再生骨料在混凝土预制件中应用的可行性研究_崔正龙

第13卷第2期2010年4月建　筑　材　料　学　报JO U RN A L O F BU I LDIN G M A T ERIA LSV ol .13,No .2A pr .,2010收稿日期:2009-01-13;修订日期:2009-04-20基金项目:辽宁省教育厅资助项目(2008282)第一作者:崔正龙(1974—),男,吉林延吉人,辽宁工程技术大学副教授,博士.E -mail :cui0815@ 文章编号:1007-9629(2010)02-0210-03再生骨料在混凝土预制件中应用的可行性研究崔正龙1,　北迁政文2,　田中礼治3(1.辽宁工程技术大学建筑与工程学院,辽宁阜新123000;2.宫城大学环境系统学科,仙台9820215;3.东北工业大学建筑学科,仙台9828577)摘要:研究了再生骨料的制备、组配以及再生骨料混凝土的抗冻、干燥收缩、抗碳化等性能,并对再生骨料混凝土预制构件进行了工程应用试验.结果表明,再生骨料混凝土在强度以及耐久性能方面与普通混凝土相对比几乎相同,完全能满足JASS 10规定的预制混凝土构件的质量标准,用再生骨料预制钢筋混凝土构件完全可行.关键词:再生骨料;预制混凝土制品;强度;耐久性能中图分类号:X799.1 文献标志码:A doi :10.3969/j .issn .1007-9629.2010.02.015Feasibility Research on Recycled Aggregate Used inPre -cast Concrete ComponentCU I Zheng -long 1,　K I T A TSUJ I Masa -hum i 2,　TA N AK A Rei -j i 3(1.College of Civil and Architectural Engineering ,Liao ning Technical University ,Fuxin 123000,China ;2.Department of Environmental Sciences ,Miyagi University ,Sendai 9820215,Japan ;3.Department of Architecture ,Tohoku Institute of Technology ,Sendai 9828577,Japan )A bstract :Pre -cast reinforced concre te com po nent products with desig ned streng th of 40M Pa w ere prepared with calcium containing expansive agent ,blast furnace cementB and low abso rption recy cled agg regate asone of effective metho ds to use recy cled ag g rega te .It is co ncluded that recy cled concrete ex hibits almo st the same perfo rmance on streng th and durability compared w ith com mon co ncrete ,w hich mee ts all require -m ents set forth in standard of JASS 10,and it is feasible fo r recy cled agg regate to be used in the pre -cast reinforced co ncrete pro duct .Key words :recy cled agg reg ate ;precast concrete pro duct ;streng th ;durability 随着我国基础建设规模的不断扩大,混凝土用量也不断增多,每年用于混凝土的天然骨料达几十亿t ,久而久之,不可避免造成天然骨料资源的枯竭.另一方面建筑物改建产生了大量的废弃混凝土,据估计每年的废弃混凝土达3000～4000万t [1].有效处理和利用废弃混凝土,使它成为循环性可利用再生资源,有利于减轻对环境的破坏、资源的开发和节约能源[2].本文以废弃混凝土为再生骨料,研究了再生骨料预制混凝土构件的性能及其实际应用的可能性.1　试验概况试验用再生骨料为废弃混凝土电线杆经破碎、筛分、组配后所得,其最大粒径控制在20m m ,表面附着的水泥砂浆较少.对比骨料为普通天然骨料.再生骨料、天然骨料的性能指标见表1.试验用水泥为高炉矿渣水泥.再生骨料混凝土的水灰比为0.44(质量比),坍落度控制在(6.0±2.5)cm ,气体质量表1　再生骨料、天然骨料的性能指标T able1　Bas ic characteristics of coarse an d fine aggregatePhysical property Recy cled coarseaggregateRecycled fineaggregateNatural coarseaggregateNatural fineaggregateApparent density/(g·cm-3)2.632.472.742.71 Water ad sorption rate(by mass)/%3.546.390.891.36 Bulk density/(g·L-1)1.481.351.571.62 Fineness modulu s6.262.836.952.75 Alkali silica reaction Harmless H arm les s Harmless Harmless分数控制在(5.0±1.5)%.