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        Ⅱ類再生粗骨料在C60高強(qiáng)混凝土中的應(yīng)用

        2021-11-03 13:14:08陳強(qiáng)李陽(yáng)田龍劉昭
        商品混凝土 2021年9期
        關(guān)鍵詞:砂率石灰石吸水率

        陳強(qiáng),李陽(yáng),田龍,劉昭

        (滄州金巖建材集團(tuán)有限公司,河北 滄州 061000)

        0 引言

        近年來(lái),由于環(huán)保的影響,天然砂石限制開(kāi)采,砂石緊缺,價(jià)格居高不下,由建筑垃圾破碎的再生骨料的利用受到國(guó)家和地方政府的大力支持。2020 年 5 月,住建部印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)建筑垃圾減量化的指導(dǎo)意見(jiàn)》和《施工現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾減量化指導(dǎo)手冊(cè)(試行)》作為當(dāng)前和今后指導(dǎo)建筑垃圾源頭減量化工作的重要文件,使建筑垃圾再生骨料的應(yīng)用成為了今后的大熱項(xiàng)目。但是由于簡(jiǎn)單破碎的再生粗骨料表面粗糙、吸水率大、壓碎值較高、表觀密度小,所以目前再生骨料還無(wú)法規(guī)?;?。

        本文研究管樁廠破碎的混凝土再生粗骨料,這種粗骨料的吸水率、表觀密度和微分含量都屬于一級(jí)再生骨料范圍,只有壓碎值略大于 12%,因?yàn)榻^大多數(shù)的再生骨料的壓碎值都大于 12%,屬于Ⅱ類再生粗骨料范圍。按 JGJ/T 240—2011《再生骨料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定只能應(yīng)用于 C40 及以下強(qiáng)度等級(jí)混凝土,不允許生產(chǎn) C40 以上強(qiáng)度等級(jí)混凝土,更不用說(shuō)生產(chǎn) C60 高強(qiáng)混凝土了。本文通過(guò)調(diào)整配合比,用部分優(yōu)質(zhì)Ⅱ類再生骨料替代石灰石骨料做 C60 高強(qiáng)混凝土試驗(yàn),對(duì)比不同摻量的再生粗骨料對(duì) C60 高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度和狀態(tài)的影響。

        1 再生粗骨料的技術(shù)指標(biāo)

        根據(jù) GB/T 25177—2010《混凝土用再生粗骨料》規(guī)定,按性能要求分為Ⅰ類、Ⅱ類和 Ⅲ 類,具體劃分要求見(jiàn)表 1。

        表1 再生粗骨料主要項(xiàng)目分類

        2 原材料的選擇

        (1)水泥:唐山六九 P·O42.5 水泥,3d 水泥抗壓強(qiáng)度為 30MPa,28d 水泥抗壓強(qiáng)度為 56MPa,標(biāo)稠用水量 27.6%。

        (2)礦粉:滄州黃驊港中鐵 S95 級(jí)礦粉,比表面積 407m2/kg,7d 活性 88%,28d 活性 101%。

        (3)粉煤灰:黃驊港國(guó)華電廠 F 類Ⅱ級(jí)粉煤灰,燒失量 0.7%,細(xì)度 17%,需水量比 98%。

        (4)細(xì)骨料:唐山遷西卵石破碎的機(jī)制砂中砂,性能指標(biāo)見(jiàn)表 2。

        表2 機(jī)制砂性能指標(biāo)

        (5)粗骨料:唐山 5~20mm 連續(xù)級(jí)配石灰石骨料和 5~20mm 連續(xù)級(jí)配混凝土破碎的再生粗骨料,性能指標(biāo)見(jiàn)表 3 和表 4。

        表3 石灰石骨料性能指標(biāo)

        表4 再生粗骨料性能指標(biāo)

        (6)外加劑:采用滄州金巖建材集團(tuán)自產(chǎn)的高性能聚羧酸減水劑,減水率 31%,固含量 13%。

        3 C60 高強(qiáng)混凝土配合比設(shè)計(jì)

        根據(jù) JGJ/T 281—2012《高強(qiáng)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》選擇混凝土水膠比 0.29,砂率 38%,單方混凝土膠材總量 550kg,粗骨料的最大粒徑不大于 25mm,選擇5~20mm 連續(xù)級(jí)配石子。綜上考慮,經(jīng)多次調(diào)整后初步確定配合比見(jiàn)表 5。

        表5 C60 高強(qiáng)混凝土配合比 kg/m3

        4 試驗(yàn)方法和試驗(yàn)結(jié)果

        使用石灰石碎石摻不同比例的再生骨料碎石進(jìn)行混凝土試驗(yàn),對(duì)混凝土拌合物的出機(jī)坍落度、出機(jī)擴(kuò)展度和狀態(tài),及 1h 后坍落度、1h 后擴(kuò)展度和狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比,同時(shí)對(duì)混凝土的 7d 和 28d 抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比。根據(jù)再生骨料碎石不同的摻量對(duì) C60 高強(qiáng)混凝土狀態(tài)和強(qiáng)度的影響,再重新調(diào)整配合比,使混凝土達(dá)到最佳狀態(tài)和強(qiáng)度。不同摻量的再生粗骨料對(duì) C60 高強(qiáng)混凝土狀態(tài)的影響見(jiàn)表 6。

