配合比对再生混凝土抗压强度的影响分析 研究U】.中外建筑,2010(8):194—195. 『51蔡瑞金,陈小翡.再生混凝土力学性能的制备影响因素 研究U】. 台金丛刊,2017(4):96—97. 再生骨料混凝土的劈裂抗拉强度、静力受压弹模量和断裂 能有提高作用,具体表现为:再生混凝土60RAC—KA与 【6】张学元.再生骨料在高性能混凝土中的应用研究U].混 凝土.2017(2):87—90. 

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