再生粗、细骨料的置换率为50%(质量分数).由于再生骨料混凝土的干燥收缩率大,本试验添加了20kg/m3的钙系膨胀剂.没有添加钙系膨胀剂的普通混凝土试件编号为NN,再生细骨料混凝土试件编号为RS+BE,再生骨料(包括粗、细骨料)混凝土试件编号为RSG+BE.再生骨料混凝土配合比见表2,其力学性能见表3.表2　再生骨料混凝土配合比Table2　Mix proportion of concreteConcrete type m w/m cS lump/mmAir content(by mass)/%M ix proportion/(kg·m-3)W ater Cem ent Fine aggregate Coarse aggregate Water redu cer Expanding agentRS+BE0.44695.5152351778(389)10381.5220 RSG+BE0.44725.8152351778(389)1018(509)1.5220 NN0.44706.315235179310861.24- Note:Data of brackets is the amou nt of recycled aggregate.2　试验结果与分析2.1　冻融循环试验按照JIS A1148规定的冻结融解试验A法(水中冻结融解试验方法)[3]对再生骨料混凝土以及对比普通混凝土试件进行了冻融循环试验.试件尺寸为100mm×100m m×400mm.试验结果见图1.表3　再生骨料混凝土的力学性能Table3　Mechanical properties of concreteConcretety peC om pressivestrength/M PaElasticmodulu s/GPa RS+BE51.332.5RS G+BE48.331.2 NN54.634.4(a)After300cycles of freezing-thawing(b)M ass loss ratio图1　试件耐久性指数以及质量减少率Fig.1　Durability factor a nd mass loss ratio of specimen 由图1可见,所有试件经300次冻融循环后其耐久性指数均大于95%,质量减少率均为1%左右,未出现混凝土保护层剥落及崩落现象,表现出良好的抗冻融循环能力.这说明混凝土中适当的含气量并采用吸水率较小的再生骨料,有利于缓解再生骨料混凝土的冻胀压力.2.2　干燥收缩试验按照JIS A1129[3]规定的混凝土干燥收缩长度变化试验方法(千分表法)对试件进行了干燥收缩试验.试件尺寸为100m m×100mm×400mm.试验结果见图2. 由图2可以看出,RS+BE,RSG+BE,NN试211　第2期崔正龙,等:再生骨料在混凝土预制件中应用的可行性研究 图2　混凝土的干燥收缩率F ig.2　Dry ing shrinkage rate of co ncre te件的干燥收缩长度变化率基本相同.这是由于在试件中添加了钙系膨胀剂,它参加水化反应时生成钙矾石以及氢氧化钙,这些水化产物在一定程度上填充了混凝土结构内部的微小毛细孔,从而缓解了毛细孔由于水分蒸发而产生的收缩应力.由此可见,添加膨胀剂有利于抑制再生骨料混凝土的干燥收缩.2.3　碳化试验按照JIS A1153[3]规定的混凝土加速碳化试验方法对再生骨料混凝土进行了碳化试验.试件尺寸为100mm×100m m×400mm.试验结果见图3.图3　混凝土的碳化深度Fig.3　Carbo nizatio n depth o f concrete 由图3可以看出,RS+BE,RSG+BE,NN试件98d的碳化深度分别为6.64,6.87,5.65mm,相互之间相差不大.3　再生骨料混凝土预制构件的工程应用 选用RSG+BE的配合比(见表2),且再生粗、细骨料分别以质量分数50%取代天然粗、细骨料,制作了900mm×900mm×2000mm的钢筋混凝土排水槽.混凝土钢筋保护层厚度为20mm,蒸汽养护24h后脱模并在空气中自然养护至试验龄期.图4为钢筋混凝土排水槽及其铺设状况照片.脱模后的钢筋混凝土排水槽在外观上没有出现尺寸偏差、裂缝、破损等质量问题;经电磁脉冲非破损方法检测,其混凝土保护层厚度满足JASS10[4]规定的质量要求;钢筋混凝土排水槽的混凝土设计强度为C40,其成品28d的抗压强度为48.3M Pa,也满足JASS10规定的强度要求;铺设在公共设施上10个钢筋混凝土排水槽(见图4(b)),其外观效果与普通钢筋混凝土相比并无差异.(a)Products(b)In site图4　钢筋混凝土排水槽及其铺设状况Fig.4　Installatio n o f pre-cast co ncre te pr oducts4　结语废弃混凝土电线杆经破碎、筛分处理后可作为混凝土预制构件的再生骨料;再生骨料的吸水率应控制在较小的范围;用钙系膨胀剂可抑制再生骨料混凝土的干燥收缩;用再生骨料混凝土预制钢筋混凝土构件完全可行.参考文献:[1]　张金喜,张建华,邬长森.再生混凝土性能和孔结构的研究[J].建筑材料学报,2006,9(2):142-147. 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