        表6 不同摻量再生粗骨料對(duì) C60 高強(qiáng)混凝土性能的影響

        試驗(yàn)表明,隨著再生粗骨料摻量的提高,混凝土的出機(jī)坍落度和擴(kuò)展度逐漸減小,同時(shí) 1h 的混凝土坍落度損失加大。因?yàn)樵偕橇系奈瘦^高,吸附大量的水和外加劑,所以隨其摻量提高,坍落度損失加大,流動(dòng)性變差?;炷恋膹?qiáng)度逐漸降低,且 7d 到 28d 抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)變慢。因?yàn)樵偕橇系膲核橹递^高,其強(qiáng)度低,7d 時(shí)高強(qiáng)混凝土試塊壓碎后從石子開(kāi)始破碎,到28d 強(qiáng)度增長(zhǎng)的只有膠凝材料,骨料同樣是破碎的,所以強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,且逐漸降低。混凝土拌合物的狀態(tài)逐漸顯石子,砂率顯小,因?yàn)樵偕止橇系谋碛^密度比石灰石的小,相同質(zhì)量的石子體積大,所以顯石子多,同時(shí)容易漂浮在水泥砂漿的上面,更顯得砂率較小。根據(jù)上述試配結(jié)果,為了提高摻再生骨料混凝土的和易性,降低坍落度損失和增加混凝土強(qiáng)度,因再生骨料吸水率高,適當(dāng)提高用水量和外加劑摻量;隨著再生骨料摻量的提高適當(dāng)提高混凝土砂率;同時(shí)為了提高混凝土強(qiáng)度適當(dāng)增加了水泥和總膠材用量;并根據(jù)實(shí)測(cè)調(diào)整了混凝土容重。調(diào)整后的混凝土配合比見(jiàn)表 7。調(diào)整后的配合比對(duì)混凝土性能影響見(jiàn)表 8。

        表7 調(diào)整后摻再生粗骨料 C60 高強(qiáng)混凝土配合比 kg/m3

        表8 調(diào)整后的配合比對(duì) C60 混凝土性能的影響

        試驗(yàn)表明通過(guò)調(diào)整后摻再生骨料的 C60 高強(qiáng)混凝土的狀態(tài)都能滿足要求,和易性良好,坍落度損失變小,但即使是提高了水泥用量,混凝土的 7d 抗壓強(qiáng)度比原來(lái)有所增加,但隨其摻量的提高,28d 抗壓強(qiáng)度仍增速變緩,當(dāng)再生骨料摻量超過(guò) 60%,由于再生骨料壓碎值高,高強(qiáng)混凝土 7d 抗壓強(qiáng)度破壞主要是骨料處破裂,說(shuō)明再生骨料的強(qiáng)度是混凝土中的薄弱環(huán)節(jié),那么后期齡期再延長(zhǎng),或增加水泥用量調(diào)整配合比,也只是膠凝材料強(qiáng)度的變化,對(duì)混凝土整體強(qiáng)度無(wú)太大貢獻(xiàn),所以 28d 抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)變少。再生粗骨料摻量20% 對(duì) C60 高強(qiáng)混凝土的狀態(tài)和強(qiáng)度影響最小,摻量40% 和 60% 能夠均能滿足設(shè)計(jì)要求,雖然再生骨料摻量 80% 和 100% 的 28d 抗壓強(qiáng)度也達(dá)到 60MPa 以上,但均未達(dá)到混凝土的 28d 抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 1.15 倍(69MPa),所以通過(guò)調(diào)整不同摻量再生骨料的混凝土的配合比,Ⅱ類再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產(chǎn) C60 高強(qiáng)混凝土,最大摻量不宜超過(guò)粗骨料的60%。

        5 生產(chǎn)中使用再生粗骨料注意事項(xiàng)

        (1)注意再生粗骨料中的雜質(zhì)含量,再生骨料中不得有磚頭、鋼筋、木棍等雜物。

        (2)選擇 C60 高強(qiáng)用再生粗骨料要選擇吸水率較低的廢棄混凝土,微粉含量小于 0.5%,表觀密度大于2450kg/m3。由于再生骨料的壓碎值普遍較高,真正小于 12% 壓碎指標(biāo)的一類再生粗骨料較少,或者壓碎值不穩(wěn)定,所以生產(chǎn)高強(qiáng)混凝土的再生骨料的最大壓碎指標(biāo)不宜大于 15%。

        (3)再生粗骨料的吸水率比石灰石的要大,為了保證混凝土出機(jī)狀態(tài)和坍落度損失,根據(jù)再生骨料的不同摻量應(yīng)該適當(dāng)增大水膠比和外加劑摻量。

        (4)再生粗骨料的表觀密度小,根據(jù)再生骨料的不同摻量應(yīng)適當(dāng)增加混凝土的砂率,滿足和易性。

        6 結(jié)論

        (1)通過(guò)調(diào)整配合比使用Ⅱ類再生粗骨料可以部分替代石灰石骨料用于生產(chǎn) C60 高強(qiáng)混凝土,但再生粗骨料摻量不宜超過(guò) 60%。

        (2)再生骨料的吸水率較高,隨著再生骨料摻量的提高,混凝土的出機(jī)坍落度逐漸變小、坍落度損失逐漸加大。

        (3)再生粗骨料的表觀密度較小,隨著再生粗骨料摻量的提高,混凝土逐漸露石子,砂率逐漸顯小。

        (4)再生粗骨料的壓碎值較高,隨著再生粗骨料摻量的提高,混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸降低,C60 高強(qiáng)混凝土 7d 到 28d 抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)率逐漸變小。

        (5)再生混凝土粗骨料的價(jià)格較低,所以使用再生粗骨料替代石灰石骨料能大量減低混凝土的成本。

        (6)保護(hù)環(huán)境。再生粗骨料是固體廢棄物的一種,屬于“建筑垃圾”回收利用,混凝土中摻部分再生骨料,緩解了環(huán)境的污染和建筑垃圾的排放。

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